Caractérisation des petites molécules avec RMN

insights from industryMarcel LachenmannSenior Applications SpecialistOxford Instruments NMR

Une entrevue avec Marcel Lachenmann, décrivant l'importance de caractériser des petites molécules dans l'industrie de pharma, de nourriture et de polymère et combien RMN réalise ceci, conduit à MME 2018 par BSC d'Alina Shrourou.

Veuillez donner ce que les chercheurs de l'information veulent gagner de la « caractérisation » des molécules.

Il y a des réponses multiples à cette question car il y a une richesse entière d'information différente que quelqu'un pourrait vouloir pour caractériser, selon le type de chercheur. Quelques chercheurs synthétisent les molécules neuves et ils veulent voir si leur synthèse a fonctionné. Pour faire ceci, ils ont besoin d'un rapide et d'une manière simple pour examiner leur mélange de la réaction pour voir s'il contient le produit correct.

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D'autres chercheurs peuvent regarder des mélanges des molécules, comme dans des produits de consommation, pour voir de ce que le produit se compose. Ces chercheurs voudront employer RMN pour voir si les molécules correctes sont dans le produit, ou s'il contient les composantes incorrectes ou inattendues.

Comment peut RMN fournir ces informations ?

Il y a un certain nombre de voies. Avec la transformée de Fourier de benchtop RMN, tout que nous analysons est un liquide ou en solution. Généralement, nous regardons l'information chimique, ainsi nous pouvons voir quels genres de groupes sont sur une molécule particulière et où ils sont localisés. Par exemple, vous pouvez déterminer la structure moléculaire pour vérifier si un produit ou un extrait contient la molécule correcte, ou vous pouvez juste voir si un groupe spécifique est présent et l'employer comme plus d'a/sans le test pour recenser si votre expérience a fonctionné.

Vous pouvez également employer RMN pour regarder différents rapports d'éléments spécifiques. Par exemple, les différents types de graisses ont différents rapports d'insaturé, de polyinsaturé, et graisse saturée. Vous pouvez regarder le rapport pour voir s'il correspond au type de graisse que vous pensez devriez être présent dans un certain type de pétrole ou de mélange.

Est-il possible de déterminer entre les matériaux avec la même formule moléculaire ? Si oui, comment ces différences montrent-elles ?

Absolument. Il dépend de la molécule, mais vous pouvez souvent voir quelques différences très évidentes. Des positions des crêtes dans un spectre rmn sont discernées par déplacement chimique appelé de propriété un « . » Les déplacements chimiques de différents noyaux, si hydrogène, fluor, ou carbone, dépendent de l'environnement moléculaire exact autour de ces atomes particuliers.

Dites que vous avez le fluorophenol 2, où un fluor est à côté d'un groupe d'hydroxyle fixé à une sonnerie de benzène.  Ce fluor verrait un environnement chimique local très différent que le fluor dans le fluorophenol 4, où le fluor est collé sur des positions d'un carbone trois éloignées du groupe d'hydroxyle.  Comme résultat, les noyaux de fluor auraient différents déplacements chimiques.

Une autre propriété utile est le « J-couplage », qui concerne le couplage entre les noyaux qui sont branchés entre eux, habituellement par trois ou moins obligations. Les noyaux RMN-actifs voisins diviseront une crête des voies caractéristiques qui sont très utiles en déterminant la structure.

L'exemple ci-dessous explique des effets de déplacement chimique et de J-couplage utilisant deux molécules substituées de benzène : 1 bromo-2,4,5-trifluorobenzene, et 1 bromo-3,4,5-trifluorobenzene. Ceux-ci ont la même masse moléculaire et la même formule chimique, mais sont facilement différenciés par RMN, juste par l'inspection visuelle des spectres.

Car le 1 bromo-2,4,5-trifluorobenzene a trois fluors d'inégalité, il y a trois multiplets indépendants en spectre. En revanche, parce que le 1 bromo-3,4,5-trifluorobenzene a deux atomes équivalents de fluor (à positions 3 et 5), qui révélera dans le même lieu sur le spectre, et une qui ne sont pas équivalentes aux autres deux (à position 4), il y a seulement deux multiplets. De plus, en raison du J-couplage, les différentes configurations de multiplet différeront en raison des différents nombres de fluors collés sur les atomes de carbone voisins.

spectres rmn 1D

spectres rmn de 19F 1D de 1 bromo-2,4,5-trifluorobenzene et de 1 bromo-3,4,5-trifluorobenzene.

