BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Analisis merupakan suatu bagian penting dalam dunia sains. Untuk

mendukung proses analisis, maka para ilmuwan mulai memikirkan cara untuk

dapat menganalisis sesuatu secara lebih cepat, lebih tepat, dan lebih mudah.

Salah satu contoh perkembangan dalam sains adalah munculnya spektroskopi.

Spektroskopi adalah ilmu yang mempelajari materi dan atributnya

berdasarkan cahaya, suara atau partikel yang dipancarkan, diserap atau

dipantulkan oleh materi tersebut. Spektroskopi juga dapat didefinisikan sebagai

ilmu yang mempelajari interaksi antara cahaya dan materi. Spektroskopi Dalam

catatan sejarah mengacu kepada cabang ilmu dimana "cahaya tampak"

digunakan dalam teori-teori struktur materi serta analisa kualitatif dan kuantitatif.

Definisi spektroskopi dalam masa modern berkembang seiring teknik-teknik baru

yang dikembangkan tidak hanya memanfaatkan cahaya tampak, tetapi juga

bentuk lain dari radiasi elektromagnetik dan non-elektromagnetik seperti

gelombang mikro, gelombang radio, elektron, fonon , gelombang suara, sinar x

dan lain sebagainya.

Salah satu jenis spektroskopi adalah spektroskopi NMR. Fenomena

Resonansi Magnetik Inti (RMI) atau nucleic magnetic resonance (NMR) pertama

kali diperkenalkan pada tahun 1946 oleh dua kelompok fisikawan yang bekerja

secara terpisah, yaitu Edward Purcell dari Harvard University dan Felix Bloch dari

Standford University. Penggunaan RMI berkembang dengan cepat, pada tahun

1960 teknik ini sudah merupakan metode yang penting untuk elusidasi struktur.

Spektroskopi ini didasarkan pada vibrasi, rotasi, dan mode frekuensi

lemah dalam sebuah sistem. Spektroskopi NMR memiliki beberapa keunggulan

dibandingkan spektroskopi lainnya. Selain itu, spektroskopi NMR digunakan

dalam penentuan struktur suatu molekul.

Spektrofotometri NMR/RMI pada dasarnya merupakan spektrofotometri

absorbsi, sebagaimana spektrometri infra merah maupun spektrofotometer

ultraviolet. Pada kondisi yang sesuai, suatu sampel dapat mengabsorpsi radiasi

elektromagnetik daerah frekuensi radio, pada frekuensi yang tergantung dari

sifat-sifat sampel. Suatu plot dari frekuensi puncak-puncak absorbsi versus

intensitas puncak memberikan suatu spektrum RMI. Prinsip kerja

1

spektrofotometri RMI adalah penyerapan energi radiasi elektromagnetik (pada

gelombang radio) oleh inti yang sedang berputar di dalam medan magnet yang

kuat.

Dalam praktek, larutan cuplikan dalam pelarut lembam ditempatkan di

antara kutub magnet yang kuat, dan proton mengalami geser kimia yang

berlainan sesuai dengan lingkungan molekulnya di dalam. molekul. Ini diukur

dalam radas RMI, nisbi terhadap baku, biasanya tetrametilsilan (TMS), yaitu

senyawa lembam, yang dapat ditambahkan ke dalam larutan cuplikan tanpa ada

kemungkinan terjadi reaksi kimia.                 .  .

1.2. Tujuan

1. Mengetahui pengertian spektroskopi NMR.

2. Mengetahui prinsip kerja spektroskopi NMR.

3. Mengetahui komponen spektrofotometer RMI serta fungsi dan cara kerjanya.

4. Mengetahui aplikasi RMI dalam berbagai bidang kehidupan.

2

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Pengertian Spektroskopi NMR

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).

