Nukleárna Magnetická Rezonancia na Slovensku

3.2.4.2 DD interakcie v tuhej fáze

Vzhľadom na závislosť dIS od pohyblivosti atómov vo vzorke (zmena r a θ  s časom) ale aj veľkosti dIS, ktoré často presahujúcich rozdiely v chemických posunov spinov, je pozorovanie prejavu DD interakcií v spektrách veľmi obtiažne. Ako bolo spomínane vyššie, v kvapalinách v dôsledku rýchleho izotropného pohybu molekúl sa dIS spriemerujú na nulu takže nie sú pozorovateľné. Štandardné spektrá bežných organických látok v tuhej fáze sú v dôsledku veľkého počtu rôznych DD interakcií, ktoré môže každý spin vykazovať (= počtu NMR aktívnych spinov v okruhu cca 30 – 40 Å od daného spinu,) ale aj intenzívnym prekrývom so signálmi iných spinov (v tuhej fáze prekryv zväčšený v dôsledku anizotropie chemického posunu) neanalýzovateľné. Prakticky pozorovať a analyzovať DD interakcie v základných spektrách  je možne len pre jednoduché systémy (malý počet NMR aktívnych spinov), ktoré sú usporiadané v tuhých kryštalických štruktúrach. Na ilustráciu uvádzame hypotetické 13C spektrum látky s izolovanou 13C izotopovo obohatenou C-H skupinou, izolovanou od ostatných vodíkov v molekule (vzdialených viac ako 20 Å) a usporiadanou do pravidelnej kryštalickej štruktúry (obr.57). Orientácia mriežky (a tým aj orientácia C-H spojnice) vzhľadom k B0 sa nastaví v špeciálnej sonde pomocou goniometra.

Okrem kryštalických vzoriek, sú DD -interakcie analyzovateľné aj v prípade jednoduchých práškových vzoriek, pri ktorých (v kontraste k orientovaným kryštalickým vzorkám) sú vo vzorke s rovnakou pravdepodobnosťou prítomné všetky možné orientácie mriežky v priestore. „Práškové“ spektrum je superpozíciou spektier všetkých mikrokryštálov s rôznou orientáciou, ktoré sa vo vzorke vyskytujú. Váha jednotlivých subspektier je daná pravdepodobnosťou výskytu vo vzorke. Výsledné spektrum má charakteristický tvar, ktorý sa nazýva „Pake pattern“ podľa autora, ktorý prvý analyzoval spektrum tohto typu [8].

Obr.57. 13C spektrá izolovaného heteronukleárneho 1H- 13C systému usporiadaného v kryštalickej mriežke v závislosti od orientácie mriežky ( od uhlu Q ). Stred dubletu je na chemickom posune 13C spinu. V spodnej časti je uvedené hypotetické spektrum práškovej vzorky s charakteristickým „Pake“- tvarom signálu [8].

DD-interakcie obsahujú veľmi cenné informácie o priestorovom usporiadaní spinov. Žiaľ (ako bolo spomenuté vyššie), pre prílišnú komplikovanosť ich extrahovanie zo základných NMR spektier je možné iba pre jednoduché molekuly v tuhej fáze. Pre zložitejšie molekuly v tuhých vzorkách bolo na získanie takýchto informácií potrebné vyvinúť špeciálne NMR experimenty. V súčasnosti je dostupných veľa špeciálnych metód NMR v tuhej fáze navrhnutých na tento účel. Treba však podotknúť, že tieto metódy sú často technicky veľmi náročne a ich používanie nie je rutinná záležitosť.