Quoique les molécules aient le même poids moléculaire, la même formule moléculaire, et vous ne pourrait pas les séparer par masse-Spéc., vous peut voir qu'ils examinent très différents par RMN. Tandis que c'est un exemple très simple, le principe juge vrai en molécules plus complexes, et il explique également le pouvoir de RMN en regardant les composés fluorés, qui sont d'intérêt croissant pour l'industrie pharmaceutique et des médecines légales, comme grand pourcentage des médicaments neufs, permissibles et illicites, sont fluoré.

Quels types de petites molécules les chercheurs pourraient-ils être intéressés à regarder ?

Les chercheurs d'industrie pharmaceutique peuvent être intéressés à regarder les petites molécules qui ont l'action biologique, telle que des médicaments. Ils peuvent examiner pour voir si une certaine molécule est celle qui produit une réaction dans un système particulier, ou ils peuvent être intéressés dedans si une synthèse a complété avec succès.

Dans d'autres endroits, tels que l'industrie alimentaire, les gens peuvent regarder des choses comme les quantités de graisse ou vérifier pour voir s'ils ont les bons genres de graisse. C'est une bonne voie de déterminer les nourritures frauduleuses dans des produits de consommation, répondant à des questions comme, « est mon café effectué à partir du bon genre de haricots ? » ou « j'ai l'huile d'olive, ou j'ai quelque chose qui est mélangée à une noisette ou à un genre différent de pétrole ? »

Dans l'industrie de polymère, les gens peuvent vouloir vérifier pour voir s'ils ont le bon rapport de différents monomères dans un copolymère. Bien que ce ne soit pas une petite molécule, il est encore quelque chose que le benchtop RMN te permet de faire.  

Veuillez donner une introduction au spectromètre RMN de benchtop de pulsar offert par des instruments d'Oxford.

Le pulsar est un benchtop RMN, ainsi c'est un système réduit qui ne reprend pas beaucoup de chambre, s'adaptant bien dans un petit espace à côté de l'autre matériel. Avant tout, il n'a pas besoin d'une installation spéciale ; vous pouvez le mettre droit dans votre laboratoire. Ce n'est pas quelque chose qui est largement vu, car les instruments RMN de haut-inducteur traditionnel ont besoin souvent d'une installation établie avec la ventilation spéciale, une grande empreinte de pas où les gens ne sont pas permis, et d'autres conditions rigoureuses. Avec le pulsar, vous pouvez l'avoir droit au milieu de partout où vous travaillez - tout que vous avez besoin est de pouvoir le brancher à une prise normale de canalisations.

pulsar

Il y a quelques autres choses qui discernent réellement le pulsar sans compter que la taille. Le premier est que, à la différence de avec des instruments de haut-inducteur, vous ne devez pas s'inquiéter des montres s'usantes ou de avoir vos cartes de crédit près de lui, car ceux-ci ne seront pas affectés par l'instrument de quelque façon. Vous pouvez simplement mettre l'instrument directement dans votre laboratoire et juste l'employer par la baisse dans un tube.

Deuxièmement, nous nous sentons très fortement au sujet de rendre notre matériel robuste. Les instruments d'Oxford établissant les instruments RMN de benchtop pendant plus de 25 années, et nous les avons mises dans quelques environnements très approximatifs. Beaucoup d'ils sont conçus pour l'usage sur des étages d'usine ou aux installations d'exploitation, ainsi nous savons établir un produit qui durera et ne peut pas être brisé facilement, tandis qu'également fournissant des résultats fiables même si votre environnement n'est pas parfait.

La troisième remarque à la philosophie de modèle qui entoure tous nos produits, est facile d'utilisation (même par des non experts). Vous n'avez pas besoin d'un spécialiste RMN à utiliser-et mettez à jour le pulsar - n'importe qui peut être formé pour l'employer, rapidement et facilement.  Tout que vous devez pouvoir faire est de taper au nom de l'échantillon et de mettre un tube dedans. Par exemple, dans notre application d'analyse de médicament illégal, la police peut mettre un échantillon dans le pulsar et l'instrument détermine rapidement et automatiquement une correspondance.

Comment l'aimant de pulsar compare-t-il à cela trouvé dans d'autres systèmes RMN ?

L'aimant lui-même est différent. Les systèmes RMN de haut-inducteur traditionnel ont un aimant supraconducteur beaucoup plus grand, pendant qu'ils s'échelonnent type de 300 mhz jusqu'à 600 mhz, ou même aussi les élevés que 1 gigahertz. Comme j'ai précédemment mentionné, ces instruments exigent une salle spéciale avec les systèmes de ventilation spéciaux, ainsi que l'azote d'hélium et liquide liquide, qui est de grands frais et exige les conducteurs qualifiés de maintenance.

