Homepage der Fachgruppe Chemie im Fachbereich C - Mathematik und Naturwissenschaften

Bergische Universität Wuppertal      -       Fachbereich Mathematik und Naturwissenschaften

 
Im Fachbereich stehen z. Zt. folgende NMR-Spektrometer zur Verfügung:

  BRUKER AVANCE 400

Basisfrequenz (1H): 400,13 MHz

  BRUKER AVANCE 600

Basisfrequenz (1H): 600,13 MHz

  NMR-Software

  

Bruker AVANCE 400

Das AVANCE 400 wird hauptsächlich für Routine-Messungen an den Kernen 1H, 13C, 31P sowie 19F eingesetzt. Der 5mm-BBFO-Messkopf ist zwischen diesen Kernen sowie weiteren Kernen umschaltbar, die Abstimmung der Sonde auf den jeweiligen Kern erfolgt automatisch. Die Messung von 19F erfolgt über den X-Kanal, sodass auch 1H-Entkopplung möglich ist (19F {1H} sowie umgekehrt 1H{19F}). Die Messung von 1H erfolgt über die Entkopplerspule, die prinzipiell für spezielle 19F-Experimente auch auf 19F abstimmbar ist.

Die Messungen erfolgen mit Hilfe eines automatischen Probenwechslers (max. 120 Röhrchen) vollautomatisch, die jeweiligen Experimente werden zuvor programmiert. Nach Beendigung der Messung werden die Messdaten automatisch auf den Fileserver (s.u. Messdaten) überspielt.

Der aktuelle Stand der Messungen kann unmittelbar hier eingesehen werden.     ICONNMR-Messprotokoll


Probenvorbereitung

Feste Substanzen werden in einem deuterierten Lösungsmittel (CDCl3, Aceton-d6, etc.) gelöst. Flüssigkeiten werden mit der deuterierten Substanz gemischt, wobei der Anteil bei CDCl3 ca. 50% sein sollte, bei Anwesenheit mehrerer Deuteriumkerne (Aceton-d6, C6D6, CD3CN) entsprechend niedriger sein kann.
Spuren von ferromagnetischen Stoffen (Nickelspatel !) sind unbedingt zu vermeiden.

Es werden nur qualitativ hochwertige NMR-Röhrchen akzeptiert (Wilmad 507-PP-Qualität oder besser).
Die Mindestlänge der 5mm-NMR-Röhrchen beträgt 17,5 cm. Kürzere Röhrchen werden nicht akzeptiert.
Die Füllhöhe sollte mindestens 3,5 cm betragen; geringere Füllhöhen führen zu deutlichen Einbußen bei der Spektrenqualität.

Die durch einen Zettel (max. 5x3 cm, zweifach gelocht über das NMR-Röhrchen schieben, kein Klebeetikett!!) mit dem Substanzcode gekennzeichneten Röhrchen werden mitsamt ausgefülltem Formular (pdf) für den Messauftrag direkt im roten Metallschrank im Eingangsbereich H.10 in einen der Dosen "400 MHz", "600 MHz" bzw. "Egal" gestellt.

Substanzcode
Der Substanzcode sollte aus bis zu 8 Zeichen (maximal 15 Zeichen) bestehen, von denen die ersten beiden für das Fach, das dritte und vierte (ggf. noch fünte) für die Initialen des Users stehen. Die restlichen Zeichen (Buchstabe oder Zahl, bitte keine anderen Charaktere) sind frei wählbar.
Beispiel ockm123a: oc -> Organische Chemie, km -> Klaus Mustermann, 123a -> AnsatzNr.
Substanzcodes, die nicht mit diesen Buchstaben beginnen, werden in den Ordner 'sonstige' kopiert.
Bitte beachten: Grundsätzlich werden alle Buchstaben klein geschrieben. Leerzeichen und Sonderzeichen mit Ausnahme von '-' sind nicht zugelassen. Lange Namen sind fehleranfällig!
Nicht eindeutig lesbare Formulare werden nicht bearbeitet!

