Spektroskopi Resonansi Magnetik Inti (NMR)

Oleh : Haiyul Fadhli

Spektroskopi Resonansi Magnetik Inti (NMR) adalah salah satu metode spektrometri yang penting untuk menguraikan atau menentukan struktur dari senyawa yang tidak diketahui, termasuk stereokimia dari suatu senyawa. Metode ini tidak hanya berguna dalam bidang senyawa organik, tetapi juga dapat digunakan dalam bidang yang lain seperti: farmasi, analisis dan sintesis obat, organometalik, ilmu polimer dan yang lainnya. Stuktur yang kompleks dan senyawa baru sangat sulit ditentukan dengan menggunakan analisa spektrum UV, IR, dan MS, sehingga untuk itu dibutuhkan metode NMR (Sastrohamidjojo, 1992).

            Spektrum normal NMR adalah pengumpulan dari satu atau lebih puncak resonansi pada frekwensi berbeda. Chemical shift atau pergeseran kimia menunjukkan posisi frekwensi resonansi yang diamati pada inti spesifik lingkungan struktur tunggal (Crews, 1998).  

Spektrofotometer modern beroperasi pada bermacam-macam kekuatan medan magnet tergantung inti spesifik yang diamati pada bermacam-macam frekwensi. Plot NMR memiliki nilai Hz (unit frekwensi) dan delta (δ). Nilai δ dihitung dengan mengukur perbedaan pergeseran (shift) dalam Hz, antara suatu proton dan internal standar. Nilai ini dibagi oleh frekwensi spektrofotometer yang selalu perkalian 1.000.000 Hz (MHz), jadi nilai δ adalah dalam satuan unit 
part per million (ppm) seperti yang ditunjukkan dalam persamaan di bawah ini:

            

	pergeseran sampel (Hz) – pergeseran TMS (Hz)
δ =		= ppm
	frekwensi spektrofotometer

Titik nol diatur berdasarkan frekwensi dari standar tetramethylsilane (TMS), TMS merupakan senyawa inert dan terkadang ditambahkan kepada sampel serta memberikan referensi internal untuk menghitung pergeseran kimia. Standar TMS digunakan untuk pergeseran kimia NMR ¹H, ¹³C dan ²H. Kebanyakan pergeseran kimia yang relatif tidak terlindungi oleh TMS, ditunjukkan sebagai nilai positif, sedangkan bagian terlindungi terhadap TMS ditunjukkan sebagai nilai negatif (Crews, 1998).

Eksperimen NMR meliputi NMR 1D dan 2D. NMR 1D yang didapat menggunakan meliputi:

1.   ¹H NMR, memberikan informasi mengenai jumlah serta jenis hidrogen serta sifat lingkungan dari hidrogen tersebut.

2.  ¹³C-NMR, memberikan informasi struktur berdasarkan pergeseran kimia dari bermacam-macam karbon pada suatu senyawa (Mohrig dkk, 2003)..

¹³C NMR yang dapat digunakan meliputi (Pavia et al., 1996):

a.   DEPT (Distortionless Enhacement by Polarization Transfer) untuk menetukan keberadaan atom karbon (C primer, C sekunder, C tersier, dan C kuartener).

b.   JMOD (J Modulation) ¹³C-NMR, berguna dalam menentukan jumlah atom karbon serta jenis karbon tersebut (C primer, C sekunder, C tersier, dan C kuartener)

Adapun NMR 2 D yang dapat digunakan meliputi (Breitmaier, 2002):

1.   HSQC (Heteronuclear Single Quantum Coherence) memperlihatkan korelasi ¹H NMR dengan ¹³C NMR sehingga dapat ditentukan keberadaan dan jenis atom karbon.

2.   HMBC (Heteronuclear Multiple Bond Coherence) menentukan korelasi proton dengan karbon degan jarak dua, tiga, hingga empat ikatan.

3.   ¹H-¹H COSY (Correlation Spectroscopy) menunjukkan korelasi proton-proton visinal.

4.   NOESY (Nuclear Overhauser Effect Spectroscopy) menunjukkan interaksi proton dengan proton atau proton dengan karbon secara stereokimia.


Pengukuran Spektrum Nmr
Spektrum NMR dapat dihasilkan dengan dua metode. Metode pertama mirip dengan cara memperoleh spektrum optis, dengan cara ini sinyal absorpsi diukur pada saat frekuensi elektromagnetik divariasikan. Prisma pendispersi atau grating tidaklah diperlukan pada frekuensi radio. Oskilator frekuensi radio menghasilkan frekuensi radio yang bervariasi antara 1 – 10 KHz. Metode kedua adalah dengan menggunakan oskilator frekuensi radio yang konstan dan memvariasikan medan magnet H0 secara kontinyu. Instrumen lama menggunakan teknik sweeping ini untuk menghasilkan spektrum. Oskilator sweeping linear yang belakangan ini banyak digunakan mempunyai efisiensi yang lebih baik dalam menghasilkan spektrum dekopling spin.
Instrumen NMR dapat berupa NMR resolusi tinggi atau model puncak lebar. Hanya NMR resolusi tinggilah yang dapat menguraikan struktur halus yang sesuai dengan puncak absorpsi. Instrumen tersebut menggunakan medan magnet 7000 G. Sedang instrumen berpuncak lebar digunakan untuk analisis unsur secara kuantitatif dan menelaah lingkungan fisis suatu inti. Instrumen berpuncak lebar menggunakan magnit dengan kekuatan beberapa ribu gauss adalah lebih sederhana dan lebih murah daripada NMR resolusi tingi. Untuk spektroskopi NMR resolusi tinggi diperlukan model yang canggih.

INSTRUMENTASI DAN TEKNIK NMR
Instrumen NMR terdiri atas komponen-komponen utama berikut:
a). Magnet
b). Generator medan magnet untuk sweeping
c). Sumber frekuensi radio
d). Detektor sinyal
e). Perekaman
f). Tempat sampel dan kelengkapannya