¿Qué factores son importantes para el análisis cuantitativo de un espectro de RMN-1D de protones?

Question

Además de dilucidar o verificar una estructura química, la RMN también puede utilizarse, por ejemplo, para cuantificar una mezcla de diferentes sustancias químicas.

Dependiendo de la calidad del espectro y de la sustancia concreta, la integración de las señales de RMN de una misma molécula puede dar lugar a variaciones significativas con respecto a la proporción real de núcleos, que se conoce a partir de la estructura química.

¿Qué factores afectan a la cuantificación de las señales de RMN en un espectro de protones 1D? ¿Qué precauciones se deben tomar durante la adquisición y el procesamiento de los espectros de RMN para asegurarse de que los espectros se pueden analizar cuantitativamente?

Answer 1

Las señales que se obtienen en un espectro simple de protones 1D son en la mayoría de los casos aproximadamente cuantitativas, aunque hay algunas excepciones y algunos aspectos que hay que tener en cuenta si se necesita una gran precisión.

Adquisición

Hay varias cosas que hay que tener en cuenta al configurar el experimento para asegurarse de que el espectro de RMN resultante será cuantitativo.

El espectro debe ser de alta calidad, cualquier artefacto o ruido afectará a la cuantificación.

Retraso en la relajación

El retardo de relajación es el tiempo entre experimentos, si es demasiado corto algunos protones no se relajarán completamente de vuelta al estado de equilibrio. Esto afecta a la intensidad de la señal de RMN y provocará que las integrales de esas señales no sean correctas.

El retardo de relajación (incluido el tiempo de adquisición) debe ser de alrededor de $5 \cdot \mathrm{T_1}$ . Puede estimar el $\mathrm{T_1}$ o medirlo.

13 Satélites C

En 13 Los satélites C son alrededor del 1% de la señal total, si necesitas alta precisión debes usar el desacoplamiento para deshacerte de ellos.

Otros aspectos

También hay que asegurarse de que los pulsos utilizados en el experimento tengan un perfil de excitación razonablemente plano para la zona que se está observando. Esto no suele ser un problema para los experimentos estándar de protones 1D, pero puede serlo para otros tipos de experimentos o si tiene un pulso inusualmente largo y/o una distribución inusualmente amplia de sus desplazamientos químicos.

Tratamiento

Línea de base

La línea de base debe ser absolutamente plana y estar exactamente a cero, cualquier error en ella dará lugar a grandes errores en la cuantificación. Utilizar un filtro digital durante la adquisición es una buena idea para ello ( baseopt para los espectrómetros Bruker), esto asegurará una línea de base muy plana en cero, siempre que no haya otros problemas que distorsionen la línea de base.

Fases

La corrección de fase debe ser exacta, puede ser necesario realizar una corrección de fase manual.

Answer 2

Mad Scientist ofrece buenos consejos. Yo tengo un enfoque diferente que hace innecesarias algunas de esas acciones o las anula mediante el promedio de señales.

Un gran problema de la cuantificación es la relación señal/ruido. Hacer muchas de las cosas en la respuesta del Científico Loco aumentará la relación señal/ruido, pero los dos cambios más fáciles son aumentar la concentración y hacer más escaneos. Si puede aumentar la concentración de la muestra, hágalo. Yo suelo aumentar la concentración hasta el punto en que puedo recoger imágenes 1D de calidad de publicación. 1 H en una sola exploración. Si se recoge un solo barrido, entonces los problemas resultantes de una mala promediación de fases y de tiempos de retardo más cortos que el tiempo de relajación.

Si no puede modificar la concentración, al aumentar el número de exploraciones aumenta la relación señal/ruido en la raíz cuadrada del número de exploraciones. 4 escaneos proporcionan el doble de señal/ruido que 1 escaneo. 16 escaneos proporcionan el doble de señal/ruido que 4 escaneos, y así sucesivamente. Cuando se opta por realizar múltiples escaneos, entonces hay que preocuparse por las cosas que menciona Mad Scientist. Un problema de desfase que se extienda a más de 100 escaneos no te ayudará. Tener un tiempo de retardo demasiado corto para que todos los giros no estén relajados sólo empeora con un gran número de escaneos. En un proyecto reciente, tuve que integrar cuantitativamente el 1D 1 Espectro de RMN H de una mezcla de reacción, buscando productos menores y especies que no hayan reaccionado (menos del 5% del total de la muestra). Acabé tomando un espectro de protones de 3200 barridos con tiempos de retardo largos. No era muy popular entre mis compañeros, pero conseguí los datos que necesitaba.