达沃时代三节点小金刚，开创微型数据中心新时代

21.1 Tesla magnetli 900 MHz bir NMR aleti (HWB-NMR' de, Birmingham, UK

百度 北京时间3月22日，CBA季后赛首轮第四场继续进行。

Nükleer manyetik rezonans spektroskopisi, yayg?n bilinen ad?yla NMR spektroskopisi, atom ?ekirde?inin belirli manyetik ?zelliklerini kullanan bir ara?t?rma tekni?idir.  ??erisindeki atomlar?n ya da moleküllerin fiziksel ve kimyasal ?zelliklerini belirler. NMR spektroskopisi nükleer manyetik rezonans olgusuna dayanmaktad?r ve i?erisindeki atomun ya da molekülün yap?s?, dinami?i, reaksiyon durumu ve molekülün kimyasal ?evresi hakk?nda detayland?r?lm?? bilgi sa?lar. Molekül i?erisindeki bir atomun atom i?i manyetik alan?, rezonans frekans?n? de?i?tirdi?i i?in molekülün elektronik yap?s?n?n detaylar?na eri?imi sa?lar.

Spin sahibi ?ekirdek i?eren her türlü ?rne?e uygulanabilir olmas?na ra?men en yayg?n olarak NMR spektroskopisi kimyagerler ve Biyokimyac?lar taraf?ndan organik moleküllerin ?zelliklerini ara?t?rmak i?in kullan?l?r. Tek boyutta proton ya da karbon-13 NMR spektroslopisiden, proteinler ya da nükleik asitlere kadar her türlü uygun ?rnek 3 ya da 4 boyut teknikleri kullan?larak analiz edilebilir. NMR spektroskopisi ?rneklerin geni? bilgi kapasitesi, kat? ve ??zelti i?eren ?e?itli ?rnekleri kullanabilmesinden dolay? bilimler üzerinde ?nemli etkiye sahiptir.

NMR spektroskopisi, iyi ??zülmü?, analitik izlenebilir ve genellikle son derece kü?ük moleküller i?in ?ng?rülebilir ve nadirdir. Bu nedenle, organik kimya da NMR analizi bir madde kimli?ini do?rulamak i?in kullan?l?r. Farkl? Fonksiyonel gruplar a??k?a ay?rd edilebilir ve ayn? fonksiyonel gruplar ile ayr? kom?u gruplar hala ay?rt edici sinyaller verir. NMR büyük ?l?üde geleneksel ?slak kimyada renk belirte?lerini tan?mlamakta kullan?l?r. Bir dezavantaj?  bu nispeten büyük miktarda, 2–50 mg, o yeniden elde etmek, ancak saf bir madde gereklidir. Tercihen, NMR analizi kat? bir ?zel MAS makine gerektirir ve e?it derecede iyi ??zülmü? spektra vermeyebilir ?ünkü ?rnek bir ??zücü i?inde ??zünmü?. NMR zaman ?l?e?i nispeten uzundur ve bu nedenle sadece ortalama spektrumlar i?in üretilmi?lerdir, h?zl? olaylar? g?zlemlemek i?in uygun de?ildir. ?o?unlukla büyük miktarda yabanc? maddeleri NMR spektrumu g?stermesine ra?men, NMR do?al olarak ?ok hassas olmad??? i?in bu maddeleri tan?mlamak i?in daha iyi teknikler vard?r. 

Korolasyon sepktrokopisi normal NMR' ?n bir geli?tirmesidir. ?ki boyutlu NMR' da, emisyon tek bir frekans etraf?nda merkezlenir ve korolasyon rezonanslar? g?zlenir. Bu durum g?zlenmi? foksiyonel gruplar?n kom?u dallanmalar?n?n belirlenmesine bu ise rezonanslar?n tam olarak belirlenmesine olanak sa?lar. Buna ilaveten daha komplex 3D ve 4D teknikler ve belirli rezonanslar? bast?rmak ve/veya ?o?altmak ama?l? dizayn edinmi? bir y???n metot vard?r. Nükleer Overhauser (NOE) etkisi spektrometrisinde rezonanslar?n rehatlamas? g?zlenir. NOE ?ekirdeklerin yak?nla?mas?na ba?l? oldu?undan, her ?ekirde?in NOE miktar?n?n belirlenmesi molekülün ü? boyutlu yap?s?n?n in?as?na izin verir.

Radyasyon kalkan?, vakum kafesi, s?v? nitrojen kanal?, s?v? helyum kanal ve kriyojenik ayar laynerlerin yap?s?n? g?steren NMR kesiti

NMR Spektroskopisi pahal? olmas?ndan ?türü genellikle üniversitelerde bulunmaktad?r, ?zel ?irketler de yayg?n olarak kullan?lmamaktad?r. Modern NMR spektroskopiler olduk?a gü?lü, geni? ve pahal? s?v? helyum so?utmal? süper iletken m?knat?sa sahiptir, ?ünkü i?erisindeki maddenin ??zünürlü?ü manyetik alan?n kuvvetine ba?l?d?r. Daha ucuz olan versiyonlar?, reaksiyon g?zlemleme ve ?rnekleri h?zl? tespit etmek i?in yeterli performans? sa?layan yerle?ik m?knat?slar ve daha az ??zünürlük kullan?rlar. Hatta tezgah üstü nükleer manyetik rezonans spektrometreler mevcuttur. NMR militesladan daha bir magnetik alanda g?zlenebilir. Dü?ük ??zünürlüklü NMR birbiriyle rahat?a ?rtü?mesinden dolay? kar???k yap?lar? ??zmede problemlere neden olan daha geni? zirveler üretir. Yüksek gü?te manyetik alan kullan?m? zirvelerin temiz ??zünürlü?ü ile sonu?lan?r ve endüstride standartt?r.