En revanche, notre aimant est un plus petit, constante aimant de 60 mhz, ainsi nous ne devons pas nous inquiéter de avoir des cryogens pour maintenir fonctionner de supraconducteurs. Tout que nous avons besoin est une prise normale de canalisations pour faire fonctionner l'instrument, et n'importe qui peut le mettre à jour. Pour le mettre dans le point de vue, l'aimant dans le pulsar peut être vu comme version beaucoup plus grande et beaucoup plus précise de ces petits aimants minuscules que vous collez sur votre réfrigérateur - et c'est assez pour obtenir d'excellents spectres rmn. Le pulsar a la capacité de faire plusieurs des expériences traditionnelles que vous faites au haut-inducteur, y compris 1D homonucléaire et heteronuclear et le 2D RMN sur l'hydrogène, le fluor, le carbone, et le phosphore - une grande variété de capacités.

Quels types des matériaux/d'échantillons le spectromètre RMN de benchtop de pulsar peut-il traiter ?

Le pulsar est conçu pour des liquides, tellement quelque chose qui sont un liquide ou qui peut être dissous dans un liquide est un candidat potentiel pour l'analyse. Un autre avantage que nous avons au-dessus des systèmes traditionnels, est que si vous faites fonctionner juste un spectre rmn régulier et vous voulez mettre dans votre ordonné liquide, vous pouvez faire que - vous ne devez pas ajouter des solvants. De plus, si vous voulez employer meilleur marché régulier, les solvants protonated, au lieu des solvants contenant du deutérium, vous pouvez faire cela, tant que vos crêtes d'intérêt ne sont pas gênées par les crêtes dissolvantes, parce que notre caractéristique de SoftLock™ nous permet de nous verrouiller sur l'échantillon par opposition au verrouillage sur le solvant.

Tandis que nous pouvons analyser beaucoup de différents types des liquides ou d'échantillons dissous, est la question réelle de ce qu'un peu l'information vous a besoin. Avec l'analyse de petites molécules est habituellement très facile et vous pouvez même obtenir complétez la caractérisation structurelle. Quand vous allez à de plus grandes molécules, vous pouvez souvent encore retirer les informations nécessaires. Il y a beaucoup de RMN qui est fait à l'inducteur élevé juste parce que les gens sont habitués à le faire de cette façon, mais qui pourrait être fait sur le benchtop.  Le plus souvent, vous n'avez pas besoin d'une structure parfaite une molécule ou même un spectre complet resolved.

Tout que vous avez besoin réellement est la réponse à la question vous posez. Par exemple, vous pourriez juste devoir voir une crête unique de signe pour voir si vous avez votre produit désiré ou pas, plutôt que le spectre complet du composé. D'ailleurs, les techniques de traitement modernes, telles que la déconvolution, et les techniques d'analyse, telles que le chemometrics, nous permettent d'obtenir l'information fiable et reproductible même des spectres qui ne sont pas parfaitement resolved.

Ainsi, même pour les mélanges complexes ou les plus grandes molécules, nous pouvons souvent encore trouver une réponse. Elle dépend réellement de l'application et de la régler avec précision aux capacités du pulsar.

Où peuvent les lecteurs trouver plus d'informations ?

Une place grande à commencer est notre site Web. Vous pouvez trouver des informations sur le pulsar ainsi que nos analyseurs RMN de temps-domaine tels que le MQC+, et MQR, qui peut également les deux être employé dans pharmaceutique, polymère, la nourriture, et les applications de produits de consommation. Les brochures de produit, les notes d'application, les études de cas et les vidéos sont tous procurables. Naturellement, si vous avez des questions spécifiques qui ne sont pas abordées sur le site Web, vous pouvez toujours nous envoyer chez [email protected].

Au sujet de Marcel Lachenmann

Marcel Lachenmann bio

Marcel a beaucoup d'années d'une expérience RMN et de calcul dans les laboratoires scolaires et l'industrie scientifique d'instrumentation. Ses études d'étudiant préparant une licence en chimie à l'Université John Hopkins ont été suivies du travail licencié utilisant le haut-inducteur RMN à l'Université de Harvard.

Marcel se concentre sur le domaine de temps et les applications RMN de pi Benchtop aux sièges sociaux des USA des instruments d'Oxford près de Boston, le Massachusetts.