Fächerbezeichnungen bei den Substanzcodes
FachCode   FachCode
Analytische Chemiean Mikrobiologiecm
Anorganische Chemieac Organische Chemieoc / os
Funktionspolymerefp Physikalische Chemiepc
Lebensmittelchemielc Makromol.Chemiemc


Experimente

Messfrequenzen (BF1) [MHz]
Kern AVANCE 400 AVANCE 600
1H 400.130000 600.130000
13C 100.612729 150.902749
19F 376.498534 -
31P 161.975393 242.936777

Für alle 13C-Experimente sollten die Konzentrationen so hoch wie möglich sein.
Die Konzentrationen werden anhand ihrer 1H-Spektren überprüft. Bei zu kleinen Signal/Rausch-Verhältnissen werden an Werktagen alle 13C-Experimente automatisch gestrichen. Dünne Lösungen ebenso wie langlaufende Spezialexperimente sollten daher vorwiegend für Wochenend-Messungen (bis Freitag mittag) abgegeben werden.

Die Referenzierung erfolgt automatisch auf das jeweilige 13C-Signal des deuterierten Lösungsmittels, sofern das Signalmuster nicht zu sehr gestört ist.
 
13C Chemische Verschiebungen der deuterierten Lösungsmittel
Lösungsmittelδ [ppm]    Lösungsmittelδ [ppm]    Lösungsmittelδ [ppm]    Lösungsmittelδ [ppm]
Aceton-d6 30.50  Acetonitril-d3  1.28  Benzol-d6128.00  Chloroform-d1 77.00
Dimethylformamid-d6 30.10  Dimethylsulfoxid-d6 39.50  Dioxan-d8 66.30  Essigsäure-d4 20.00
Ethanol-d6 17.20  Methanol-d4 49.00  Methylenchlorid-d2 53.73  Pyridin-d5123.50
Tetrachlorethan-d2 74.20  Tetrahydrofuran-d8 25.20  Toluol-d8 20.42  Wasser-d2 -

Die Standard-Experimente am BRUKER AVANCE 400 bestehen z.T. aus kombinierten Messserien mit voneinander abhängigen Spektren, z.B. 1H (PROTON) - 13C (C13CPD) - 13C (C13DEPT135p): Das Protonenspektrum bestimmt die Anzahl der Scans im 13C-Spektrum (256, 1024 oder Abbruch), die Phasenkorrektur des DEPT-Spektrums wird ebenso wie die Referenzierung aus dem normalen 13C-Spektrum übernommen.

Optimierung des Spektralbereichs SW
Im Fall von 1D-Spektren, z.B. von 19F- und 31P-Spektren, kann eine Option gesetzt werden, bei der zunächst mit reduzierter Scanzahl ein Übersichtsspektrum aufgenommen wird. In Abhängigkeit vom sich ergebenen Spektrenqualität (Signal-Rausch-Verhältnis) wird entweder
   (a) abgebrochen,
   (b) bei unveränderter Auflösung mit der um den Faktor 4 erhöhten Scanzahl NS weitergemessen oder
   (c) der Spektralbereich (SW) optimiert und die Scanzahl NS je nach Spektrenqualität übernommen oder um den Faktor 4 reduziert.

Die zusätzlichen Experimente (Spreizungen) werden unter folgenden Nummern gespeichert:

    1H+1000
    13C+2000
    19F+3000
    31P+4000
    Sonstige+5000

Für 19F-Spektren gibt es eine spezielle Spektrenfolge, bestehend aus
   (a)  19F-Übersichtsspektrum,
   (b)  Sweep-optimiertem 19F-Detailspektrum,
   (c)  1H-entkoppeltem 19F-Spektrum mit Parametern von (b),
   (d)  mit der Center-Frequenz (O1) aus (b) 19F-entkoppeltem 1H-Spektrum sowie
   (e)  normalem 1H-Spektrum.