Tarih?e

1940'lar?n sonu ve 1950'lerin ba??nda birbirlerinden ba??ms?z olarak Harvard üniversitesi'nden Purcell grubu ve Stanford üniversitesi'nden Bloch grubu NMR spektroskopisini geli?tirmi?lerdir. Bu ?al??malar?ndan dolay? Dr. Edward Mills Purcell ve Dr. Felix Bloch 1952 Nobel Fizik ?dülü'nü payla?m??lard?r.

Temel NMR Teknikleri

?nce duvarl? bir tüp olan NMR tübünde haz?rlanm?? NMR numunesi

Rezonant frekans?

Bir manyetik alan?n i?ine yerle?tirildi?inde NMR aktif ?ekirdekleri (¹H ya da ¹³C gibi) elektromanyetik radyasyonu izotopun karakteristi?inin frekans?nda absorbe ederler. Bu yank?lanma frekans?, emme enerjisi ve sinyallerin yo?unlu?u manyetik alan?n büyüklü?üyle orant?l?d?r. ?rne?in 21 tesla manyetik alan? i?erisinde protonlar 900 MHz ile yank?lan?rlar. Farkl? ?ekirdek resonatlar?n?n bu alan kuvvetinde manyetik momentlerine oranla farkl? frekanslarda olsalar da 21T magnet genelde 900 MHz magnet olarak dü?ünülür.

Numune eldesi

Tipik olarak, bir NMR spektrometresi ?ok gü?lü bir magnetin i?inde d?nen bir numune tutucudan, bir radyo frekans? vericisinden ve al?c?s?ndan ve sistemi kontrol eden eltronik birimlerden olu?ur. Radyo frekans? al?c?s?nda bir proba (bir anten tak?m?) sahiptir. Prob magnetin i?ine uzan?r ve numunenin ?evresini sarar. Bu ekipmanlara ek olarak tercihe ba?l? olarak difüzyon ?l?ümleri i?in gradyan bobinler de di?er bile?enlere dahil olabilir. Numunenin d?ndürülmesi genellikle ortalama bir difüzyon hareketi eldesi i?in ?nem ifade eder. Fakat, baz? deneyler, e?er ??zelti hareketi ?nemli bir de?i?ken ise, numunenin sabitli?ini gerektirebilir. ?rne?in, difüzyon kat say?s? ?l?ümleri (difüzyon s?ral? spektroskopi -diffusion ordered spectroscopy -DOSY) numune sabit tutularak yap?l?r ve ak?? hücreleri i?lem ak???n?n bilgisayarl? analizinde kullan?labilir.

D?torlenmi? solusyonlar

??zelti i?indeki ?o?u molekül ??zücü molekülüdür ve hidrokarbonlar düzenli ??zücülerin ?o?unu i?ine al?r, bundan dolay?d?r ki NMR aktif protonlar i?erirler. Sadece ??zücüden gelen hidrojen atomlar?n?n sinyallerinin belirlenmesini engellemek i?in protonlar?n %99 dan fazlas? deuterium (hidrojen-2) ile de?i?tirildi?inde d?torlenmi? ??zücüler kullan?l?r. En yayg?n kullan?lan d?torlenmi? ??zücü deuterokloroform (CDCl₃), olmas?na kar??n numunenin ??zünürlü?üne g?re di?er ??zücülerden de faydalan?labilir. Deuterium oksit (D₂O) ve d?torlenmi? DMSO (DMSO-d₆), CDCl₃ genellikle ?al??mad???nda tercih edilir. Gerek oldu?unda ba?ka d?torlenmi? ??zücülerde kullan?labilir. Bir molekülün kimyasal kaymalar? ??zücüler aras? az de?i?ir ve kullan?lan ??zücü s?kl?kla kimyasal kayma ile beraber not edilir. NMR spektras? s?kl?kla, eklenmi? tetrametilsilan yerine, bilinen bir ??zücü proton zirvesi ile kalibre edilir.

Layner ve kilit

NMR' dan kaynaklanan kükük frekans kaymalar?n? belirlemek i?in uygulanan manyetik alan numune hacmi b?yunca sabit olmal?d?r. Yüksek ??zünürlüklü NMR spektrometreleri birim alandaki magnetik alan?n homojenli?ini ayarlamak i?in laynerleri kullan?r. Homojensizli?i ve magnetik alandaki kaymay? belirlemek ve sorunu ??zmek ama?l? spektrometre ??zücü d?teryum frekans? üzerine bir "kilit" uygular, bunu ayr? bir kilit birimi kullanarak yapar. Modern NMR spektrometrelerde laynerleme otomatik olarak ayarlan?r ancak baz? durumlarda cihaz? ?al??t?ran kimse layner parametrelerini, olarak en iyi mümküm ??zünürlü?ü elde etmek i?in, manuel olarak optimize etmek zorundad?r.

