Nuclear Magnetic Resonance (NMR)

Anshar Saud

Spektrum dan Efek Molekuler

Ringkasan Prinsip

Radiasi dalam frekuensi radio, digunakan untuk mengeksitasi atom yg menyebabkan perputaran dari sejajar menjadi berlawanan medan magnet. Range frekuensi yang dibutuhkan untuk eksitasi dan pola pemecahan kompleks yang dihasilkan adalah sangat khas untuk struktur kimia molekul.

Aplikasi dalam Analisis Farmasi

Teknik yang sangat baik untuk karakterisasi exact structure dari sediaan farmasi

Dapat menentukan ketakmurnian Potensial digunakan untuk

fingerprinting mixture Berpotensi untuk analisis kuantitatif

obat dalam sediaan

Kelebihan

Memberikan lebih banyak informasi tentang struktur molekul dibanding teknik yang lain.

Kekurangan

Mrp teknik yang kurang sensitif, membutuhkan >5 mg sampel untuk proton NMR dan >20 mg untuk karbon-13 NMR

Instrumentasi yang mahal, membutuhkan operator khusus walaupun otomasinya semakin menjadi metode rutin

Introduksi

Inti dari beberapa atom mengalami perputaran yg menyebabkan magnetic vector. Inti atom ini dimiliki1H, 13C, 15N, 19F, 29Si dan 31P.

Ketika inti ini dilewatkan medan magnet, ia akan cenderung sejajar atau berlawanan dengan medannya.

Instrumen

Proton NMR Sampel senyawa (bbrp mg) dilarutkan

dalam pelarut lembam yg tidak memiliki inti 1H, contohnya CCl4 , CDCl3 (deuteriokloroform), dan CD3COCD3 (heksadeuteriaseton)

Sejumlah kecil senyawa rujukan yaitu tetrametilsilana (TMS), (CH3)4Si. Larutan dimasukkan dalam tube kaca, diletakkan di tengah kumparan frekuensi radio (rf) yaitu di antara ujung-ujung kutub magnet yang sangat kuat.

Inti menyejajarkan diri searah atau melawan medan. Secara berangsur-angsur dan terus menerus energi yg diberikan inti dinaikkan oleh kumparan rf.

Bila energi tepat sama dengan celah energi di antara keadaan spin berenergi rendah dan keadaan spin berenergi tinggi, maka energi tsb diserap oleh inti.

Pd saat itu, inti dikatakan beresonansi dengan frekuensi terpasang, sehingga namanya resonansi magnetik inti.

Plot dari energi yg serap oleh sampel thd frekuensi terpasang pada kumparan rf memberikan spektrum NMR.

Pergeseran Kimia Tidak semua inti 1H membalikkan spinnya tepat sama

dgn radio sebab inti-inti tsb mgk berbeda dgn lingkungan kimianya.

Posisi puncak spektrum diukur dalam unit δ (delta) dari puncak sediaan rujukan, tetrametilsilana (TMS).

Kebanyakan senyawa organik memiliki puncak bawah medan ( di medan rendah ) dari TMS dan diberi nilai δ positif.

Nilai δ 1,00 berarti puncak muncul 1 ppm di bawah medan dari puncak TMS. Jika spektrum diukur pada 60 MHz (60 x 106 Hz ), maka 1 ppm ialah 60 Hz di bawah medan TMS. Jika spektrum diambil pd 100 Mhz, maka nilai δ 1 ppm ialah 100 ppm di bawah medan TMS, dst.

Pergeseran kimia dari sinyal 1H tertentu adalah nilai δ-nya thdp TMS

Disebut pergeseran kimia karena nilainya bergantung pada lingkungan kimia hidrogen.

Pergeseran kimia = δ (ppm)=jarak puncak TMS, dlm Hz dibagi dengan Frekuensi spektrometer, dlm MHz

Pergeseran kimia, nilainya dari 0 - 14

Kenapa TMS ? Ke -12 Hidrogennya ekivalen, sehingga

hanya memunculkan satu sinyal NMR yg tajam, yg bfungsi sgr rujukan

Sinyal 1H nya muncul pada atas medan dibanding kebanyakan sinyal 1H dlm senyawa organik lain, shg memudahkan identifikasi puncak

TMS bersifat lembam (inert), shg tdk bereaksi dgn kebanyakan seny organik lain

Titik didihnya rendah shg mudah disingkirkan pada akhir pengukuran.

Characteristic Chemical Shifts

Spin-Spin Coupling Banyak spektrum 1H NMR menunjukkan

puncak yg pecah (peak splitting) (doublet, triplet, quartet)

splitting tjd krn puncak hydrogen (proton) yg bdekatan yg menyebabkan absorpsi frekuensi 1H yg diuji melompat ke level yg berbeda

Energi yg melompat ini dihitung dan jumlah level atau pemecahan = n + 1 dimana “n” ad jumlah 1H yg berdekatan

Spin-Spin Coupling

C - Y C - CH C - CH2 C - CH3

H |

H |

H |

H |

singlet doublet triplet quartet

X ZX Z X Z X ZJ

Spin Coupling Intensities

11 1

1 2 11 3 3 1

1 4 6 4 11 5 10 10 5 1

1 11 1

2

Pascal’s Triangle

1 1

3 3

13C NMR

Salah satu yg sering digunakan selain 1H NMR

Secara alami 13C hanya 1,1% dari 12C keseluruhan

Relatif lemah dibanding 1H NMR Resonansi pd frekuensi 25,1 MHz

(Proton 100 MHz) sehingga energi yg dihasilkan lebih rendah.

TERIMA KASIH