nmr technology

1. NMR Spectroscopy
Principles and Applications

2. Nuclear Magnetic Resonance

3. Nuclear Magnetic Resonance

4. Nuclear Magnetic Resonance

‫للمركبات‬ ‫الكيميائية‬ ‫البنية‬ ‫معرفة‬ ‫في‬ ‫تساعد‬ ‫التي‬ ‫الحديثة‬ ‫التقنيات‬ ‫إحدى‬ ‫هي‬
.

‫المطبق‬ ‫المغناطيسي‬ ‫الحقل‬ ‫لطاقة‬ ‫الذرات‬ ‫نوى‬ ‫امتصاص‬ ‫على‬ ‫تعتمد‬
.

‫ت‬ ‫الطيفية‬ ‫التحاليل‬ ‫بقية‬ ‫أن‬ ‫على‬ ‫األخرى‬ ‫الطيفية‬ ‫التقنيات‬ ‫عن‬ ‫التقنية‬ ‫هذه‬ ‫تختلف‬
‫الخاصية‬ ‫على‬ ‫عتمد‬
‫الكيميائية‬ ‫للمركبات‬ ‫الذاتية‬
(
‫روابط‬ ‫طاقة‬
–
‫إلكتروني‬ ‫إنتقال‬
.)
‫أما‬
NMR
‫حقل‬ ‫تطبيق‬ ‫على‬ ‫فتعتمد‬
‫قوي‬ ‫مغناطيسي‬
.

‫الجهاز‬ ‫تطبيقات‬

‫الفراغي‬ ‫والتشكيل‬ ‫التركيبية‬ ‫الصيغ‬ ‫معرفة‬
(
‫الفراغية‬ ‫البنية‬
)
‫العضو‬ ‫للمركبات‬
‫ية‬
.

‫الكيميائية‬ ‫المركبات‬ ‫بعض‬ ‫تفاعالت‬ ‫سرعة‬ ‫دراسة‬
.

‫العضوية‬ ‫المركبات‬ ‫بعض‬ ‫على‬ ‫الحرارة‬ ‫درجة‬ ‫تأثير‬ ‫دراسة‬
.

5. Development and Principle

‫عام‬ ‫التقنية‬ ‫هذه‬ ‫طورت‬
(
1946
)
‫ستانفورد‬ ‫جامعة‬ ‫في‬ ‫بحثي‬ ‫فريق‬ ‫قبل‬ ‫من‬
.

‫ال‬ ‫بنية‬ ‫تحديد‬ ‫من‬ ‫الكيميائيين‬ ‫مكن‬ ‫مما‬ ‫األخيرة‬ ‫سنة‬ ‫الخمسين‬ ‫في‬ ‫التقنية‬ ‫هذه‬ ‫تطورت‬
‫مركبات‬
‫المصطنعة‬ ‫العضوية‬
.

‫تمك‬ ‫مغناطيسية‬ ‫خواص‬ ‫تمتلك‬ ‫النواة‬ ‫أن‬ ‫على‬ ‫النووي‬ ‫المغناطيسي‬ ‫الرنين‬ ‫مفهوم‬ ‫يعتمد‬
‫خاللها‬ ‫من‬ ‫ن‬
‫المطلوبة‬ ‫المعلومات‬ ‫على‬ ‫الحصول‬
.

6. Nuclear Magnetic Resonance
-
‫طيف‬ ‫معلومات‬
NMR

‫المركب‬ ‫داخل‬ ‫البروتونات‬ ‫أنواع‬
‫على‬ ‫باالعتماد‬ ‫وذلك‬ ‫العضوي‬
‫الكيميائي‬ ‫االنزياح‬ ‫ظاهرة‬
.

‫الطيف‬ ‫في‬ ‫القمة‬ ‫مساحة‬ ‫مع‬ ‫بالتناسب‬ ‫وذلك‬ ‫المرب‬ ‫في‬ ‫البروتونات‬ ‫عدد‬
.

‫ذرة‬ ‫كل‬ ‫على‬ ‫البروتونات‬ ‫عدد‬ ‫معرفة‬
‫للبروتو‬ ‫التزاوج‬ ‫ظاهرة‬ ‫على‬ ‫باالعتماد‬ ‫وذلك‬ ‫كربون‬
‫نات‬
‫المجاورة‬
.
.
‫المجاورة‬ ‫للبروتونات‬ ‫التزاوج‬ ‫ظاهرة‬ ‫على‬ ‫باالعتماد‬ ‫وذلك‬
.