Spektran?n eldesi

Bir radyo frekans? (60–1000 MHz) darbesi ile numunenin heycanlanmas?na ba?l? olarak bir nükleer manyetik rezonans cevab? - bir serbest uyar?m bozulmas?(free induction decay-FID) elde edilir. Bu ?ok zay?f bir sinyaldir ve al?nmas? i?in hassas rayo al?c?s? gerekir. Ham zaman alan FID' den frekans alan spektrumu ??kartmak i?in Fourier transform uygulan?r. Bir tek FID' den elde edilen bir spektrum dü?ük bir sinyal gürültü oran?na sahiptir ama bu tekrarlanm?? al?mlar?n ortalamas?n?n al?nmas? ile kolayca geli?ir. ?yi bir ¹H NMR spetras? 16 tekrarla elde edilebilir. 16 tekrar sadece birka? dakika sürer. Ancak hidrojenden a??r elementler i?in rahatlama süresi daha uzundur, ¹³C i?in 8 saniye. Bundan dolay?, a??r elementlerin kantitatif spektras? uzun zaman, onlarca dakikadan saatlerceye kadar, alabilir

Darbeyi takiben, ?ekirdekler, ortalama olarak, belirli bir a?? ile spektrometre manyetik alan?na kar?? heyecanlan?rlar. Heyecanlanman?n büyüklü?ü darbe kal?nl??? ile ?l?ülebilir. Genelde kal?nl?k optimal 90° darbe i?in 3-8 μs' dir. Darbe kal?nl??? (i?aretlenmi?) yo?unlu?u bir darbe kal?nl??? foksiyonu olarak ?izerek belirlenebilir. Bu bir sinüs e?risini takip eder ve buna nedenle 180 ° ve 360 ° darbelere kar??l?k gelen darbe kal?nl?klar?ndaki i?areti de?i?tirir.

Heyecanlanman?n bozulma zamanlar? genellikle saniyelerle ?l?ülür ve rahatlaman?n etkilili?ine g?re de?i?ir. Hafif ?ekirdekler ve kat?larda bozulma daha h?zl? olurken a??r ?ekirdekler ve ??zeltilerde daha yava?t?r ve gazlarda ?ok daha yava? olabilir. E?er rahatlama tamamlanmadan olgunla?mam?? ikinci heycanlanma darbesi g?nderilirse ortalama manyetizasyon vekt?rü zemin hale bozulmaz. Bu durum ise sinyalin gücünü umulmad?k bir ?ekilde etkiler. Pratikte, zirve b?lgeleri stokiometriye oranl? de?ildir; foksiyonel gruplar?n varl?klar? tespit edilebilse de miktarlar? belirlenemez. Rahatlama süresini ve yani darbeleri aras? ihtiya? duyulan gecikmeyi belirlemek ad?na bir ters ?evirme kurtarma deneyi ger?ekle?tirilebilir. Bir 180° darbe, ayarlanabilir bir gecikme ve bir de 90° darbe iletilir. 90° darbe tam olarak sinyali iptal etti?inde, gecikme, 90 ° rahatlama i?in gereken süreye kar??l?k gelir. Ters ?evirme kurtarmas? kantitatif ¹³C, 2D ve di?er zaman tüketen deneyler i?in zahmete de?erdir.

Kimyasal kayma 

D?nen bir yük d?nmesiyle orant?l? olarak manyetik momentum kazan?r, bunun sonucunda manyetik bir alan olu?turur. D??ar?dan bir manyetik alan?n varl???nda iki spin durumu ger?ekle?ir (her bir nukleus i?in 1/2 spin): bir spin yukar? di?er spin a?a?? y?nlüdür, biri manyetik alan? beslerken di?eri ona z?t y?nlüdür. Manyetik alan?n gücü artt?k?a bu iki spin aras?ndaki enerji fark? artar. Ancak, bu iki spin aras?ndaki fark ?ok kü?üktür ve gü?lü bir NMR m?knat?s?na (1-20T) ihtiya? duyulur. Spesifik ?ekirdek serisinin tam spin hali enerjisi ile numune ???mas? ilgili serinin dü?ük enerji halinden yüksek enerji haline ge?i?i ile heycanlanmas?na sebep olur.

