Metode Elusidasi Senyawa : NMR (Nuclear Magnetic Resonance)

Skema Alat NMR

Jenis spektroskopi yang sangat besar maanfaatnya dalam penetapan struktur organik adalah spektroskopi NMR. Spektroskopi NMR didasarkan pada penyerapan gelombang radio oleh inti tertentu molekul organik, yang berada dalam lingkungan magnet yang sangat kuat dan homogen. Spektroskopi NMR akan dapat memperolah gambaran perbedaan sifat magnet dari berbagai inti yang ada dalam molekul (Supratman, 2010).

      Spektroskopi resonansi magnet inti dapat dilakukan pada inti yang memiliki momen magnet, seperti ¹H dan ¹³C (Pine, 1988). Inti tersebut bertindak seperti suatu magnet kecil, yang biasanya searah dengan medan magnet yang mengenai. Energi eksternal yang ditambahkan menyebabkan magnet kecil ini dapat berputar arah berlawanan dengan medan magnet dan bila energi eksternal dihilangkan, maka inti akan kembali searah dengan medan magnet dengan melepaskan kelebihan energinya.  Energi yang dilepaskan dapat digunakan untuk mendapat informasi mengenai inti yang tereksitasi tersebut (Supratman, 2010).

    Pengukuran menggunakan resonansi magnet inti menghasilkan spektrum ¹H-NMR yang memberikan informasi mengenai jumlah setiap jenis hidrogen yang terdapat dalam suatu molekul dan sifat lingkungan dari setiap jenis atom hidrogen tersebut. Spektrum ¹³C-NMR memberikan informasi tentang jumlah karbon yang terdapat dalam molekul dengan semua pergeseran kimianya sehingga dapat diketahui sifat lingkungannya (Hart, 2003).

      Pergeseran kimia adalah posisi penyerapan NMR akibat efek perlindungan elektron. Pengukuran dengan spektroskopi NMR pada umumnya menggunakan senyawa standar sebagai pembanding terhadap senyawa yang diuji. Tetrametilsilan (TMS) sering digunakan sebagai standar internal karena proton pada senyawa ini sangat terlindungi dibanding senyawa organik lain sehingga sinyal hasil analisis sampel biasanya muncul pada medan yang lebih rendah dari pada TMS. Semakin besar elektronegatifitas suatu gugus yang berdekatan, maka efek perlindungan elektron semakin besar sehingga semakin jauh pergeseran sinyal dari standar TMS (Bresnick, 2003). Proton-proton dalam senyawa organik kebanyakan menunjukkan serapan pada medan lemah terhadap TMS pada 0-10 ppm, hanya beberapa proton yang seperti proton-proton gugus aldehida dan karboksilat yang menunjukkan posisi pergeseran di luar rentang tersebut. Serapan karbon-13 ditunjukkan pada medan lemah terhadap TMS pada 0-200 ppm sehingga spektrum ¹³C-NMR yang muncul lebih sederhana dari pada spektrum ¹H-NMR. Nilai pergeseran kimia pada ¹H-NMR  dan ¹³C-NMR terlihat pada Tabel 2.1 dan 2.2  (Supratman, 2010).

Tabel Nilai pergeseran Kimia pada ¹H-NMR

TMS	0	RC≡CH	2,3 – 2,9
R-CH3	0,8 – 1,2	R-CO-CH3	2,0 – 2,7
R2-CH2	1,2 – 1,4	R-O-CH3	3,3 – 3,9
R3-CH	1,4 – 1,65	R2C=CHR	4,9 – 5,9
Ph-CH3	2,2 – 2,5	C6H6	6,0 – 8,0
R-CH2-I	3,1 – 3,3	RCHO	9,4 – 10,4
R-CH2-Br	3,4 – 3,6	R-COOH	10  - 12
R-CH2-Cl	3,6 – 3,8	R-OH	1 – 6
R-CH2-F	4,3 – 4,4	Ar-OH	6 – 8
R-CHCl2	5,8 – 5,9	R2-NH	2 – 4

 Tabel Nilai pergeseran Kimia pada ¹³C-NMR

TMS	0	C≡C	75 – 95
R-CH3	0 - 30	C=C	105 – 145
R2-CH2	20 – 45	C (aromatik)	110 – 155
R3-CH	30 – 60	C (heteroaromatik)	105 – 165
R4-C	30 – 50	C≡N	115 – 125
O-CH3	50 – 60	C=O (karboksilat)	155 – 185
N-CH3	15 – 45	C=O (aldehida/keton)	185 – 225

Selain informasi dari pergeseran kimia yang terdapat dalam spektrum, pemisahan spin-spin juga memberikan banyak informasi mengenai struktur molekul suatu senyawa.  Pemisahan spin-spin terjadi akibat perbedaan lingkungan magnet yang ditimbulkan oleh proton tetangganya. Pola pemisahan dapat diperkirakan dengan aturan n + 1, dengan n adalah banyaknya proton tetangga yang memiliki konstanta kopling sama. Misal, jika terdapat dua proton tetangga, maka sinyal proton akan terpisah menjadi tiga puncak (triplet). Intensitas (tinggi) masing-masing puncak tersusun menurut aturan segitiga Pascal. Puncak duplet (n=1) memberikan rasio 1:1, puncak triplet (n=2) memberikan rasio 1:2:1, puncak kuartet (n=3) memberikan rasio 1:3:3:1 dan seterusnya. Akan tetapi aturan segitiga Pascal ini tidak berlaku pada puncak multiplisitas yang kompleks (Silverstein et al., 2005).
Silahkan kunjungi juga Metode Elusidasi dengan Infrared dan spektroskopi massa 

* Sumber:

• Bresnick, S., 2003, Intisari Kimia Organik, Terjemahan Hadian Kotong, Hipokrates, Jakarta 
• Hart, H., Leslie, E. C., dan David, J.H., 2003, Kimia Organik Suatu Kuliah Singkat, Terjemahan Suminar Setiati Achmadi, Edisi Kesebelas, Penerbit Erlangga, Jakarta
• Pine, S. H., Hendrickson, J. B., Cram, D. J., dan Hammond, G. S., 1988, Kimia Organik 1, Terjemahan Roehyati Joedodibroto dan Susanti W. Purbo-Hadiwidjoyo, Edisi Keempat, Penerbit ITB, Bandung 
• Silverstein, R. M., Webster, F. X., dan Kiemle, D. J., 2005, Spectrometric Identification of Organic Compounds, Edisi Ketujuh, John Willey & Sons, Inc., New York
• Supratman, U., 2010, Elusidasi Struktur Senyawa Organik (Metode Spektroskopi untuk Penentuan Struktur Senyawa Organik), Widya Pajajaran, Bandung