7. Development and Principle

‫الذرية‬ ‫تحت‬ ‫الجسيمات‬ ‫تمتلك‬
(
‫والنيوترونات‬ ‫البروتونات‬
)
‫لف‬ ‫عزم‬
.
‫الذرات‬ ‫بعض‬ ‫في‬
(
16O, 12C
)
‫كلي‬ ‫عزم‬ ‫لها‬ ‫ليس‬ ‫والذرة‬ ً‫ا‬‫معدوم‬ ‫العزم‬ ‫هذا‬ ‫يكون‬
.

‫مثل‬ ‫أخرى‬ ‫ذرات‬ ‫في‬ ‫أما‬
(
1H, 13C
)
‫كلي‬ ‫عزم‬ ‫الذرة‬ ‫تمتلك‬
.
‫القاع‬ ‫على‬ ‫االعتماد‬ ‫يمكن‬ ‫هذ‬ ‫لتحديد‬
‫دة‬
‫التالية‬

‫عزم‬ ‫لها‬ ‫ليس‬ ‫فالذرة‬ ‫زوجي‬ ‫والنيوترونات‬ ‫البروتونات‬ ‫عدد‬ ‫كان‬ ‫إذا‬
.

‫العزم‬ ‫فيكون‬ ‫فردي‬ ‫والنيوترونات‬ ‫البروتونات‬ ‫مجموع‬ ‫كان‬ ‫إذا‬
(
1/2, 3/2, 5/2
)

‫العزم‬ ‫فيكون‬ ‫فردي‬ ‫والنيوترونات‬ ‫البروتونات‬ ‫عدد‬ ‫كان‬ ‫إذا‬
(
1, 2, 3
.)

‫ف‬ ‫للنوى‬ ‫الحقول‬ ‫وتكون‬ ً‫ا‬‫مغناطيسي‬ ً‫ال‬‫حق‬ ‫تولد‬ ‫فإنها‬ ‫نفسها‬ ‫حول‬ ‫تدور‬ ‫النواة‬ ‫أن‬ ‫بما‬
‫متوجه‬ ‫المركب‬ ‫ي‬
‫عشوائي‬ ‫بشكل‬
.

8. Development and Principle

‫عكس‬ ‫أو‬ ‫مع‬ ‫إما‬ ‫يتوجه‬ ‫سوف‬ ‫لألنوية‬ ‫المغناطيسي‬ ‫الحقل‬ ‫فإن‬ ‫الذري‬ ‫تحت‬ ‫الميكانيك‬ ‫في‬
‫حقل‬
‫مطبق‬ ‫خارجي‬ ‫مغناطيسي‬
(
B0
.)

‫المغناطيس‬ ‫الحقل‬ ‫باتجاه‬ ‫للنواة‬ ‫المغناطيسي‬ ‫الحقل‬ ‫يتجه‬ ‫أن‬ ‫هو‬ ‫المفضل‬ ‫الطاقي‬ ‫االتجاه‬
‫المطبق‬ ‫ي‬
(
m=+1/2
)
‫الرمز‬ ‫عادة‬ ‫ويعطى‬
(
α
.)
‫المطبق‬ ‫المغناطيسي‬ ‫الحقل‬ ‫بعكس‬ ‫اتجاه‬ ‫وهناك‬
(
m=-1/2
)
‫الرمز‬ ‫ويعطى‬
(
β
.)

9. Development and Principle

‫ا‬ ‫وينقلب‬ ‫الطاقة‬ ‫تمتص‬ ‫فإنها‬ ‫مالئم‬ ‫بتواتر‬ ‫كهرطيسي‬ ‫بإشعاع‬ ‫النوى‬ ‫هذه‬ ‫تشعيع‬ ‫عند‬
‫من‬ ‫لسبين‬
‫رنين‬ ‫حالة‬ ‫في‬ ‫النواة‬ ‫أن‬ ‫الحالة‬ ‫هذه‬ ‫في‬ ‫ويقال‬ ‫األعلى‬ ‫الطاقة‬ ‫إلى‬ ‫األدنى‬ ‫الطاقة‬
.

‫المطبق‬ ‫المغناطيسي‬ ‫الحقل‬ ‫قوة‬ ‫من‬ ‫كل‬ ‫على‬ ‫الرنين‬ ‫لحصول‬ ‫الالزم‬ ‫التردد‬ ‫قيمة‬ ‫تتوقف‬
‫ونوعية‬
‫النواة‬
.
‫أكبر‬ ‫بتردد‬ ‫الرنين‬ ‫حدوث‬ ‫يتطلب‬ ‫المطبق‬ ‫المغناطيسي‬ ‫الحقل‬ ‫قوة‬ ‫ازدادت‬ ‫كلما‬
.