Manyetik alan?n kuvveti taraf?ndan olu?turulan iki spin aras?ndaki enerji fark? atom ?ekirdeklerinin manyetik momentumuyla orant?l?d?r. Bütün protonlar ayn? manyetic momentuma sahip olsalar bile, ayn? frekans de?erinde resonant sinyaller vermezler. Bu fark atom ?ekirdeklerinin farkl? elektronik ?evrelerle etkile?iminden do?ar.   Harici manyetik alan?n uygulanmas? üzerine, bu elektronlar alana tepki olarak hareket eder ve daha gü?lü uygulanan alana kar?? durmak i?in yerel manyetik alanlar olu?turur. Yani bu lokal alan protonlar? uygulanan manyetik alandan korur. Bu yüzden de rezonans?n ba?ar?lmas?(rf enerjisinin emilmesi) i?in manyetik alan?n yükselmesi ?artt?r. Bu art??lar ?ok kü?üktür ve genellikle her milyon da ppm'dir.  ?rne?in bir ladehit protonu Ca'ya kayd?r?l?rsa, hidrokarbonlar?n zirvesine oranla 10ppm olur ?ünkü  elektron ?eken grup elektronun yo?unlu?unu azalt?r. 2.3487T ile 2.3488 T aras?ndaki fark yakla??m 42ppm'dir.Hatta ve hatta spektrometre magnetik alan? kayd?rarak i?lemi ger?ekle?tirebilece?ine kar??n genelde NMR sinyalini belirtmek i?in bir frekans cetveli kullan?l?r. Yani 100 MHz referans frekans?(rf) i?in 42 ppm, 4200 Hz' tir.

Ancak konumu verilen farkl? NMR sinyalleri d??ar?dan etki eden manyetik alan?n kuvvetine ve referans frekans?na ba?l?d?r, bu sinyaller genellikle referans sinyal ile ili?kili olarak rapor edilir. Ek olarak,  NMR sinyallerinin da??l?m? alana ba?l? oldu?u i?in bu frekanslar spektrometre frekans? taraf?ndan ayr?l?r. Ancak hertz megahertz taraf?ndan b?lündü?ü i?in, sonu? ?ok kü?ük olur ve milyon ile ?arp?l?r.  ??kan bu sonu? kimyasal kayma olarak adland?r?lan bir yer belirleyici verir.  B?yle kü?ük frekans farkl?l?klar? tespit etmek i?in uygulanan manyetik alan ?rnek hacmi boyunca sabit olmal?d?r. Yüksek ??zünürlüklü NMR spektrometreleri birka? santimetre küplük bir hacme milyar (ppb) ba??na par?a manyetik alan homojenli?i ayarlamak i?in ???k kullan?labilir. Genel olarak protonlar i?in kimyasal kayma tahmin edilebilir ?ünkü kaymalardaha ?nce basit perdeleme etkisi kullan?larak belirlenir ama a??r ?ekirdekler i?in kimyasal kaymalar daha gü?lü ba?ka fakt?rler taraf?ndan etkilenir (paramanyetik vb.)

Kimyasal kayma ?rne?i: Hexaboron'un (B₆H₁₀₎ zirvesinin frekansta kaymas? g?sterilmi?tir. Molekül yap?s? hakk?nda bize ipu?lar? verir.

Paramanyetik NMR spektroskopisinde ?l?ümler paramanyetik numuneler üzerinde yap?lmaktad?r. Paramanyetizma ?ok farkl? kimyasal kaymalar meydana getirir 1H NMR spektroskopisi olarak, kimyasal kayma aral??? 500 ppm'e kadar yay?labilir.

Moleküller oda s?cakl???nda olduklar? i?in ü? metil proton NMR deneyi s?ras?nda ortalamas? hesaplan?r. Bu protonlar dejenere olurlar ve ayn? kimyasal kayma da bir zirve formu al?rlar.

Bu zirvelerin ?ekli ve alan? indikat?rlerin kimyasal yap?s?yla ayn?d?r. Yukar?daki ethanol'ün proton spektrumu ?rne?inde CH₃  zirvesi OH zirvesinden ü? kat daha fazla alana sahiptir. Benzer ?ekilde CH₂ zirvesi OH zirvesinin iki kat?d?r ama CH₃'ün 2/3 kat?d?r.

Yaz?l?mlar optimal gev?eme ko?ullar?nda zirvelerin sinyal yo?unlu?unu analiz etmeye izin verir. Sinyal yo?unlu?unun analizi integral ile sa?lan?r. Analizci zirveyi integrallemek zorundad?r onun yüksekli?ini ?l?emez ?ünkü zirve ayn? zamanda bir geni?li?e sahiptir. Zirvenin boyutu onun yüksekli?ine de?il alan?na ba?l?d?r. Ancak bulunan di?er ?ekirdekler veya proton say?s? belirtilmelidir ?ünkü tek boyuttaki NMR deneylerinde yo?unlukla orant?l?d?r. Daha ayr?nt?l? deneylerde, ?rne?in, genellikle Karbon-13 NMR spektrumlar?n? almak i?in kullan?lan deneyler de sinyallerin integrali ?ekirde?inin gev?eme h?z?na, skaler ve dipolar e?leme sabitlerine ba?l?d?r. ?o?u zaman, bu fakt?rler iyi bilinmemektedir, bu nedenle NMR sinyalin integralinin daha karma??k NMR deneylerinde yorumlanmas? zordur.

j-e?lenme

Multipletlik	Oran?n yo?unlu?u
Singlet (s)	1
Doublet (d)	1:1
Triplet (t)	1:2:1
Quartet (q)	1:3:3:1
Quintet	1:4:6:4:1
Sextet	1:5:10:10:5:1
Septet	1:6:15:20:15:6:1

¹H NMR spektrum ?rne?i (1-boyutlu). Ethanolün sinyal yo?unlu?una kar?? kimyasal kaymas? grafi?i ?izilmi?tir. NMR i?in ethanolde 3 farkl? H atomu vard?r. Hidroksil grubunda yer alan hidrojen atomu di?er hidrojen atomlar? ile e? olmad???ndan onu bir singlet olarak g?rürüz. Ama CH3 ve CH2 gruplar?n?n i?indeki hidrojenler ayn? gruptaki hidrojenlere e? oldu?undan, mesela CH3 grubunun i?indeki 3 hidrojen de birbirine e?tir, s?ras? ile bir kuartet ve bir triplet g?zlemlenir.

