В. Другие виды ядерного магнитного резонанса. Метод ЯМР

на ядрах ¹³С по частоте использования занимает второе место после метода ПМР и позволяет получить информацию, служа­щую дополнением к данным протонных спектров. Естественное содержание изотопа ¹³С составляет 1,1%, поэтому для съемки спектра необходимо использовать ампулы большого объема.

Обычно в спектрах ЯМР ¹³С используется область 0— 220 м. д., причем в качестве внутреннего стандарта, химический сдвиг которого равен 0, используется тетраметилсилан (ТМС). Сигналы атомов углерода метальных групп обычно лежат в об­ласти 10—30 м. д.; при 50 м. д. появляются сигналы атомов углерода СН- и ИСНг-групп, затем сигналы ароматических и гетероароматических атомов углерода (около 125 м. д.) и, на­конец, сигналы атомов углерода карбоксильных групп и амидов (около 170 м. д.). При работе с биологически важными веще­ствами идеальным растворителем является вода, так как при этом можно использовать буферные растворы. Однако можно применять и углеродсодержащие растворители, если их сигнал не лежит в исследуемой области спектра.

Вопросам интерпретации спектров ЯМР ¹³С посвящена кни­га Wehrli, Wirthlin (1976).

Естественное содержание ^l5N составляет 0,37%, однако при­менение преобразования Фурье позволяет широко использовать ЯМР ¹⁵N. Стандартом при этом служит ион аммония, а спектр снимают в области от 8 до 800 м.

Наличие неподеленной пары электронов определяет многие свойства атома азота, отсутствующие у углерода. Протониро­вание изменяет резонансные вклады по величине и направле- нию, что является характерным для каждого типа азотсодер­жащих групп. Положение сигналов в спектрах ЯМР ¹⁵N часто значительно более чувствительно к изменению растворителя (по сравнению с сигналами атомов углерода), занимающего аналогичное положение, что имеет большое значение при ана­лизе спектра. Спектры часто снимают в воде, диметилсульфокси- де или трифторэтаноле. Альтернативными вариантами внутрен­него стандарта являются нитрометан и нитрат-анион. С по­мощью ЯМР ¹⁵N была уточнена геометрия алкалоидов и синтетических лекарственных веществ; установлено, что атом азота цис-изомеров больше экранирован по сравнению с транс­изомерами. Образование N ... Н водородных связей играет важ­ную роль в связывании лекарственных веществ с рецептором.

Интерпретацию спектров ЯМР ¹⁵N см. Levy, Lichter (1979),.

Природное содержание изотопа ³¹Р составляет 100%, поэто­му спектроскопию ЯМР на ядрах ³¹Р широко применяют при исследовании биологических объектов, в том числе и организма человека. Интенсивность сигналов в этих спектрах несколько ниже, чем в спектрах ЯМР ’Н и ¹⁹F, но сигналы значительно более четкие. В качестве внутреннего стандарта обычно исполь­зуют фосфорную кислоту, а спектр лежит в области от —5 до + 25 м. д. Сигналы фосфатов и фосфолипидов располагаются около 0, нуклеотидов — в области 5—22 м. д., а пирофосфа­тов— около 12 м. д., т. е. сигналы расположены довольно близ­ко друг к другу. Спин-спиновое взаимодействие с атомами во­дорода очень интенсивно и разнообразно. В качестве раствори­теля обычно применяют воду. Метод ЯМР ³¹Р используют во многих случаях, в том числе и для изучения фосфорсодержащих инсектицидов, АТФ и нуклеиновых кислот.

Содержание ¹⁹F также составляет 100%, что позволяет ши­роко менять этот тип ЯМР-спектроскопии и пользоваться при съемке спектра ампулами небольшого диаметра. Положение сигналов варьируется от 150 до —150 м. д.; за 0 принимают сигнал трифторуксусной кислоты. Разрешение в этих спектрах очень высокое, однако интерпретация сигналов затруднена вследствие разных эффектов окружения. Метод ЯМР ¹⁹F ис­пользуют для анализа фторсодержащих соединений, таких как фторотан, или для анализа «меченных» фтором (например, в виде трифторацетильной группы) лекарственных веществ, обычно его не содержащих.