10. Development and Principle

‫معه‬ ‫يؤلف‬ ‫وإنما‬ ‫المطبق‬ ‫المغناطيسي‬ ‫للحقل‬ ً‫ا‬‫موازي‬ ‫يكون‬ ‫ال‬ ‫للنواة‬ ‫المغناطيسي‬ ‫الحقل‬
‫تعطى‬ ‫زاوية‬
‫بالعالقة‬ ‫سرعتها‬
:
ω0 = γB0 γ = 2πμ/hI

ω0 Precession rate
:
‫الزاوية‬ ‫السرعة‬ ‫تغير‬
(
‫الزاوي‬ ‫العزم‬
)
‫الدوران‬ ‫عزم‬ ‫عن‬ ‫الناتج‬
.

γ
‫المغناطيسية‬ ‫نسبة‬
magnetogyric rate
‫إلى‬ ‫تشير‬
μ
magnetic moment

‫قيمة‬ ‫لها‬ ‫نواة‬ ‫كل‬
γ
‫المغناط‬ ‫العزم‬ ‫إلى‬ ‫النووي‬ ‫الزاوي‬ ‫العزم‬ ‫بين‬ ‫النسبة‬ ‫بأنها‬ ‫وتعرف‬ ‫مميزة‬
‫يسي‬
.

‫قيمة‬ ‫إن‬
γ = 2.674.104
‫بتردد‬ ‫مغناطيسي‬ ‫حقل‬ ‫يولد‬ ‫وهذا‬
ω0
.

‫إ‬
‫رتبة‬ ‫من‬ ‫مغناطيسي‬ ‫إلشعاع‬ ‫العينة‬ ‫تعريض‬ ‫تم‬ ‫ذا‬
(
MHz
)
‫طاقة‬ ‫يمتص‬ ‫سوف‬ ‫البروتون‬ ‫فإن‬
‫ممكنة‬ ‫أعلى‬ ‫طاقية‬ ‫مستوى‬ ‫أقل‬ ‫إلى‬ ‫وينتقل‬
.

‫متوافق‬ ‫الزاوية‬ ‫والحركة‬ ‫المطبق‬ ‫اإلشعاع‬ ‫تردد‬ ‫ألن‬ ‫رنين‬ ‫يسمى‬ ‫الطاقة‬ ‫إمتصاص‬
.

11. Development and Principle

‫لـ‬ ‫بالنسبة‬ ‫موافقة‬ ‫قيمة‬ ‫عند‬ ‫الرنين‬ ‫يحدث‬ ‫المطبق‬ ‫المغناطيسي‬ ‫الحقل‬ ‫شدة‬ ‫بحسب‬
1H
.

‫الطنين‬ ‫لتحقيق‬ ‫ترددات‬ ‫عدة‬ ‫تطبيق‬ ‫يجب‬ ‫لذا‬ ‫معينة‬ ‫مغناطيسية‬ ‫نسبة‬ ‫لها‬ ‫نواة‬ ‫لكل‬
.

12. Chemical Shift

‫م‬ ‫جسم‬ ‫أي‬ ‫حركة‬ ‫أن‬ ‫البديهي‬ ‫ومن‬ ،‫النواة‬ ‫حول‬ ‫تدور‬ ‫وهي‬ ‫سلبية‬ ‫شحنة‬ ‫االلكترونات‬ ‫تمتلك‬
‫شحون‬
ً‫ا‬‫مغناطيسي‬ ً‫ال‬‫حق‬ ‫تولد‬
.

‫وهو‬ ‫مغناطيسي‬ ‫حقل‬ ‫تولد‬ ‫سوف‬ ‫النواة‬ ‫حول‬ ‫دورانها‬ ‫أثناء‬ ‫االلكترونات‬ ‫فإن‬ ‫ذلك‬ ‫ضوء‬ ‫على‬
‫المطبق‬ ‫المغناطيسي‬ ‫الخارجي‬ ‫للحقل‬ ‫باالتجاه‬ ‫معاكس‬
.
‫المغن‬ ‫الحقل‬ ‫يقلل‬ ‫سوف‬ ‫األمر‬ ‫هذا‬
‫اطيسي‬
‫الخارجي‬ ‫المغناطيسي‬ ‫الحقل‬ ‫حجب‬ ‫أي‬ ،‫للبروتون‬ ‫الموجه‬
.
‫خار‬ ‫مغناطيسي‬ ‫حقل‬ ‫يتطلب‬ ‫هذا‬
‫جي‬
‫إشارة‬ ‫لقياس‬ ‫وذلك‬ ‫الحجب‬ ‫هذا‬ ‫على‬ ‫للتغلب‬ ‫أقوى‬
NMR
.