Tek boyutlu NMR spektrumunda yap? tayini i?in en yararl? bilgilerin baz?lar? J-e?lenme veya skaler ba?lamadan gelen. Bu birle?tirme bir molekülün kimyasal ba?lar?ndaki farkl? spin durumlar?n?n etkile?iminden meydana gelir ve NMR sinyallerinin b?lünmesinin sonucudur. Bu b?lünme modelleri karma??k ya da basit olabilece?i gibi a??k?a yorumlanabilecek ?ekilde veya aldat?c? da olabilir. Bu birle?tirme, bir moleküldeki atomlar?n?n i?indeki ba?lant? hakk?nda ayr?nt?l? fikir edinmenizi sa?lar.

n  e?de?erli?in (spin ?) de birle?en ?ekirdekler  yo?unlu?u Pascal ü?genin de bahsedildi?i gibi olan sinyalleri n+1 ?oklu yap?s?n?n i?ine b?ler. Ek spinlerin birle?mesi her bir ?oklu yap?n?n bile?enleri i?infazladan d?nü?e izin verecektir; ?rne?in iki farkl? spinde ?nemli derece de farkl? e?le?me sabitine sahip ?ekirdeklerin birle?mesi dubletin dubletine izin verir. Kimyasal e? de?erlikteki ?ekirdek ?iftleri aras?ndaki birle?me NMR spektras? üzerinde hi?bir etkiye sahip de?ildir ve ?iftler i?in ?ekirdekler aras?ndaki mesafe (genellikle protonlar hari? esnek moleküllerde ba?lar ü?ten fazlad?r) g?zlemlenebilir ayr??madan dolay? ?ok kü?üktür. ü?ten fazla ba?a sahip uzun menzil birle?meleridaha kompleks ayr?lmalara izin veren halkal? ve aromatik birle?enler halinde s?kl?kla g?zlenebilir.

?rne?in, proton spektrumun da, etanol i?in yukar?da tarif edilen CH₃ grubu kom?usu CH2 protonlar? taraf?ndan 1:2:1: yo?unluk oran?yla b?lünmü?tür. Benzer ?ekil de Similarly, CH₂ kom?usu CH3 protonlar? taraf?ndan 1:3:3:1 yo?unluk oran?yla b?lünmü?tür. Prensip olarak CH₂ protonlar? hidroksil protonlar? taraf?ndan d?rtlü dublet formu olu?turmak i?in tekrar dublet olarak b?lünmü?lerdir fakat hidroksil asidin moleküler i?i proton de?i?im bilgi kayb?yla sonu?lanmaktad?r.

Ba? sabiti ?ok farkl? olabilmesine ra?men, Fosfor-31 ya da Flor-19 gibi herhangi bir yar? spinli atom ?ekirde?i ?al??abilir. Ama ay?rma modelleri yukar?da bahsedilen ?ekirdekler i?in 1/2'den büyüktür ?ünkü kuantum spin numaras? ikiden fazla de?ere sahiptir. ?rne?in a??r hidrojen (spin 1 ?ekirdek) ?iftlerinde sinyaller 1:1:1 ü?lüsü ?eklinde b?lünür ?ünkü bu spin 1 3 spin durumuna sahiptir. Benzer ?ekilde spin 3/2 ?ekirdekler sinyalleri 1:1:1:1 d?rlüsünün i?ine b?lerler. 

Kimyasal kayma ile birle?tirilmi? ?iftler sadece ?ekirde?in kimyasal ?evresi hakk?nda de?il molekülün i?indeki NMR aktif ?ekirde?inin kom?ular?n?n say?s? hakk?nda da bize bilgi verir.  Benzer noktalarda kimyasal kaymaya sahip ?oklu zirveli daha kompleks spektralarda veya hidrojen farkl? di?er ?ekirdeklerde e?lenme farkl? ?ekirdekleri ay?rman?n tek yoludur.

Metanolün ¹H NMR spektrumu(kimyasal kayma x ekseninde, ppm ye ekseninde ifade edilmi?tir). Manyetik olarak e? olmayan her proton karakterisitik bir kaymaya sahiptir ve di?er protonlarla e?lendi?inde zirveler multipletler halinde yar?klara sahip olur. ?rne?in; zirve a bir protona (e) kom?udur ve dublet halinde g?zükür.