Standard-1D-Experimente am Bruker AVANCE 400
KernExp.NameSW*
[ppm]
NS**Messzeit
[min]
Kommentar
1HPROTON20.7162 Standard-Protonenspektrum von 16.5 ppm bis -4 ppm
1HWATER20.7164 Es wird zunächst ein normales Protonenspektrum aufgenommen und der stärkste Peak, in der Regel Wasser, ermittelt. Durch kontinulierliche Einstrahlung mit der ermittelten Frequenz wird dieser Übergang in einem 2. Experiment gesättigt.
13CC13CPD238102442 Standard-1H-CPD entkoppeltes Spektrum von ca. 285 bis -40 ppm
Bei konz. Lösungen wird die Zahl der Scans auf 256 reduziert.
Bei dünnen Lösungen wird am Wochenende die Zahl der Scans auf 4096 erhöht, an normalen Wochentagen wird die Messung abgebrochen.
Die Referenzierung erfolgt automatisch auf das Lösungsmittel.
13CC13DEPT13523825611 Die Parameter werden vom vorangegangenen 13C-Spektrum, falls vorhanden, übernommen.
CH- und CH3-Gruppen treten mit positiver, CH2-Gruppen mit negativer Intensität auf.
Quaternäre C-Atome werden nicht beobachtet.
13CC13DEPT452381286 CH-, CH2- und CH3-Resonanzen treten mit gleicher Phase auf.
Quaternäre C-Atome werden nicht beobachtet.
13CC13DEPT9023825611 Es werden nur CH-Gruppen beobachtet.
13CC13GD238102442 Protonenen-gekoppeltes Spektrum mit NOE-Effekt
31PP31CPD400322 1H-CPD entkoppeltes Übersichtsspektrum
1H-gekoppeltes Spektrum mit gleichen Parametern möglich.
31PP31400322 Gekoppeltes Übersichtsspektrum
19FF19200161 Gekoppeltes Übersichtsspektrum
19FF19CPD265161 1H-CPD entkoppeltes Übersichtsspektrum
1H-gekoppeltes Spektrum mit gleichen Parametern möglich.
19FF19_1H2651610 19F-Übersichtsspektrum (für Sweep-Optimierung) + 19F + 19F{1H} + 1H{19F} + 1H
* Spektrale Breite (SW) des Übersichtsspektrums
**Zahl (NS) der akkumulierten Spektren (Scans)

 

Bei der Aufnahme von zweidimensionalen (2D) Spektren werden zunächst 1D-Spektren vorgeschaltet, um optimale Spektralbreiten zu ermitteln. Diese Spektren werden auch für die Projektionen genutzt.

Als Aufnahmetechnik kommt die Gradientenspektroskopie (GS) zur Anwendung, die zu deutlicher Verkürzung der Messzeiten führt.
Korrelationen mit 13C-Spins erfolgen invers (INV), d.h. es wird die empfindlichere Protonenresonanz genutzt; nicht 13C-gekoppelte 1H-Signale werden unterdrückt.

 
Standard-2D-Experimente am Bruker AVANCE 400
KorrelationExp.Name1D-Ref.Messzeit
[min]
Kommentar
1H - 1HCOSYGPSWPROTON8 Standard-COSY
1H - 1HNOESYGPSWPROTON15 Korrelation unter Ausnutzung des durch den Raum wirksamen NOE-Effekts.
Die Wechselwirkung hängt vom Abstand der Protonen ab.
1H - 13CHSQCGPPROTON
C13DEPT135
15 CH-Korrelation direkt-gebundener 1H- und 13C-Kerne.
Zur Ermittlung des relevanten 13C-Spektralbereichs wird ein DEPT135-Spektrum genutzt.
1H - 13CHMBCGPPROTON
C13CPD
35 Heteronuclear Multiple Bond Correlation: Long-range Korrelation zwischen nicht direkt gebundenen 1H- und 13C-Spins.
Sinnvolle Ergänzung zur normalen CH-Korrelation unter Einbeziehung von quaternären Kohlenstoffatomen.
Zur Ermittlung des relevanten 13C-Spektralbereichs wird das normale 13C-Spektrum benutzt.
31P - 1HPHCORRPROTON
P31CPDSW
15 PH-Korrelation
19F - 1HFHCORRPROTON
F19SW
15 FH-Korrelation


Messdaten

Nach Beendigung der Messung können die Messdaten vom Fileserver der Chemie (wrfs7; IP 132.195.99.59) auf die lokalen PC's heruntergeladen werden.
Die Daten sind im Verzeichnis /scratch3/nmr400/"fach"/"substanzcode" (z.B. /scratch3/nmr400/oc/ockm123a) abgelegt.

