Tubo de RMN

Un tubo de RMN es un tubo delgado con paredes de vidrio que se utiliza para contener muestras en la espectroscopia de resonancia magnética nuclear . Normalmente, los tubos de RMN tienen un diámetro de 5 mm, pero se conocen muestras de 10 mm y 3 mm. Es importante que los tubos tengan un grosor uniforme y estén bien equilibrados para garantizar que el tubo de RMN gire a una velocidad regular (es decir, que no se tambalee), normalmente unos 20 Hz en el espectrómetro de RMN.

Los tubos de RMN suelen estar hechos de vidrio de borosilicato . Están disponibles en longitudes de siete y ocho pulgadas; el diámetro exterior del tubo más común es de 5 mm, pero también están disponibles diámetros exteriores de 3 mm y 10 mm. Cuando se desea RMN de boro , están disponibles tubos de RMN de cuarzo que contienen bajas concentraciones de boro (a diferencia del vidrio de borosilicato). Además de las tapas de polietileno más comunes, están disponibles cierres especializados como válvulas J. Young y cierres de rosca.

Dos especificaciones comunes para los tubos de RMN son la concentricidad y la comba. La concentricidad se refiere a la variación en los centros radiales, medidos en las paredes internas y externas. La comba se refiere a la "rectitud" del tubo. ^[1] Valores bajos para cualquiera de ellos pueden causar espectros de peor calidad al reducir la homogeneidad de la muestra. En particular, un tubo de RMN que tiene una comba baja puede tambalearse cuando se gira, dando lugar a bandas laterales giratorias. Con las técnicas de fabricación modernas, incluso los tubos baratos brindan buenos espectros para aplicaciones de rutina.

Por lo general, solo se disuelve una pequeña muestra en un disolvente apropiado. ^[2] Para los experimentos de RMN ^{de 1} H, este suele ser un disolvente deuterado como CDCl3 _. Se debe utilizar suficiente disolvente para llenar el tubo de 4 a 5 cm (según el espectrómetro). La RMN de proteínas se realiza normalmente en una mezcla de 90 % H2O ₍ o tampón)/10 % _D2O .

La muestra se puede sonicar o agitar para ayudar a la disolución, y los sólidos se eliminan mediante filtración a través de un tapón de celita colocado sobre un tapón de algodón en una pipeta Pasteur , directamente en el tubo de RMN.

El tubo de RMN se suele sellar con una tapa de polietileno, pero se puede sellar con llama o con un tapón de teflón " Schlenk " o incluso con un tapón de goma muy pequeño . Se puede envolver la tapa con parafilm para reducir la evaporación del disolvente.

Un tubo Shigemi es un tubo de RMN a microescala que se utiliza con un tubo de RMN de tamaño normal. Los tubos Shigemi pueden ser apropiados para experimentos de RMN de proteínas , donde solo se dispone de una muestra más pequeña. Se desea un volumen de disolvente correspondientemente menor para mantener una mayor concentración de muestra. La profundidad reducida de la muestra se compensa con vidrio sólido en el tubo de RMN debajo del nivel de muestra, que varía según la marca del espectrómetro. Una vez que se han expulsado las burbujas de aire, el émbolo se asegura al tubo propiamente dicho con parafilm. Idealmente, los tubos se combinan con el disolvente deuterado utilizado para tener una mejor resolución del espectro. ^[3]

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  Émbolo/inserto central, tubo exterior izquierdo de "longitud inferior" de 8 mm adecuado para espectrómetros de RMN Bruker y Varian, tubo exterior derecho de 15 mm adecuado solo para Varian
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  Tubo Shigemi de 8 mm completamente ensamblado, inserto asegurado al tubo exterior con parafilm
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  Primer plano de la muestra que se encuentra entre el inserto y la "longitud inferior"

Los tubos de RMN son difíciles de limpiar debido a su pequeño diámetro interior. Es mejor limpiarlos antes de que la muestra se seque.

La limpieza se realiza generalmente enjuagando con el mismo disolvente (no deuterado) utilizado para disolver la muestra inicial. El diclorometano o la acetona son buenas opciones porque el diclorometano es similar en polaridad al cloroformo, un disolvente común de RMN, mientras que la acetona disuelve muchos compuestos orgánicos. La sonicación y el restregado con un limpiador de tuberías pueden ser útiles para eliminar los rastros de contaminantes sólidos. Si es necesario, el tubo puede llenarse con una solución oxidante de agua regia o solución de piraña (H ₂ O ₂ /H ₂ SO ₄ ). Se debe tener cuidado con estas soluciones, ya que pueden estallar inesperadamente y violentamente del tubo de RMN debido a la acumulación de presión (agua regia) o explosión (piraña). Nunca se utilizan soluciones de ácido crómico , debido a los rastros de cromo paramagnético que quedan en los tubos y causan interferencias con los experimentos de RMN. ^[4]

Cuando se determina que el tubo de RMN está limpio, se enjuaga tres veces con agua destilada y se deja secar al aire o en un horno a baja temperatura. Es mejor no superar los 60 °C. A temperaturas más altas, puede producirse una ligera distorsión del tubo que afectará a la comba del mismo. ^[5] Si se lavan los tubos de RMN, se recomienda un enjuague final con un disolvente que se evapore fácilmente a 60 °C y que no deje residuos, como el metanol. Evite la acetona, que deja residuos.

Una mejor alternativa al uso de oxidantes potencialmente peligrosos es un limpiador de tubos de RMN (derecha). Se trata de un aparato que utiliza un vacío para hacer pasar disolvente y/o una solución de detergente por toda la longitud del tubo de RMN.

En este aparato, el tubo de RMN 1 (con la tapa 3 fijada a la base del tubo de RMN), se coloca boca abajo en el aparato. El tubo de RMN se ajusta sobre un tubo interior 5 conectado al depósito de disolvente 6. La tapa de RMN se apoya sobre el tubo exterior del aparato 4. Se aplica un vacío (normalmente mediante un aspirador de agua a través de la entrada de vacío). La tapa del tubo de RMN forma un sello de vacío. El disolvente 7 se extrae del depósito de disolvente 6 y se fuerza a la base del tubo de RMN y limpia el tubo de RMN 9 con disolvente. Nota: para completar el vacío, se conecta un matraz al aparato de limpieza del tubo de RMN.

Este tipo de aparato se encuentra disponible comercialmente, ^[6] aunque es costoso y fácil de destruir al romper el tubo de limpieza. También se pueden armar diseños equivalentes a partir de material de laboratorio común. ^{[7] [8]}

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  Muestra de politiofenos en un tubo de RMN. Debido al alto grado de conjugación, la muestra emite fluorescencia bajo luz ultravioleta .
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  Grifo de teflón utilizado para sellar tubos de RMN para muestras sensibles al aire: tiene un orificio central que comienza en la parte superior del grifo y se divide en una unión en forma de T en la parte inferior. En esta imagen se puede ver una de las aberturas de la "T" invertida.
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  Un tubo de RMN de J. Young conectado a un adaptador con una junta hembra 24/40 ya engrasada. Observe el orificio resultante del orificio en T en el costado del tapón de PTFE.
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  Un tubo de RMN de J. Young desde arriba mirando hacia abajo por el orificio que conduce al orificio en T.