?kinci derece veya daha gü?lü ?iftle?me

Yukar? da bahsedilen varsay?mlar da e?itsiz spinler aras?ndaki NMR frekanslar?ndaki fark ile kar??la?t?r?ld???nda e?le?me sabiti kü?ük. E?er kayma ayr?m? azal?r ise ya da e?lenme uzunlu?u artar ise ?oklu yo?unluk modelleri ilk olarak bozulur ve daha kompleks, kolay analiz edilebilen hale gelir, ?zellikle ikiden fazla spinin varl???nda. Zirvelerin alt?ndaki alan sabit kalmas?na ra?men bir ?oklu yap?n?n zivelerinin yo?unla?t?r?lmas? ?o?u zaman arka plan gürültüsünün kaybolmas?n? sa?lar. En yüksek NMR alan?nda ise bozulmalar genellikle azd?r ve karakteristik bozulmalar alakal? zirveleri tespit etmeye yard?m edebilir.

Kapsam? s?n?rl? olsa da bu modellerin baz?lar?, John Pople taraf?ndan yay?nlanan y?ntemi ile analiz edilebilir

?kinci mertebeden etkileri ?oklu yap?lar aras?ndaki frekans fark?n?n artmas?yla azal?r, yüksek alanl? NMR spektralar?nda dü?ük frekans spektras?ndan ziyade daha az bazukluk g?sterilir. Ba?larda 60Mhz spektralar? bozuklu?a daha yat?k?nd?, ?imdiler de 200Mhz veya üzeri aletler kullan?l?yor.

Manyetik e?itsizlik

E?er kimyasal e?kilteki spinler(simetri ile ilgili ?ekirdekler ve ayn? NMR frekans?na sahip) harici spinlerle farkl? e?le?me ili?kilerine sahiplerse  ?ok ince etkiler meydana gelebilir.  Kimyasal e?itlikte ama benzer olmayan spinler  manyetik e?itsizlik olarak adland?r?l?r.?rne?in, 1,2-diklorobenzenin 4 H gruplar? simetri taraf?ndan kimyasal e?itlikteki iki par?aya ayr?l?r ancak ?iftlerden birinin di?er spini olu?turan ?ift ile farkl? e?le?meleri vard?r.Manyetik e?itsizlik sadece say?sal modelleme y?ntemiyle analize izin veren a??r? kompleks spektralara izin verir. Esnek moleküller C-C ba?lar?n?n ilgili yap?sal ortalama manyetik e?itsizli?indeki sorunlar? azaltarak, kom?u karbonlar üzerinde protonlar?n aras?ndaki ba?lar? e?itlemek e?ilimindedir. Bu tür etkiler, aromatik ve di?er esnek olmayan sistemlerin NMR spektrumlar?  ve esnek olmayan sistemlerde daha s?k g?rülür.

D?teryumlu ??zücüler

Bir ??zeltideki ?ekirdeklerin büyük ?o?unlu?u ??zücüye ait olacakt?r ve en düzenli ??zücüler hidrokarbonlar ve NMR-reaktif protonlar? i?erenlerdir. Bu yüzden, d?teryum (hidrojen-2) %99'dan fazla yer almaktad?r. D?teryumlanm?? ??zücü olarak d?teryum oksit (D2O) ve d?teryumlanm?? DMSO (DMSO-d6) hidrofilik analizler i?in kullan?lmas?na ra?men en s?k kullan?lan d?terokloroform (CDCI3) 'dir. NMR spektrumlar? genellikle yerine eklenen tetrametilsilan?n bilinen ??zücü kal?nt? proton zirvesine kar?? kalibre edilir.

Korelasyon spektroskopisi

Korelasyon Spektroskopisi iki boyutlu nükleer manyetik rezonans (NMR) spektroskopi veya 2D-NMR türlerinden bir tanesidir. Bu NMR deney türü COSY olarak bilinir. ?ki boyutlu NMR spektroskopileri; J-spektroskopisi, bozdurma spektroskopisi (EXSY), nükleer hauser etkisi spektroskopisi (NOESY), toplam korelasyon spektroskopisi (TOCSY) ve HSQC, HMQC ve HMBC gibi farkl? ?ekirdekli korelasyon spektroskopisidir.? ki boyutta NMR spektroskopisi bir molekük hakk?nda tek boyutta NMR spektras?nda oldu?undan daha fazla bilgi sa?lar ve ?zellikle tek boyutta ?al??mak i?in karma??k olan moleküllerin molekül yap?s?na karar vermede daha kullan??l?d?r. ?lk iki boyutlu NMR deneyleri, COSY, 1971 y?l?nda Libre de Bruxelles üniversitesi'nde profes?r olan Jean Jeener taraf?nden ?nerilmi?tir. 1976 y?l?nda bu deneyin ?al??malar? Walter P. Aue, Enrico Bartholdi ve Richard R. Ernst taraf?ndan yay?nland? ve hayata ge?irildi.

Kat? hal nükleer manyetik rezonans? 

