Home >Documents >Magnetik resonans inti (mri) - IPB · PDF file2014/12/13 1 Agenda Pendahuluan • Percobaan...

Magnetik resonans inti (mri) - IPB · PDF file2014/12/13 1 Agenda Pendahuluan • Percobaan...

Date post:06-Feb-2018
Category:
View:226 times
Download:0 times
Share this document with a friend
Transcript:
  • 2014/12/13

    1

    Agenda

    Pendahuluan

    Percobaan FT-NMR

    Geseran Kimia

    Coupling spin-spin

    Instrumentasi

    Aplikasi Analitik

    Teknik NMR Hypenated

    Kopling Spin-Spin

    Butanal pada NMR resolusi rendah:

    4 geseran kimia (a-d). Fokus pada proton tipe c dan d

    Proton tipe c adalah 2 proton metilena dekat gugus aldehida

    Proton tipe d adalah proton tunggal pada karbon aldehida

    Kopling Spin-spin

    Proton pada CHO (d) akan spinning dengan (sesuai)

    atau melawan medan magnet yang diberikan

    Proton CH2 di sebelah proton CHO melakukan spin

    dengan mengabsorpsi sesuai medan pada frekuensi

    berbeda dari proton CH2 di sebelah CHO yang melakukan

    spin berlawanan medan magnet

    Proton CHO pecah (split) puncak absorpsinya untuk

    proton pada gugus CH2 menjadi 2 puncak absorpsi

    dengan intensitas sama (rasio 1:1)

    Kopling Spin-Spin

  • 2014/12/13

    2

    Kopling Spin-Spin

    Proton H dari aldehida dipengaruhi oleh 2H dari CH2 dan

    menyerap 3 frekuensi yang sedikit berbeda dengan

    intensitas relatif 1:2:1

    Spliting puncak memiliki tinggi relatif mengikuti segitiga

    pascal

    Jumlah puncak(multiplisitas)=2nl+1

    n: jumlah atom hidrogen ekuivalen pada atom karbon tetangga, l:

    bilangan kuantum spin (untuk H; l= ) disederhanakan menjadi

    Jumlah puncak = n+1

    n n+1 pola Rasio puncak

    0 1 singlet (s) 1

    1 2 doublet (d) 1 : 1

    2 3 triplet (t) 1 : 2 : 1

    3 4 quartet (q) 1 : 3 : 3 : 1

    4 5 pentet (p) 1 : 4 : 6 : 4 : 1

    5 6 multiplet (m)

    Kopling Spin-Spin

    Kopling Spin-Spin

    Jika 2 gugus berbeda menyebabkan splitting, jumlah

    puncak (multiplisitas) menjadi: (2nl+1)(2nl+1), n untuk

    tetangga yang satu dan n tetangga lainnya.

    Split menjadi

    (2+1)(1+1) = 6

  • 2014/12/13

    3

    Hanya 1 puncak

    proton pd

    benzena Terdapat

    2 tipe

    proton

    Jelaskan splitingnya

  • 2014/12/13

    4

    Kopling spin-spin

    Jarak pemisahan dua puncak yang melakukan spliting ditentukan dari kekuatan interaksi magnetik antara inti tersebut dan inti yang melakukan spliting yang dikenal dengan konstanta kopling (J) dalam satuan Hz.

    Untuk inti coupled A dan B ditulis JAB.

    CH3CH2CH2CH3 A B C D

    Konstanta kopling antara proton pada karbon A = 0

    JAB sebesar 6-8Hz

    JAC1, dan JAD sangat kecil sehingga diabaikan

    Jika satu ikatan CC diganti menjadi C=C, J untuk cis sebesar 7-10Hz, trans: 12-19Hz

    Kopling Spin-Spin

    Untuk menentukan struktur yang agak sulit dapat digunakan interaksi menggunakan nilai J spektra orde pertama

    Untuk sistem yang lebih rumit dapat menggunakan spektra orde kedua atau yang lebih tinggi

    Contoh: sistem A2B3: ada 2 tipe inti yang saling berinteraksi yaitu 2 dengan tipe A dan 3 tipe B

    Untuk sistem AB nilai /J akan kecil. A menggambarkan atom yang lemah atau tidak ada kopling

    Sistem A2X 2 proton tipe A yang kopling lemah dengan satu proton tipe X.

