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NMR-Spektren

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Präparation des NMR-Röhrchens

Problem:
Von einer Substanz soll ein NMR-Spektrum aufgenommen werden und es ist Ihre Aufgabe, dazu eine Lösung herzustellen und in ein NMR-Röhrchen einzufüllen.

Sie brauchen:
  1. Eine Flasche mit ganz normalem (billigem) Chloroform
    (Ev. auch DMSO)
  2. Eine Flasche mit deuteriertem (teurem) Chloroform
    (Ev. stattdessen DMSO-d6)
  3. Zwei kleine Gläschen
    (Das können auch Reagenzgläschen sein.)
  4. 3 Pipetten
  5. 1 Pipettenhütchen
  6. Das NMR-Röhrchen
  7. 1 Auftragszettel

Sie sollten bei der weiteren Arbeit ein wenig daran denken, dass Chloroform nach der TRGS 905 bei der Verwendung als krebserzeugend (K2) zu gelten hat.

Verplempern Sie kein deuteriertes Lösemittel für Tests zur Löslichkeit!

  • Untersuchen Sie zuerst die Löslichkeit in nicht deuteriertem Lösemittel. Sie sollten dabei den Eindruck haben, dass die Löslichkeit gut ist. Beginnen Sie mit Chloroform, weil deuteriertes Chloroform das preiswerteste deuterierte Lösemittel ist - und überdies auch hervorragende Lösungseigenschaften hat.
  • Wenn die Löslichkeit in Chloroform unbefriedigend ist, versuchen Sie, in Dimethylsulfoxid (DMSO) zu lösen.
  • Wiegen Sie 30 mg in ein Probengefäß ein!
  • Verwenden Sie eine saubere Pipette als Trichter.
  • Pipettieren Sie ca. 0,5 ml des deuterierten Lösemittels durch die Trichter-Pipette in das Probengefäß. Vorteilhaft geht das auch mit einer kleinen Spritze.
  • Kontrollieren Sie, ob Sie eine klare Lösung erhalten!

Spritzen oder Pipetten, mit denen Sie in die Vorratsflasche eintauchen, dürfen niemals irgendeine Substanz enthalten!

Jetzt wird in das NMR-Röhrchen umgefüllt.

  • Verwenden Sie dazu die "gerade-eben-war-ich-noch-ein-Trichter" Pipette.
  • Wenn Sie keine klare Lösung erhalten haben, müssen Sie filtrieren!

Wenn in dem NMR-Röhrchen irgendetwas herumschwimmt, wird Ihr Spektrum mieserabel. Verlassen Sie sich darauf, dass Ihr Spektrum dann mieserabel wird!

Halten Sie den Auftragszettel an das NMR-Röhrchen, wie in nebenstehender Abbildung ersichtlich. Der Zettel hat links einen schwarzen Balken, der Ihnen die erforderliche Füllhöhe des Röhrchens angibt. Es kommt dabei nicht auf Zehntelmillimeter an. Aber auf +/- 5 mm genau sollten Sie es schon schaffen.

Wenn noch Lösemittel ergänzt werden muss:

Achtung! Pipettenwechsel!

Den Lösemitteltransfer machen Sie wieder mit der "Nur-ich-darf-in-die-Voratsflasche-eintauchen" Pipette (bzw. Spritze), und die eben noch zum Transfer der Lösung verwendete Pipette wird wieder zur "Mist!-Jetzt-darf-ich-schon-wieder-bloß-Trichter-sein" Pipette.

Das NMR-Röhrchen wird zugestöpselt.

  • Kennzeichnen Sie es mit einer Beschriftung, die identisch mit dem Eintrag auf dem Auftragszettel ist. Das sollte etwas individuelles, also nicht die Versuchsnummer sein.
  • Bringen Sie die Kennzeichnung oben an, sonst erhalten Sie ein Filzstiftspektrum.
  • Schütteln Sie die Lösung im Röhrchen gut um! Wenn die Konzentration der Probe nicht gleichmäßig ist, erhalten Sie ein vermurkstes Spektrum.

