JASIS2015 新技術説明会 発表資料

卓上サイズの
NMR NMReady / ESR CMS8400
による定量分析のご紹介
卓上型磁気共鳴装置
• 実験台の上に設置可能
☞大型装置の導入の困難な場所にも設置可能
• 装置冷却用の付帯設備不要
☞ランニングコストの低減・メンテナンスフリー
• 簡単な操作でどなたでも測定可能
☞専門家でなくても計測・分析
大型の装置と比べると？
• 大型装置
• 高分解能・高感度
• 多機能
• 理想的なスペクトル
• 卓上タイプ
• 控えめな分解能と感度
• シンプルな機能
• 簡単な操作
卓上サイズ、冷媒フリー、タッチスクリーン搭載で
ストレスフリーの核磁気共鳴装置
ラインナップのご紹介
上位モデル -NMReady 60Pro共鳴周波数 60 MHｚ(1.4 T)
核種
1H/7Li, 11B, 13C, 19F, 31P
(dual mode)
線幅
<1.0 Hz (FWHM)
感度
100:1 (1% エチルベンゼン)
マグネット 永久磁石・冷媒不要
サイズ
30 x 28 x 49 cm
重量
25 kg
上位モデル -NMReady 60Pro•
•
•
•
•
•
•
•
•
タッチスクリーン
5 ㎜NMRチューブ
重水素ロック
壁コンセントOK
T1, T2, Nutation測定
COSY, DEPT, HSQC, HETCOR
パルスプログラミング
デカップリング
シグナルサプレッション
標準モデル -NMReady 60e共鳴周波数
60 MHｚ(1.4 T)
核種
1H, 19F
線幅
<1.2 Hz (FWHM)
感度
40:1 (1% エチルベンゼン)
マグネット
永久磁石・冷媒不要
サイズ
30 x 28 x 49 cm
重量
24 kg
or 1H/19F(dual)
標準モデル -NMReady 60e• タッチスクリーン
• 5 ㎜NMRチューブ
• 重水素ロック
• 壁コンセントOK
• T1, T2, Nutation測定
• 2次元NMR
☞COSY
NMRの基本をおさらい
エチルベンゼンのNMRスペクトル
NMRスペクトルの基礎
CH3
CH2
化学シフト
Chem605 “Proton chemical shifts”,
http://www.chem.wisc.edu/areas/reich/handouts/nmr-h/hdata.htm
(2015/8/1参照)
エチルベンゼンの化学シフト
3 種類の 1H
Ha
Hc
Hb
シグナル強度
1H比率
Ha : Hb : Hc = 3 : 2 : 5
Ha
Hc
Hb
スピン結合
お隣の1Hの数を反映
観測している1H
CH3
CH2
triplet
お隣
エチルベンゼンのスピン結合
singlet
triplet
Hc
Ha
quartet
Hb
スピン結合
singlet
1
0
doublet
1 1
1
triplet
1 2 1
2
quartet
1 3 3 1
3
pentad
1 4 6 4 1
4
sextet
1 5 10 10 5 1
5
化学種の特定
化学シフト
Ha
(1.5 ppm)
信号強度
Hb
(2.9 ppm)
3
2
5
H
CH3
R
H
R
スピン結合
Hc
(7.5 ppm)
R
triplet
quartet
CH3
CH2
singlet？
混合物の濃度分析
• NMRで混合物の濃度分析をするメリット
☞化学種との関連が明確なので、解析が容易
卓上タイプで大丈夫？
濃度分析例のご紹介
―蒸留酒のアルコール濃度分析―
測定の流れ
①混合比の異なるエタノール:水混合試料を調整
②それぞれの試料のNMRスペクトルを取得
③スペクトルを解析して、検量線を作成
④対象サンプルを測定して混合比の検討
エタノール水溶液のスペクトル
200
OH
H3C
CH2
-OH
-CH3
x10
3
150
100
-CH250
0
6
4
2
chemical shift / ppm
0
定量の準備
水
＋
エタノール
200
エタノールの寄与のみ
1H数
５ として規格化
-OH
150
x10
3
-CH3
100
-CH250
0