Kanada Ulusal Kat?lar i?in Ultrayüksek Alan NMR Tesisi' ndeki kat? hal 900 MHz (21.1 T) NMR spektrometresi

Fiziksel ?artlar ?e?itli molekülleri ??zelti i?inde incelemeye ya da ayn? anda ayn? atom seviyesinde farkl? spektroskopik teknikleri uygulamaya izin vermez. Kristaller, mikrokristal tozlar, jeller, y?n ba??ml? solüsyonlar gibi kat? hal ortam?nda, iki kutuplu ba?lanmalar ve  y?n ba??ml? kimyasal kayman?n bask?n hale gelen nükleerspin sistemleri vard?r.  Geleneksel NMR spektroskopisinde bu ek etkile?imler spektral ?izgilerinin ?nemli miktarda geni?lemesine neden olur. ?e?itli teknikler, en az¹³C spektrumlar? i?in, ??zelti-hal NMR spektrumlar?n? kar??la?t?r?labilir, yüksek ??zünürlüklü ko?ullar?n yarat?lmas?n? sa?lar.

Yüksek ??zünürlüklü kat? hal NMR spektroskopisi i?in iki ?nemli durum basit y?nelimler taraf?ndan muhtemel m?leküler y?nelimlerin s?n?rland?r?lmas? ve basit spinler taraf?ndan y?n ba??ml? nükleer manyetik etkile?imlerin azalt?lmas?d?r. Sistem 1/2 spinli ?ekirdekleri i?erdi?i zaman, sihirli a?? etraf?nda h?zla d?nmek ?ok ?nemli bir metottur.  K?smi hizalama veya dü?ük hareketlilik ?rnekleri gibi bir dizi teknik, ?u anda NMR spektroskopinde kullan?lmaktad?r.

Kat? hal NMR etkilerinin meydana geldi?i uygulamalar s?kl?kla protein yap?lar?n?n incelenmesi, protein iplik?iklerinin veya tüm polimer yap?lar?n?n incelenmesidir. Sadece organik kimyada kimyasal analizi de?il bitki yapraklar? ve yak?t hücreleri gibi tuhaf uygulamalar? da i?ermektedir. ?rne?in, Rahmani ve ark. s?cakl?k ve bas?nc?n biselsi yap?lar?n spontane birle?imi üzerindeki etkisini deuterium NMR spektroskopi kullanarak ?al??m??t?r.

Biyomoleküler NMR spektroskopisi

Proteinler

NMR spektroskopisi protein NMR spektroskopisinin alan?ndaki yenilik kadar, yap?sal biyoloji i?in de ?nemli bir teknik alan? olmu?tur. Bu ara?t?rmalar?n ortak hedefi x-???n? kristalografisi ile proteinin yüksek ??zünürlüklü 3 boyutlu yap?s?n? elde etmektir. X-???n? kristalografisi aksine daha büyük yap?lar ??zülmü? olsa da, NMR spektroskopi, genellikle, 35 kDa'l?k daha kü?ük proteinler ile s?n?rl?d?r. NMR spektroskopisi, genellikle k?smen veya tamamen ?zünde yap?land?r?lmam?? proteinler i?in yüksek ??zünürlüklü bilgi edinmenin tek yoldur. Bu y?ntem ?u anda konformasyon aktivite ili?kisinin belirlenmesinde yayg?n bir ara?t?r. Proteinler daha ?nce bahsedilen kü?ük onganik moleküllerden daha büyük de?er s?ras?ndad?rlar fakat basit NMR teknikleri ve baz? NMR teorileri uygulanabilir. Kü?ük organik bile?ik ile kar??la?t?r?ld???nda proteinin i?inde daha fazla atom bulundu?undan, temel tek boyutlu spektrumlar?d??ar?dan direkt gelen kabul edilemez hale gelmi? sinyallerle birlikte kalabal?k hale gelir. Bu nedenle, (2, 3 ya da 4D) ?ok boyutlu deneyler bu sorunla ba?a ??kmak i?in geli?tirilmi?tir. Bu deneyleri basitle?tirmek ama?l?, ¹³C ve ¹⁵N istopik olarak etiketlenmi? proteinler arzulan?r. ?ünkü do?ada bask?n olarak bulunan ¹²C izotopu NMR-aktif de?ildir ve do?ada yayg?n olarak bulunan ¹⁴N izotopunun nükleer kuadrupol momenti yüksek ??zünür bilgiyi engeller. Proteinlerin yap? tayini i?in kullan?lan en ?nemli y?ntem molekülün i?indeki atom ?iftleri aras?ndaki mesafeleri ?l?mek i?in kullan?lan NOE deneyleridir. Daha sonra, elde edilen mesafeler mesafe geometrisi problemi ??zülerek molekülün bir 3D yap?s?n? olu?turmak i?in kullan?l?r. Ayr?ca NMR, bir proteinin farkl? b?lgelerinin yap?sal esneklik ve dinamikli?i hakk?nda bilgi edinmek i?in kullan?l?r.

Nükleik asitler

"Nükleik asit NMR", DNA ya da RNA gibi polinükleik asitlerin dinamikleri yap?s? ve hakk?nda bilgi elde etmek i?in kullan?lan NMR spektroskopisidir. 2003 y?l? itibar?yla, bilinen tüm RNA yap?lar?n?n neredeyse yar?s? NMR spektroskopisi ile tespit edilmi?tir.