Lochen Sie den Auftragszettel!

Stecken Sie das Röhrchen durch die Löcher.

So ist es hinreichend stabil mit dem Auftragszettel verbunden und kann trotzdem von dem Zettel leicht wieder getrennt werden.

Wenn gerade im ganzen Praktikum kein Locher aufzutreiben ist, falten Sie den Auftragszettel am Rand um und reißen Sie die gefaltete Kante an zwei Stellen ein ganz kleines Stück ein (a). Nach dem Auseinanderfalten verbleiben zwei Schlitze (b), durch die Sie das Röhrchen hindurchstecken können.

Das Probenröhrchen sieht bedeutend unscheinbarer aus als die Rechnung, die man für neue Röhrchen bezahlen muss. Es lohnt sich also, die Röhrchen wiederzuverwenden.

  • Nach der Messung bringen Sie bitte deshalb das Probenröhrchen unverzüglich wieder zurück! Entleeren Sie als erstes den Inhalt und spülen Sie mit Aceton durch! Eingetrocknete Rückstände sind nur mit erheblich größerem Aufwand wieder zu entfernen.
  • Das derart vorgereinigte Röhrchen händigen Sie bitte Ihrem Assistenten aus, der Ihnen dafür im Gegenzug Ihr Spektrum anfertigt.

Sie bekommen von der Messabteilung nämlich gar kein ausgedrucktes Spektrum. Vielmehr stellt die Messabteilung nur die Rohdaten im Netz zur Verfügung, aus denen dann mit einer speziellen, auch den Assistenten zur Verfügung stehenden Software das Spektrum generiert wird.

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Nur ein kleines bisschen Selbstdisziplin ist notwendig

Man kann das Reinigen gebrauchter NMR-Röhrchen aus Gründen der analytischen Qualitätssicherung ablehnen. Das ist OK.

NMR-Röhrchen nicht wegwerfen zu wollen, aber diese, weil das Reinigen zu "uncool" ist, in einer Ecke stehen zu lassen, bis alles Lösemittel verdampft und der Rest verkrustet ist, ist nicht OK.

Zum Reinigen von gebrauchten NMR-Röhrchen sind allerlei trickreiche Konstruktionen erfunden und beschrieben worden. Es funktioniert aber auch ohne derartige Hilfsmittel.

Aufgaben der Praktikanten:
  • Die gebrauchten Röhrchen werden nach Verwendung sofort entleert und ein Mal mit Aceton gespült. Für die so behandelten Röhrchen steht ein Sammelbehälter (links im Bild) aus.
Was die Praktikumsleitung dann übernimmt:
  • Die Verschlusstopfen werden in einem Gefäß mit Aceton übergossen (Mitte), ebenso die Röhrchen, wozu ein Weithalsgefäß passender Größe fast randvoll mit Aceton gefüllt wird und die Röhrchen dort luftblasenfrei eingetaucht werden (rechts).

Das ganze lässt man ruhig mehrere Wochen stehen. Man kann zwischendurch ein Mal das Lösemittel wechseln oder den Reinigungseffekt durch Ultraschallbehandlung intensivieren. Danach werden die Röhrchen ausgeleert und im Vakuumtrockenschrank bei 150 °C ausgeheizt. Die drastischen Bedingungen sind notwendig, weil das eigentlicht leicht flüchtige Aceton in dem langen Röhrchen eine erstaunliche Persistenz hat.

Bei diesem Verfahren zirkuliert eine allerdings relativ große Anzahl an NMR-Röhrchen. Jeweils etwa 1/3 der Röhrchen steht zur Verwendung bereit, ein weiteres Drittel wird gerade gesammelt (und dazu am besten auch schon baldigst in Aceton getaucht) und das letzte Drittel lagert im Lösemittel. Dafür ist außer ein paar Umfüllvorgängen kein händische Tätigwerden erforderlich, das Verfahren ist also überhaupt nicht aufwändig. Das gebrauchte Lösemittel ist wenig verunreinigt und kann z.B. redestilliert werden.

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