Achtung:
!! Die Spektren werden vom NMR-Rechner nach 1 Monat, vom File-Server nach 2 Monaten gelöscht !!

Bruker AVANCE 600

 

Das 600 MHz-Gerät steht hauptsächlich für Spezial-Messungen zur Verfügung.

Es ist standardmäßig mit einem 5mm-Breitband-Invers-Probenkopf ausgerüstet, der die Messung aller Kerne mit Messfrequenzen zwischen ca. 24 MHz (109Ag) und ca. 250 MHz (31P) ermöglicht. Ferner stehen ein 3mm - QXI-Quadruple-Resonanz-Invers-Messkopf (1H/31P/13C/15N) sowie ein selektiver 10mm -1H/13C-Messkopf für Hochtemperaturexperimente zur Verfügung.


Probenvorbereitung

Für die Probenvorbereitung siehe AVANCE 400.

Für Substanzcodes gelten die gleichen Regeln wie am AVANCE 400.

Für die Messung seltener Kerne sollten die Proben so konzentriert wie möglich sein; gegebenenfalls sollte ein 10mm-NMR-Röhrchen verwendet werden.


Experimente

1. Spektren bei tiefen oder hohen Temperaturen - Bereich ca. 210 K bis 350 K

2. Messung bei unterschiedlichen Feldstärken

    Zur Entscheidung der Frage, ob es sich bei Signalgruppen um Multipletts oder um einzelne Signale handelt, sollten Spektren bei verschiedenen Feldern gemessen werden, also sowohl auf dem 400 MHz- als auch auf dem 600 MHz-Gerät.

3. Heterokerne über

    (a) Direkt-Messung mit  1H - Entkopplung bzw. Polarisationstransfer von 1H
    (b) Invers-2D-Messung über 1H-Beobachtung (1H/nX)

4. Hochtemperatur-Messungen (1H/13C) bei geringen Konzentrationen (10 mm Probenkopf)

5. Triple-Resonanz-Messungen (3 mm Probenkopf)


Messdaten

Der aktuelle Stand der Messungen kann hier eingesehen werden.     ICONNMR-Messprotokoll

Die Daten werden auf den Fileserver wrfs7 in das Verzeichnis /scratch3/nmr600/"fach"/"substanzcode" (z.B. /scratch3/nmr600/oc/ockm123a) überspielt.

Weiterverarbeitung der Daten: siehe AVANCE 400

  

NMR-Software

Für die weitere Spektrenbearbeitung stehen mehrere Programme zur Verfügung

  • BRUKER TOPSPIN 2.1
    Es stehen mehrere Multiuser-Lizenzen für Windwows (2000, XP) zur Verfügung. Um die Software sowie eine Lizenzdatei zu erhalten (nur für die Chemie-Domäne der BU Wuppertal!) wenden Sie sich bitte an Prof. Dr. R. Eujen.

    TOPSPIN ist eine umfangreiche Software zur Bearbeitung von 1D- und 2D-NMR-Spektren, z.T. etwas gewöhnungsbedürftig, bei regelmäßiger Nutzung aber sehr empfehlenswert.

  • MNova NMR
    Informationen zu Lizenzen (Bereich Organische Chemie) erhalten Sie von Dr. A. Kotthaus.
      
  • ACDLabs NMR (Freeware für nicht-kommerzielle Nutzung)
    Empfehlenswerte umfangreiche Software für die Bearbeitung 1D- und 2D-NMR-Spektren.

 

Home ] [ Aktuelles ] [ Organisation ] [ Studium ] [ Forschung ] [ Fächer ] [ Suche ] [ Feedback ] [ SiteMap ] [ Links ] 

nmrgeraete.shtml: last change 20 Oct 2010, layout by th. hinnen & g. machmüller, © 2000 fb9