‫مغناطي‬ ً‫ال‬‫حق‬ ‫تولد‬ ‫سوف‬ ‫النواة‬ ‫حول‬ ‫سيغما‬ ‫روابط‬ ‫بعمل‬ ‫تقوم‬ ‫التي‬ ‫االلكترونات‬ ‫جميع‬
‫يكون‬ ً‫ا‬‫سي‬
‫المطبق‬ ‫المغناطيسي‬ ‫للحقل‬ ً‫ا‬‫معاكس‬
.

13. Chemical Shift

‫إشارة‬ ‫لظهور‬ ‫يؤدي‬ ‫هذا‬
NMR
‫اإلشا‬ ‫أنو‬ ‫نقول‬ ‫لذا‬ ،‫المطبق‬ ‫المغناطيسي‬ ‫الحقل‬ ‫من‬ ‫أعلى‬ ‫بدرجة‬
‫رة‬
ً‫ا‬‫الكتروني‬ ‫محجوبة‬ ‫النواة‬ ‫وأن‬ ‫أكبر‬ ‫بشكل‬ ‫انزاحت‬ ‫قد‬
.

‫سلم‬ ‫لتوحيد‬
NMR
‫معها‬ ‫البروتونات‬ ‫جميع‬ ‫لمقارنة‬ ‫مبدأ‬ ‫نقطة‬ ‫تحديد‬ ‫الضروري‬ ‫من‬
.

‫مركب‬ ‫اختير‬ ‫الغاية‬ ‫لهذه‬
(
TMS
)
‫متيل‬ ‫زمر‬ ‫أربع‬ ‫يمتلك‬ ‫حيث‬
(
CH3
)
‫سيليكون‬ ‫بذرة‬ ‫مرتبطة‬
.

‫بشك‬ ‫أشارتها‬ ‫تظهر‬ ‫لذا‬ ‫الكيميائية‬ ‫البنية‬ ‫نفس‬ ‫لها‬ ‫المركب‬ ‫هذا‬ ‫في‬ ‫البروتونات‬ ‫جميع‬
‫أحادي‬ ‫ل‬
.

‫ال‬ ‫بين‬ ‫سيغما‬ ‫روابط‬ ‫النزياح‬ ‫يؤدي‬ ‫مما‬ ‫السيليكون‬ ‫من‬ ‫أعلى‬ ‫الكربون‬ ‫ذرة‬ ‫كهرسلبية‬ ‫إن‬
‫كربون‬
‫الكربون‬ ‫نحو‬ ‫والسيليكون‬
.

14. Chemical Shift

‫الحق‬ ‫بواسطة‬ ‫كبير‬ ‫بشكل‬ ‫محجوبة‬ ‫الهيدروجين‬ ‫ذرات‬ ‫بروتونات‬ ‫تكون‬ ‫سوف‬ ‫عليه‬ ‫بناء‬
‫ل‬
‫األنوية‬ ‫حول‬ ‫االلكترونات‬ ‫حركة‬ ‫عن‬ ‫الناتج‬ ‫المغناطيسي‬
.

‫إشارة‬ ‫مع‬ ‫المختلفة‬ ‫للمركبات‬ ‫اإلشارات‬ ‫جميع‬ ‫مقارنة‬ ‫تتم‬
(
TMS
.)

‫ب‬ ‫ويقاس‬ ‫االلكتروني‬ ‫باالنزياح‬ ‫يسمى‬ ‫المرجعي‬ ‫االرتباط‬ ‫هذا‬
(
ppm
.)

‫إشارة‬ ‫بعد‬ ‫تظهر‬ ‫سوف‬ ‫العضوية‬ ‫المركبات‬ ‫إشارات‬ ‫جميع‬ ً‫ا‬‫عملي‬
(
TMS
)
‫األشد‬ ‫هي‬ ‫االخيرة‬ ‫ألن‬
‫العضوية‬ ‫المركبات‬ ‫جميع‬ ‫بين‬ ً‫ا‬‫حجب‬
.
‫الرنين‬ ‫لطيف‬ ‫بالنسبة‬ ‫االنزياح‬ ‫مجال‬ ‫يتراوح‬
‫المغناطيسي‬
‫لـ‬ ‫النووي‬
(
1H
/ )
0-12 ppm
./

15. Chemical Shift

16. Chemical Shift

17. Spin – Spin Splitting

‫بعض‬ ‫من‬ ‫القريبة‬ ‫النوى‬ ‫بين‬ ‫السبيني‬ ‫التقارن‬ ‫هو‬ ‫االنشطار‬ ‫لحدوث‬ ‫المسبب‬ ‫العامل‬ ‫إن‬
‫ها‬
.

