NMRチューブ

NMRチューブは、核磁気共鳴分光法でサンプルを入れるのに使用される薄いガラス壁のチューブです。通常、NMR チューブの直径は 5 mm ですが、10 mm や 3 mm のサンプルも知られています。NMR チューブが NMR 分光計内で通常約 20 Hz の一定の速度で回転する (つまり、ぐらつかない) ようにするには、チューブの厚さが均一でバランスが取れていることが重要です。

NMR チューブは、通常、ホウケイ酸ガラスで作られています。長さは 7 インチと 8 インチで、チューブ外径は 5 mm が最も一般的ですが、外径 3 mm と 10 mm もあります。ホウ素NMR が必要な場合は、ホウケイ酸ガラスではなく、低濃度のホウ素を含む石英 NMR チューブを利用できます。一般的なポリエチレン キャップの他に、J. Young バルブやスクリューキャップなどの特殊なキャップも利用できます。

NMR チューブの一般的な仕様は、同心度とキャンバーの 2 つです。同心度は、内壁と外壁で測定された放射中心の変動を指します。キャンバーは、チューブの「真直度」を指します。^[1]どちらかの値が悪いと、サンプルの均質性が低下し、スペクトルの品質が低下する可能性があります。特に、キャンバーが悪い NMR チューブは、回転時に揺れ、回転サイドバンドが発生する可能性があります。最新の製造技術により、安価なチューブでも日常的な用途では良好なスペクトルが得られます。

通常、少量のサンプルのみが適切な溶媒に溶解されます。^{[2] 1} H NMR実験では、通常、CDCl ₃などの重水素化溶媒が使用されます。チューブを4〜5cm満たすのに十分な量の溶媒を使用する必要があります（分光計によって異なります）。タンパク質NMRは通常、90％H ₂ O（または緩衝液）/ 10％D ₂ O混合物で実行されます。

サンプルは溶解を促進するために超音波処理または撹拌され、パスツールピペット内の綿ウールプラグの上に重ねたセライトプラグを通してろ過することで固形物が除去され、NMR チューブに直接注入されます。

NMR チューブは通常、ポリエチレン キャップで密封されますが、炎で密封したり、テフロン製の「シュレンク」タップや非常に小さなゴム製の隔壁で密封することもできます。溶媒の蒸発を抑えるために、キャップの周りに パラフィルムを巻くこともできます。

シゲミチューブは、通常サイズのNMRチューブと一緒に使用されるマイクロスケールのNMRチューブです。シゲミチューブは、少量のサンプルしか利用できないタンパク質NMR実験に適しています。サンプル濃度を高く維持するには、対応する溶媒量を少なくする必要があります。サンプルの深さが減った分は、サンプルレベルの下のNMRチューブに固体ガラスを敷くことで補われます。これは分光計のメーカーによって異なります。気泡が除去されたら、プランジャーをパラフィルムでチューブに固定します。理想的には、チューブは、スペクトル分解能を向上させるために使用する重水素化溶媒と一致させます。^[3]

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  プランジャー/インサートセンター、左 8 mm「底部長さ」外管は Bruker および Varian NMR 分光計に適しており、右 15 mm 外管は Varian のみに適しています
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  完全に組み立てられた 8 mm シゲミ チューブ。インサートはパラフィルムで外側のチューブに固定されています。
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  インサートと「ボトム長さ」の間にあるサンプルのクローズアップ

NMR チューブは口径が小さいため洗浄が困難です。サンプルが乾燥する前に洗浄するのが最適です。

洗浄は通常、最初のサンプルを溶解するのに使用したのと同じ（重水素化されていない）溶媒ですすぐことによって行われます。ジクロロメタンまたはアセトンは、一般的な NMR 溶媒であるクロロホルムと極性が似ているため、良い選択です。一方、アセトンは多くの有機化合物を溶解します。超音波処理とパイプクリーナーでの洗浄は、固体汚染物質の痕跡を除去するのに役立つ場合があります。必要に応じて、チューブに王水またはピラニア溶液（H 2 O 2 /H 2 SO 4 ）の酸化溶液を入れます。_これらの_溶液は_、圧力_上昇（王水）または爆発（ピラニア）により、予期せず激しく NMR チューブから噴出する可能性があるため、注意が必要です。クロム酸溶液は、チューブに残った常磁性クロムの痕跡が NMR 実験の妨げとなるため、決して使用されません。 ^[4]

NMRチューブがきれいであると判断されたら、蒸留水で3回すすぎ、自然乾燥させるか、オーブンで低温で乾燥させます。60℃を超えないようにするのが最善です。温度が高いと、チューブがわずかに変形し、チューブの反りに影響する可能性があります。^[5] NMRチューブを洗浄する場合は、60℃で簡単に蒸発し、メタノールなどの残留物のない溶剤で最終すすぎを行うことをお勧めします。残留物が残るアセトンは避けてください。

潜在的に危険な酸化剤を使用するよりも優れた代替手段は、NMR チューブ クリーナー (右) です。これは、真空を使用して NMR チューブの全長にわたって溶媒や洗剤溶液を洗い流す装置です。

この装置では、NMR チューブ1 (キャップ3はNMR チューブのベースに固定) が装置上に逆さまに置かれます。NMR チューブは、溶媒リザーバ6にリンクされた内側のチューブ5にフィットします。NMR キャップは、装置4の外側のチューブの上にあります。真空が適用されます (通常は真空入口を介した水吸引器を使用)。NMR チューブ キャップは真空シールを形成します。溶媒7は溶媒リザーバ6から引き出され、NMR チューブのベースに押し出され、溶媒洗浄で NMR チューブ9を洗い流します。真空を完了するために、フラスコが NMR チューブ洗浄装置に取り付けられていることに注意してください。

この種の装置は市販されているが^[6]、高価であり、洗浄チューブが割れたり折れたりして壊れやすい。同等の設計は、通常の実験器具から組み立てることもできる。^{[7] [8]}

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  NMR チューブ内のポリチオフェンのサンプル。共役度が高いため、サンプルは紫外線下で蛍光を発します。
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  空気に敏感なサンプルの NMR チューブを密閉するために使用されるテフロン タップ – タップの上部から始まる中央の穴があり、下部で T 字型の分岐に分かれています。この写真では、逆「T」の開口部の 1 つが確認できます。
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  グリースが塗布されたメス 24/40 ジョイントを備えたアダプタに取り付けられた J. Young NMR チューブ。PTFE プラグの側面にある T ボアから生じた穴に注意してください。
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  T ボアにつながる穴を上から見下ろした J. Young NMR チューブ。