6
4
2
chemical shift / ppm
0
アルコール濃度と信号強度
水
＋
エタノール
エタノールの寄与のみ
-CH2-CH3
-OH
10 %
20 %
30 %
40 %
50 %
60 %
70 %
80 %
90 %
6
4
2
0
検量線
• 近似曲線
I = 749.1/C – 6.727
120
100
normalized intensity
• エタノール濃度に対
して、規格化した-OH
のシグナル強度をプ
ロット
80
60
I = 749.1/C - 6.727
40
20
0
0
20
40
60
concentration %
80
100
実測例
焼酎
バーボン
ウイスキー
表示度数
25
40
43
積分強度
22.90
12.37
11.38
測定値
25.3
39.2
41.4
卓上タイプNMRでの定量測定
• NMRで混合物の濃度分析をするメリット
☞化学種との関連が明確なので、解析が容易
卓上タイプで大丈夫？
卓上タイプでも大丈夫！
サンプルスペクトル
食用油の測定結果
ビスアリール系
オレフィン系 →
↓
アマニ油
ごま油
オリーブオイル
8
6
4
shift / ppm
2
0
測定例 -1D ibprofene-
測定例 -2D HHCOSY-
測定例 -JRES-
CMS 8400
卓上サイズ、冷媒フリー、オートチューン搭載で
簡単操作の電子スピン共鳴装置
製品紹介 - CMS8400 感度
8x1013 spin/T
分解能
0.006 mT
最大磁場強度
0.7 T
走引幅
10-4 – 0.65 T
マイクロ波周波数 Xバンド
マイクロ波パワー 0.01 – 200 mW
チューニング
自動
共振器
TE102
Q値
5000
サイズ
53 x 42 x 35 cm
重量
56 kg
そもそも何を見ているの？
• 不対電子
• 遷移金属
• 活性酸素
• ラジカル
• 格子欠陥
などなど
何はともあれ
測定例のご紹介
茶葉(緑茶)
22
20
x10
3
18
16
14
12
200
300
400
field strength / mT
500
遷移金属(Mn2+ in MgO)
19
x10
3
18
17
16
320
330
340
field strength / mT
350
360
安定ラジカル(TEMPOL)
17.5
x10
3
17.0
16.5
16.0
15.5
332
334
336
338
field strength / mT
340
342
スペクトルの読み方
17.5
x10
3
17.0
ESR信号強度
16.5
(微分型)
16.0
磁場強度
15.5
332
334
336
338
field strength / mT
340
342
ビタミンCによるラジカル消失
添加前
添加後
332
334
336
338
磁場強度 / mT
340
342
TEMOLの濃度と信号強度
650 
130 
78 
39 
13 
332
334
338
336
field strength / mT
340
342
検量線
7000
6000
5000
信号強度 I
• TEMPOL濃度に対して
信号強度をプロット
• 近似曲線として
I = 7.16C + 0.291
を引いた
4000
3000
2000
I = 7.16 x C + 0.291
1000
0
0
200
400
600
800
TEMPOL濃度 C / μM
1000
測定例
☞74.3 M
7000
6000
5000
信号強度 I
• 78 Mに調整した
TEMOL溶液を測定
• 信号強度 532.22
• I = 7.16C + 0.291より濃
度を求める
4000
3000
2000
I = 7.16 x C + 0.291
1000
0
0
200
400
600
800
TEMPOL濃度 C / μM
1000
まとめ
• 磁気共鳴装置での定量測定は必ずしも大型の装
置でなくても可能
• 測定頻度が高い場合、お手元に置ける卓上タイ
プが大活躍
• 大型装置で、確立した分析手法を卓上型に落と
し込むことで、実地での分析を可能に