‫المغن‬ ‫الحقل‬ ‫على‬ ‫يؤثر‬ ‫معينة‬ ‫نواة‬ ‫من‬ ‫المتولد‬ ً‫ا‬‫جد‬ ‫الصغير‬ ‫المحلي‬ ‫المغناطيسي‬ ‫الحقل‬
‫الذي‬ ‫اطيسي‬
‫المجاورة‬ ‫النواة‬ ‫له‬ ‫تتعرض‬
.
‫المطبق‬ ‫المغناطيسي‬ ‫الحقل‬ ‫جهة‬ ‫بنفس‬ ‫إما‬ ‫التأثير‬ ‫هذا‬ ‫يكون‬
‫عكسه‬ ‫أو‬
.

‫المثال‬ ‫سبيل‬ ‫على‬
:
CH3 – CH2Br
‫احتماالت‬ ‫ثالث‬ ‫لدينا‬

‫الحق‬ ‫يكون‬ ‫بالتالي‬ ‫المطبق‬ ‫الحقل‬ ‫بجهة‬ ‫للبروتونين‬ ‫المغناطيسي‬ ‫الحقل‬ ‫جهة‬ ‫يكون‬ ‫أن‬
‫الذي‬ ‫الفعلي‬ ‫ل‬
‫ر‬ ‫يتطلبها‬ ‫التي‬ ‫الحقل‬ ‫هذا‬ ‫قوة‬ ‫تكون‬ ‫وبالتالي‬ ‫بقليل‬ ‫أكبر‬ ‫المتيل‬ ‫لبروتونات‬ ‫يصل‬
‫هذه‬ ‫نين‬
‫بقليل‬ ‫أقل‬ ‫البروتونات‬
.

‫للبروتونين‬ ‫المغناطيسي‬ ‫الحقل‬ ‫جهة‬ ‫يكون‬ ‫أن‬
‫جهة‬ ‫بعكس‬
‫يكو‬ ‫بالتالي‬ ‫المطبق‬ ‫الحقل‬
‫الفعلي‬ ‫الحقل‬ ‫ن‬
‫المتيل‬ ‫لبروتونات‬ ‫يصل‬ ‫الذي‬
‫أصغر‬
‫يتط‬ ‫التي‬ ‫الحقل‬ ‫هذا‬ ‫قوة‬ ‫تكون‬ ‫وبالتالي‬ ‫بقليل‬
‫هذه‬ ‫رنين‬ ‫لبها‬
‫البروتونات‬
‫أكبر‬
‫بقليل‬
.

18. Spin – Spin Splitting

‫المطبق‬ ‫للحقل‬ ‫بالنسبة‬ ‫متعاكستين‬ ‫للبروتونين‬ ‫المغناطيسي‬ ‫الحقل‬ ‫جهة‬ ‫تكون‬ ‫أن‬
(
‫بجهة‬ ‫بروتون‬
‫المطبق‬ ‫الحقل‬ ‫عكس‬ ‫واآلخر‬ ‫المطبق‬ ‫الحقل‬
)
‫احتماالن‬ ‫لدينا‬ ‫وهنا‬
.
‫ي‬ ‫فإنه‬ ‫المحصلة‬ ‫في‬ ‫لكن‬
‫كون‬
‫ت‬ ‫وبالتالي‬ ‫المتيل‬ ‫لبروتونات‬ ‫الواصل‬ ‫المغناطيسي‬ ‫الحقل‬ ‫في‬ ‫فعلي‬ ‫تغير‬ ‫عدم‬ ‫هناك‬
‫الحقل‬ ‫قوة‬ ‫بقى‬
‫هي‬ ‫كما‬ ‫البروتونات‬ ‫هذه‬ ‫لرنين‬ ‫الالزمة‬
.

19. Spin – Spin Splitting

20. Spin – Spin Splitting

‫واحد‬ ‫كربون‬ ‫ذرة‬ ‫على‬ ‫كانت‬ ‫سواء‬ ‫انشطار‬ ‫أي‬ ً‫ا‬‫كيميائي‬ ‫المتكافئة‬ ‫البروتونات‬ ‫التبدي‬
‫متجاورة‬ ‫أم‬ ‫ة‬
.

‫بجواره‬ ‫الذي‬ ‫البروتون‬ ‫إشارة‬ ‫تنشطر‬
/
n
/
‫عددها‬ ‫قمم‬ ‫إلى‬ ‫بروتون‬
/
n+1
./