Nukleárna Magnetická Rezonancia na Slovensku

3.1 Princíp „kódovania štruktúry“ v NMR spektrách

NMR je metóda molekulovej spektrometrií napriek tomu, že informácie o štruktúre a interakciách látok získava na atomárnej úrovni ako informácie o stave NMR aktívnych spinov (1H, 13C,…). Tieto spiny môžeme považovať za senzory zabudované v rôznych miestach molekuly, resp. nadmolekulovej štruktúry vzoriek. Tieto senzory nám poskytujú štruktúrne informácie rôzneho typu:

1) Špecifické informácie o fragmente molekuly, v ktorej sú zabudované: typ fragmentu, počet rovnakých (ekvivalentných) spinov v tomto fragmente, počet a charakter aktívnych spinov v susedných fragmentoch,…  Tento typ informácií je podobný informáciám, ktoré získavame napr. z IČ alebo UV spektier. Ide o informáciu z akých štruktúrnych fragmentoch sa vzorka (molekula) skladá, aká je ich koncentrácia a prípadne aké sú ich interakcie. Výhodou NMR oproti IČ a UV metódam je že  poskytuje informácie obvykle o viacerých fragmentoch (všetkých v ktorých sú prítomné jadrá meraného izotopu) danej molekuly. 

2) Informácie o korelácií signálov v NMR spektre. Korelácia signálov je dôsledkom vzájomných (párových) interakcií medzi spinmi. Jej vyhodnotenie umožňuje spájať rôzne štruktúrne fragmenty do väčších štruktúr, resp. určenie celkovej štruktúry. Tento typ informácií je v spektroskopii unikátny a je jednou z hlavných príčin vysokej efektivity NMR pri riešení štruktúry látok.

3) Informácie o relatívnej konfigurácií väzieb v molekule. Sú to informácie o priestorovom usporiadaní molekuly, umožňujú určenie jej 3D štruktúry.

Štruktúrne informácie zakódované v NMR spektrách sú určované vnútro molekulovými resp. vnútro vzorkovými magnetickými poľami, ktoré pôsobia na spiny. Tieto polia možno rozdeliť podľa pôvodu a prenosu na 3 typy ako je to naznačené na nasledujúcom obrázku. Pre NMR spektroskopiu zásadný  účinok majú interakcie spinov s magnetickým poľom generovaným elektrónovým oblakom molekuly pretože spôsobuje chemické rozlíšenie signálov v spektre, základný predpoklad pre existenciu spektier. Za štruktúru signálov a potenciál pre koreláciu signálov sú zodpovedné vzájomné interakcie medzi susednými spinmi. Tieto interakcie spin-spinové interakcie delíme podľa spôsobu ich prenosu na nepriame (označované J-interakcie) prenášané väzby prostredníctvom elektrónov a priame (označované D-interakcie ) prenášane medzi spinmi priamo cez priestor.

Obr. 24. Interakcie spinov, ktoré spôsobujú vznik NMR spektra.

Tak ako u všetkých spektroskopických metód aj v prípade NMR sa štruktúrne informácie nezískavajú zo spektier priamo, ale prostredníctvom rôznych spektrálnych parametrov, ktoré je potrebné nasledovné vyhodnotiť.