Ressonância magnética nuclear de fósforo-31 - Phosphorus-31 nuclear magnetic resonance
A espectroscopia de Phosphorus-31 NMR é uma técnica de química analítica que usa ressonância magnética nuclear (NMR) para estudar compostos químicos que contêm fósforo . O fósforo é comumente encontrado em compostos orgânicos e complexos de coordenação (como fosfinas ), o que o torna útil para medir espectros de RMN 31 P rotineiramente. A solução 31 P-NMR é uma das técnicas de NMR mais rotineiras porque 31 P tem uma abundância isotópica de 100% e uma razão giromagnética relativamente alta . O núcleo 31 P também tem um spin de ½, tornando os espectros relativamente fáceis de interpretar. Os únicos outros núcleos ativos de NMR altamente sensíveis de spin ½ que são monoisotópicos (ou quase isso) são 1 H e 19 F.
Aspectos operacionais
Com uma razão giromagnética de 40,5% daquela para 1 H, os sinais de 31 P NMR são observados perto de 202 MHz em um ímã de 11,7 Tesla (usado para medições de 1 H NMR de 500 MHz ). Os desvios químicos são referenciados a 85% de ácido fosfórico , ao qual é atribuído o desvio químico de 0, com desvios positivos para campo baixo / alta frequência. Devido ao efeito Overhauser nuclear inconsistente , as integrações não são úteis. Na maioria das vezes, os espectros são registrados com prótons desacoplados.
Aplicações em química
A espectroscopia 31P-NMR é útil para testar a pureza e atribuir estruturas de compostos contendo fósforo porque esses sinais são bem resolvidos e frequentemente ocorrem em frequências características. Mudanças químicas e constantes de acoplamento abrangem uma ampla faixa, mas às vezes não são prontamente previsíveis. O método Gutmann-Beckett usa Et 3 PO em conjunto com espectroscopia 31 P NMR para avaliar a acidez de Lewis de espécies moleculares.
Mudanças químicas
A faixa comum de mudanças químicas varia de cerca de δ250 a -δ250, que é muito mais ampla do que o típico para 1 H NMR. Ao contrário da espectroscopia de 1 H NMR, os deslocamentos de 31 P NMR não são determinados principalmente pela magnitude da blindagem diamagnética, mas são dominados pelo chamado tensor de blindagem paramagnética (não relacionado ao paramagnetismo ). O tensor de blindagem paramagnética, σ p , inclui termos que descrevem a expansão radial (relacionada à carga), energias de estados excitados e sobreposição de ligações. São ilustrativos dos efeitos levam a grandes alterações nos desvios químicos, os desvios químicos de ambos os ésteres de fosfato (MeO) 3 PO (δ2.1) e (t-BuO) 3 PO (δ-13,3). Mais dramáticas são as mudanças para derivados de fosfina H 3 P (δ-240), (CH 3 ) 3 P (δ-62), (i-Pr) 3 P (δ20) e (t-Bu) 3 P (δ61 .9).
Constantes de acoplamento
O acoplamento de uma ligação é ilustrado por PH 3, onde J (P, H) é 189 Hz. Os acoplamentos de duas ligações, por exemplo, P C H, são uma ordem de magnitude menores. A situação para os acoplamentos de fósforo-carbono é mais complicada, pois os acoplamentos de duas ligações costumam ser maiores do que os acoplamentos de uma ligação. Os valores de J ( 13 C, 31 P) para trifenilfosfina são = -12,5, 19,6, 6,8, 0,3 para acoplamentos de uma, duas, três e quatro ligações.
Nota Histórica
A convenção em torno de 31 P-NMR (e outros núcleos) mudou a convenção em 1975: "A escala adimensional deve ser definida como positiva na direção de alta frequência (campo baixo)." Portanto, observe que os manuscritos publicados antes de 1976 geralmente terão o sinal oposto.
Aplicações biomoleculares
A espectroscopia 31 P-NMR é amplamente usada para estudos de bicamadas de fosfolipídios e membranas biológicas em condições nativas. A análise de espectros de 31 P-NMR de lipídios pode fornecer uma ampla gama de informações sobre empacotamento de bicamada lipídica, transições de fase (fase de gel, fase de cristal líquido fisiológico, fases onduladas, fases não bicamada), orientação / dinâmica do grupo de cabeça de lipídio e elástico propriedades da bicamada lipídica pura e como resultado da ligação de proteínas e outras biomoléculas.
Além disso, um experimento específico de NH ... (O) -P (transferência de INEPT usando acoplamento escalar de três ligações 3 J N-P ~ 5 Hz) poderia fornecer uma informação direta sobre a formação de ligações de hidrogênio entre prótons de amina de proteína a fosfato de lipídeo headgroups, que é útil em estudos de interações proteína / membrana.