    Jika nilai /J menurun pola splitingnya menjadi kompleks

  • 2014/12/13

    5

    Kopling Spin-Spin

    Aturan menginterpretasi spektra proton orde pertama:

    1. Spin kopling suatu proton yang ekuivalen dengan

    proton lain menghasilkan n+1 puncak yang dipisahkan

    oleh J Hz, dimana J adalah konstanta kopling.

    Intensitas relatif mengikuti ekspansi binomial (r+1)n.

    2. Jika proton berinteraksi dengan 2 set proton yang

    berbeda multiplisitas.

    3. Proton ekuivalen tidak split satu dengan lainnya.

    perlu spektra orde kedua

    Agenda

    Pendahuluan

    Percobaan FT-NMR

    Geseran Kimia

    Coupling spin-spin

    Instrumentasi

    Aplikasi Analitik

    Teknik NMR Hypenated

    INSTRUMENTASI

    - Kekuatan medan magnet

    lebih dari 7000 G

    - Dapat menentukan

    struktur molekul yg

    berhubungan dengan

    puncak absorpsi dari inti

    atom

    Misal : jumlah proton, kedudukan

    proton, tipe proton dalam suatu

    molekul

    - continuous wave (CW) atau flied sweep instruments

    - Kekuatan medan magnet

    beberapa ribu Gauss

    - Analisis kuantitatif unsur-

    unsur dan mempelajari

    sifat fisik lingkungan dari

    suatu inti

    Resolusi Tinggi Resolusi

    Rendah

    DIAGRAM SPEKTROMETER NMR

    KLASIK/continuous wave

  • 2014/12/13

    6

    DIAGRAM SPEKTROMETER NMR

    KLASIK/continuous wave DIAGRAM

    SPEKTRO

    METER

    FT-NMR

    DIAGRAM SPEKTROMETER NMR

  • 2014/12/13

    7

    DIAGRAM FOURIER TRANSFORM NMR

    DENGAN MAGNET SUPERKONDUKSI Instrumentasi

    Sample holder

    Sample holder

    Magnet

    Generator frekuensi radio dan deteksi

    Integrator sinyal dan komputer

    Wide-line benchtop NMR & portable NMR

    Sample Holder

    Tempat sampel biasanya berbentuk tabung tabung sampel

    Syarat: transparant untuk radiasi RF

    Tahan lama

    Inert secara kimia

    Terletak di antara dua kutub magnet.

    Dapat diputar pada sumbunya

    Biasanya berupa tabung silinder pyrex dengan panjang 6-7 inci diameter 5 mm, berisi sekitar 0,4 mL cairan, dengan tutup plastik

    Ukuran lain: untuk 40L (nanoprob)

    Flow-through cell umum untuk hyphenated technique spt HPLC-NMR

    5 mm NMR

    sample tube

    RF energy

    upper level

    of NMR

    solution

  • 2014/12/13

    8

    Sample Probe

    Alat untuk menempatkan tempat sampel di medan magnet dengan tepat.

    Terdapat turbin udara ke sample holder spin ketika sinyal dikumpulkan dan koil untuk transmisi dan deteksi sinyal NMR

    Probe adalah jantung sistem NMR

    Bagian paling penting:transmisi FR dan kumparan penerima

    Terdiri dari :

    -tempat sampel

    -kumparan FR

    -kumparan Detektor FR

    Sample Probe

    1.4 Tesla TD-NMR - 5mm Probe operating at 60 MHz for 1H

  • 2014/12/13

    9

    Sample Probe

    Probe NMR modern:

    Menggunakan satu kumparan kawat untuk mengeksitasi sampel

    dan mendeteksi sinyal

    Kumparan mentransmisi pulsa Rf kuat ke sampel, pulsa dihentikan

    dan kumparan yang sama mengambil sinyal FID saat inti relaksasi

    Untuk sensitivitas maksimum: probe dengan frekuensi tetap diperlukan perlu probe yang berbeda untuk tiap inti yang dianalisis.