Nükleik asit ve protein NMR spektroskopisi benzerdir ancak farkl?l?klar bulunmaktad?r. Nükleik asitler NMR spektroskopisinde incelenen hidrojen atomlar?ndan ?ok kü?ük bir yüzde de sahiptir ?ünkü nükleik asid duble helezonlar sert ve kabaca do?rusald?rlar ve uzun menzil korelasyon olu?turmak i?in geri ?ekilmezler.  ¹H or proton NMR, ¹³C NMR, ¹⁵N NMR, and ³¹P NMR genellikle nukleik asitlerle birlikte tamamlanm?? NMR tipleridir. ?ki boyutlu NMR y?ntemleri genellikle korelasyon spektroskopisi (COSY) ve toplam koherens transferi spektroskopisi (TOCSY) gibi ge?i? ba?? nükleer ba?lanmas?n? tespit etmek; nükleer Overhauser etkisi spektroskopisi (NOESY) gibi bo?lukta bir birlerine ?ok yak?n duran atom ?ekirdeklerinin ba?lanmas?n? tespit edebilmek i?in kullan?l?r.

Spektrumdan al?nan parametreler, ba?l?ca NOESY ?apraz zirveler ve birle?me sabitleri, glikosidik ba? a??lar?, iki düzlemli a??lar? ve ?eker büzgü konformasyonlar? gibi b?lgesel yap?lar?n tespitinde kullan?labilir. Büyük ?l?ekli yap?lar i?in, bu b?lgesel parametreler di?er yap?sal varsay?mlarla birle?tirilmek zorundad?r ?ünkü proteinlerin aksine ?ift sarmal kendi i?ine de?ildir ve geriye ?ekilmez ve i?inden ge?ti?i i?in hatalar eklenebilir. NMR ayr?ca bükülmü? sarmallar, Watson-Crick basepairing olmayan ve koaksiyel istifleme gibi standart d??? geometrileri ara?t?rmak i?in kullan??l?d?r. Yalanc? dü?ümler ve sap-ilmik gibi kompleks komformasyonlar edinmeye e?ilim g?steren do?al RNA oligonükleotidlerinin do?al yap?s?n? problamada ?zellikle kullan??l?d?r. NMR ayn? zamanda nükleik asit moleküllerinin di?er moleküllere(proteinler veya ila?lar gibi) ba?lanmas?n?, ba?lan?lan moleküle g?re de?i?en kaymaya g?re g?zlemleyerek, problamakta da faydal?d?r.

Karbonhidratlar

Karbonhidrat NMR spektroskopisi karbonhidrat yap?s? ve konformasyon ile ilgili sorular? gidermektedir. The analysis of carbohydrates by 1H NMR ile karbonhidrat analizi foksiyonel gruplardaki k?s?tl?l?ktan dolay? zorlay?c?d?r. Bu durum 1H rezonanslar?n?n NMR spektrumunda ince bantlar halinde birikmesi ile sonu?lan?r. Di?er bir deyi?le, spektral da??l?m zay?f olur. Anomerik proton rezonanslar? anomerik karbonlar?n iki oksijen ta??mas? y?nüyle di?erlerinden ayr?l?r. Daha kü?ük karbonhidratlarda anomerik proton rezonans?n?n da??l?m? bütün bireysel karbonhidrat monomerlerinin spin sistemini incelemek ama?l? 1D TOCSY deneylerinin kullan?m?n? kolayla?t?r?r.

Ayr?ca bak?n?z

• Manyetik Rezonans G?rüntüleme
• NMR tüpü - Numune haz?rlama üzerine bir k?s?m i?erir
• Proteinlerin nükleer manyetik rezonans spektroskopisi
• S?f?r alan NMR

?lave linkler

• James Keeler. "Understanding NMR Spectroscopy"1 Temmuz 2013 tarihinde Wayback Machine sitesinde ar?ivlendi. (reprinted at University of Cambridge). University of California, Irvine. Retrieved 2025-08-06. 
• The Basics of NMR 21 Ocak 2016 tarihinde Wayback Machine sitesinde ar?ivlendi. - NMR teorisinin, ekipmanlar?n?n ve tekniklerinin RIT Kimya Profes?rü Dr. Joseph Hornak taraf?ndan derlemesi
• GAMMA and PyGAMMA Libraries 3 Mart 2016 tarihinde Wayback Machine sitesinde ar?ivlendi. - GAMMA, C++ kütüphanesi ile yaz?lm?? a??k kaynak kodlu yaz?l?md?r. Nükleer manyetik rezonans spektroskopisi deneyleri simülasyonlar? i?in olu?turulmu?tur. PyGAMMA GAMMA' n?n etraf?nda bir phyton sarg?d?r.
• relax NMR dinami?i analizi yaz?l?m?
• Vespa 5 Eylül 2015 tarihinde Wayback Machine sitesinde ar?ivlendi. - VeSPA (Versatile Simulation, Pulses and Analysis) 3 phyton uygulamas?ndan olu?an bedava yaz?l?m süitidir. Bu GUI temelli aletler Manyetik Rezonans (MR) spektral simülasyon, RF itme dizayn? ve MR verisinin spektral i?leme ve analizi i?indir.