Fosforová nukleárna magnetická rezonančná spektroskopia alebo ³¹P NMR spektroskopia (často len ako ³¹P NMR) je spektroskopická metóda analytickej chémie, ktorá využíva nukleárnu magnetickú rezonanciu na štúdium organických zlúčenín, ktoré obsahujú fosfor. Fosfor sa bežne nachádza v organických zlúčeninách a koordinačných komplexoch (v podobe fosfánov), vďaka čomu je užitočné merať ³¹P NMR spektrá. ³¹P NMR spektroskopia meraná v roztoku je jedna z bežnejších NMR techník, pretože fosfor je monoizotopický prvok (teda 100 % jadier fosforu v prírode je ³¹P) a jeho jadro má relatívne vysoký gyromagnetický pomer. Okrem toho má jadro ³¹P spin ½, takže je tieto spektrá relatívne jednoduché interpretovať. Jediné ďalšie jadrá, ktorú sú aktívne v NMR, majú spin ½, sú vysoko senzitívne a monoizotopické (alebo aspoň takmer) sú ¹H a ¹⁹F.^{[1][Pozn. 1]}

Gyromagnetický pomer je asi 40,5 % pomeru ¹H, takže signály ³¹P NMR sú pozorované pri 202 MHz na 11,7 Tesla magnetoch (používaných pre 500 MHz ¹H NMR merania). Štandardom pre chemický posun je 85% kyselina fosforečná (H₃PO₄), ktorej sa prisudzuje posun 0, pričom potom kladný posun predstavuje slabšie pole/vyššie frekvencie.^[2] Kvôli nekonzistentnmu nukleárnemu Overhauserovmu efektu nie je možné použiť integrály na určenie počtu jadier.^[2] Zvyčajne sa spektra zaznamenávajú bez interakcie s protónmi, tzv. protón-dekaplované fosforové NMR spektrá označované {¹H}³¹P-NMR.

Dohody, ktoré platia pre ³¹P NMR (a iné jadrá), sa zmenili v roku 1975, odkedy sa zmenilo znamienko chemického posunu: „Bezrozmerné škály by mali byť definované s kladnými hodnotami v smere vyššej frekvencie (slabšieho poľa).“ Články spred tohto roku teda majú zvyčajne opačné znamienko.^[3]

Pre každú zlúčeninu obsahujúcu v svojej štruktúre fosfor musí byť premerané fosforové NMR spektrum, pričom sa zvyčajne meria protón-dekaplované fosforové NMR spektrum. Chemické posuny zlúčenín fosforu majú rozsah až 700 ppm, čo umožňuje rozlíšiť chemické posuny aj veľmi príbuzných zlúčenín.Chemické posuny fosforu sú ovplyvňované elektrónovou hustotou v okolí jadra ³¹P: elektrónová hustota v okolí jadra fosforu je ovplyvňovaná oxidačným číslom fosforu, mierou iónového/kovalentného charakteru väzby P-X a rádom väzby (P-X vs. P=X).^[4] Chemické posuny fosforu sa referencujú voči 85 % vodnému roztoku kyseliny fosforečnej umiestnenej v zatavenej kapiláre ako externý štandard.^[4]

Interakčné konštanty fosforu majú obrovský rozsah od 0 Hz až po 4000 Hz.^[4] Veľkosť interakčnej konštanty J(P,X)závisí od oxidačného čísla fosforu.^[4] Interakčné konštanty fosforu našli využitie pri štúdiu nukleotidov: geminálne interakcie ²J(P-O-P)dosahujú 20 Hz a objavujú sa v protón dekaplovaných fosforových spektrách.

³¹P NMR sa využíva na určovanie štruktúry novo pripravených látok obsahujúcich fosfor, umožňuje využitie ³¹P NMR parametrov na určenie konfigurácie látok pomocou NMR spektier meraných v roztoku aj v kvapalných kryštáloch. Meranie v kvapalných kryštáloch poskynuje navyše informáciu o dipolárnych interakciách, ktoré v roztoku nemožno pozorovať, pretože sú rýchlymi reorientáciami molekúl spriemerované k nule.^{[chýba zdroj]}

³¹P NMR spektroskopia sa bežne používa na štúdium fosfolipidových dvojvrstiev v prirodzených podmienkach. Analýza^{[6] 31}P NMR spektier lipidov umožňuje zisk mnohých informácií o tvorbe a tvare dvojvrstiev, fázových premenách (gélový fáza, fyziologický tekutý kryštál, nedvojvrstvové fáze...), orientácií a dynamike lipidov a elastických vlastnostiach čistých lipidových dvojvrstiev a zmeny pri naviazaní bielkovín a iných biomolekúl.

³¹P NMR možno použiť na diagnosticku rôznych porúch a chorôb, napríklad McArdleovej choroby^[7] alebo nádorov mozgu.^[8]

1. ↑ Jadrá ⁸⁹Y, ¹⁰³Rh a ¹⁶⁹Tm sú takisto monoizotopické a majú spin ½, ale majú veľmi nízke magnetogyrické pomery.

Chemický portál

Tento článok je čiastočný alebo úplný preklad článku Phosphorus-31 nuclear magnetic resonance na anglickej Wikipédii.