    Probe didesain untuk berbagai frekuensi tetapi sensitivitas,

    power, dan kualitasnya spektranya turun.

    Probe untuk penelitian resonansi ganda memerlukan dua

    kumparan sebagai sumber 2 RF

    Probe untuk resonansi triple dengan gradien yang banyak

    untuk cairan, padatan dan penelitian flow

    NMR Sample Position (prior to release into probe)

    Liquid Helium -269C (4.2 K)

    Liquid Nitrogen -196C (77.4 K)

    NMR sample positioned

    at top of probe

    Superconducting magnets

    require continuous cooling.

    Magnet harus kuat, stabil dan menghasilkan medan yang homogen

    Sensitivitas dan resolusi dari spektrometer NMR bergantung pada kekuatan dan kualitas magnet.

    Dengan bertambah kekuatan magnet, sensitivitas dan resolusi bertambah.

    Magnet Jenis magnet pada spektrometer NMR: Jenis magnet pada spektrometer NMR:

    1. Magnet Pokok

    Kekuatan medan magnet : 7046 G

    Frekuensi absorpsi proton : 30 MHz

    Sangat sensitif terhadap perubahan suhu, sehingga

    diperlukan adanya termostat

    2. Elektromagnetik

    Kekuatan medan magnet : 14092 G, 21140 G, 23490 G

    Frekuensi absorpsi proton : 60 MHz, 90 MHz, 100 MHz

    Relatif tidak sensitif terhadap perubahan suhu

    Diperlukan sistem pendingin (cairan helium dan cairan

    nitrogen) untuk mengubah panas yang ditimbulkan akibat

    arus listrik yang besar

  • 2014/12/13

    10

    3. Magnet Superkonduktor

    Magnet selenoid terdiri atas kumparan medan yang dibuat dari Nb/Sn atau Nb/Ti superkonduktor dengan kumparan (shim coild) superkonduksi di sekeliling kumparan utama untuk meningkatkan kehomogenan medan

    Kekuatan medan magnet : 110390 G

    Frekuensi absorpsi proton : 470 MHz

    NMR beresolusi tinggi

    Jenis magnet pada spektrometer NMR: Jenis magnet pada spektrometer NMR:

    Spin State Energy Differences

    vs. Magnetic Field Strength

    Spin State Energy Differences

    vs. Magnetic Field Strength

    0 4.7 9.4

    Energy

    Magnetic field strength, B0 (Tesla)

    E

    200 MHz

    for 1H

    a spin

    state

    b spin

    state

    E

    400 MHz

    for 1H

    High Field NMR

    increased sensitivity

    increased resolution

    randomly oriented nuclei

    (no magnetic field)

    Bejana likuid helium terbuat dari stainless steel dengan lapisan setebal 1.6

    mm, dan dibungkus dengan selembar kertas alumunium yang berfungsi

    untuk pelindung radiasi pemanasan yang lebih rendah.

    Bejana Likuid Nitrogen ditambahkan harus ada untuk menurunkan kehilangan akibat evaporasi likuid He. Bejana ini terbuat kira-kira 4.8mm aluminium. Pada waktu beroperasi normal ruang ini diisi dengan likuid nitrogen, sebagai jalan untuk pemberi muatan timah magnet. Likuid nitrogen disimpan di atas magnet karena merupakan bahan pendingin murah yang berfungsi sebagai penghalang radisasi infra merah dari daerah yang manjangkau bejana helium

Click here to load reader

Embed Size (px)
Recommended