Selain digunakan untuk menentukan struktur dari komponen alami dan

sintetik yang baru, NMR juga berfungsi untuk menentukan kemurnian dari

komponen, dan arah reaksi kimia sebagaimana hubungan komponen dalam

larutan yang dapat mengalami reaksi kimia. Spektroskopi NMR merupakan alat

yang dikembangkan dalam biologi struktural, yang juga termasuk ke dalam

spektroskopi absorpsi seperti halnya spektroskopi infra merah atau spektroskopi

ultra violet. Dasar dari spektroskopi NMR adalah absorpsi radiasi elektromagnetik

dengan frekuensi radio oleh inti atom. Frekuensi radio yang digunakan berkisar

dari 0,1 sampai dengan 100 MHz. Bahkan, baru-baru ini ada spektrometer NMR

yang menggunakan radio frekuensi sampai 500MHz. (Khopkar, 2003)

            Spektrum normal NMR adalah pengumpulan dari satu atau lebih puncak

resonansi pada frekuensi berbeda. Chemical shift atau pergeseran kimia

menunjukkan posisi frekuensi resonansi yang diamati pada inti spesifik

lingkungan struktur tunggal (Crews, 1998).  

Gambar 1.1. Spektrofotometer NMR

3

2.2. Sejarah Spektroskopi NMR

Sebelum era 1950 para ilmuwan khususnya yang berkecimpung dalam bidang

kimia organik merasa kurang puas terhadap apa yang telah dicapai dalam

analisis instrumental. Kekurangpuasan mereka terutama dari segi analisis

kuantitatif, penentuan struktur dan gugus hidrokarbon yang dirasa banyak

memberikan informasi. Pada waktu itu dirasa perlu menambah anggota teknik

spektroskopi untuk tujuan lebih banyak memberikan informasi gugus hidrokarbon

dalam molekul. Dua orang ilmuwan dari USA pada tahun 1951 yaitu Felix Bloch

dan Edwardo M. Purcell (dari Harvard university) menemukan bahwa inti atom

terorientasi terhadap medan magnet. (Harjadi, 1986)

Selanjutnya menurut Bloch dan Purcell setiap proton di dalam molekul

yang sifat kimianya berbeda akan memberikan garis-garis resonansi orientasi

magnet yang diberikan berbeda. Bertolak dari penemuan ini lahirlah metode baru

sebagai anggota baru teknik spektroskopi yang diberi nama “Nuclear Magnetic

Resonance (NMR)”. Para ilmuwan di Indonesia mempopulerkan metode ini

dengan nama spektrofotometer Resonansi Magnet Inti (RMI). Spektrofotometri

RMI sangat penting artinya dalam analisis kualitatif, khususnya dalam penentuan

struktur molekul zat organik. (Harjadi, 1986)

2.3. Prinsip Kerja Spektroskopi NMR/RMI

Banyak inti (atau lebih tepat, inti dengan paling tidak jumlah proton atau

neutronnya ganjil) dapat dianggap sebagai magnet kecil. Inti seperti proton (1H

atau H-1) dan inti karbon-13 (13C atau C-13, kelimpahan alaminya sekitar 1%).

(Sastrohamidjojo, 1992).

Karbon -12 (12C), yang dijadikan standar penentuan massa, tidak bersifat

magnet. Bila sampel yang mengandung 1H atau 13C atau bahkan semua

senyawa organik, ditempatkan dalam medan magnet, akan timbul interaksi

antara medan magnet luar dengan magnet kecil (inti). Karena adanya interaksi

ini, magnet kecil akan terbagi atas dua tingkat energi, yaitu: tingkat yang sedikit

agak lebih stabil (+) dan keadaan yang kurang stabil (-) yang energinya berbeda.

Karena dunia inti adalah dunia mikroskopik, energi yang berkaitan dengan inti ini

terkuantisasi, artinya tidak kontinyu. Perbedaan energi antara dua keadaan

diberikan oleh persamaan sebagai berikut (Harjadi, 1986):

∆E = γhH/2π

4

Keterangan:

H : Kuat medan magnet luar (yakni magnet spektrometer)

H : Tetapan Planck

γ : Tetapan khas bagi jenis inti tertentu, disebut dengan rasio giromagnetik dan

untuk proton nilainya 2,6752 x 108 kg-1 s A (A= ampere)

Bila sampel disinari dengan gelombang elektromagnetik, ν berkaitan

dengan perbedaan energi ∆E, yakni (Harjadi, 1986):

∆E = hν

inti dalam keadaan (+) mengabsorbsi energi ini dan tereksitasi ke tingkat energi

(-) Proses mengeksitasi inti dalam medan magnetik akan mengabsorbsi energi

(resonansi) disebut nuclear magnetic resonance (NMR). Frekuensi gelombang

elektromagnetik yang diabsorbsi diungkapkan sebagai fungsi H.

ν = γH/2π

Bila kekuatan medan magnet luar, yakni magnet spektrometer, adalah 2,3490 T

(tesla, 1 T = 23490 Gauss), ν yang diamati sekitar 1 x 108 Hz = 100 MHz. Nilai

frekuensi ini di daerah gelombang mikro.

Secara prinsip, frekuensi gelombang elektromagnetik yang diserap ditentukan

oleh kekuatan magnet dan jenis inti yang diamati. Namun, perubahan kecil dalam

frekuensi diinduksi oleh perbedaan lingkungan kimia tempat inti tersebut berada.

Perubahan ini disebut pergeseran kimia. (Sastrohamidjojo, 1992).

Metode spektrofotometri jenis ini didasarkan pada penyerapan energi oleh

partikel yang sedang berputar di dalam medan magnet yang kuat. Energi yang

dipakai dalam pengukuran dengan metode ini berada pada daerah gelombang

radio 75-0,5 m atau pada frekuensi 4-600 MHz, yang bergantung pada jenis inti

yang diukur. (Sastrohamidjojo, 1992).

Inti yang dapat diukur dengan NMR yaitu (Harjadi, 1986):

a. Bentuk bulat

b. Berputar

c. Bilangan kuantum spin = ½

d. Jumlah proton dan netron ganjil, contoh : 1H, 19F, 31P, 11B, 13C

Di dalam medan magnet, inti aktif NMR (misalnya 1H atau 13C) menyerap pada

frekuensi karakteristik suatu isotop. Frekuensi resonansi, energi absorpsi dan

intensitas sinyal berbanding lurus dengan kekuatan medan magnet. Sebagai

contoh, pada medan magnet 21 tesla, proton beresonansi pada 900 MHz. nilai

5

magnet 21 T dianggap setara dengan magnet 900 MHZ, meskipun inti yang

berbeda beresonansi pada frekuensi yang berbeda.

Inti yang sama di Medan magnet bumi beresonansi pada frekuensi audio.

Fenomena ini dimanfaatkan oleh spektrometer NMR medan bumi, yang lebih

murah dan mudah dibawa. Instrumen ini biasa digunakan untuk keperluan kerja

lapangan dan pengajaran. (Harborne, 2006)

2.31. Pergeseran Kimia

Pergeseran kimia adalah pemisahan frekuensi resonansi suatu inti dari

frekuensi resonansi suatu standar, biasanya TMS (Tetra Metil Silan) (CH3)4Si.

Pergeseran kimia memiliki simbol δ, yang dinyatakan sebagai bagian tiap juta

(ppm) dari frekuensi radio yang digunakan. (Basset, 1994)

TMS dipilih sebagai standar karena beberapa alasan,

diantaranya(Basset, 1994):

a. TMS mempunyai 12 atom hidrogen yang semuanya memiliki lingkungan

kimia yang sama. Mereka terikat oleh atom yang sama dengan cara yang

sama sehingga tidak hanya menghasilkan puncak tunggal tetapi juga

puncak yang kuat karena adanya banyak atom hidrogen.

b. Hidrogen pada senyawa ini lebih terlindungi dibandingkan pada senyawa

lain karena adanya elektron-elektron ikatan C-H. Ini artinya inti hidrogen

lebih terlindungi dari medan magnet luar, dan untuk membawa hidrogen

ini kembali ke kondisi resonansinya, medan magnetnya harus

ditingkatkan.

Dalam spektroskopi 1H NMR, pergeseran kimia diungkapkan sebagai nilai

relatif terhadap frekuensi absorpsi Tetra Metil Silan standar (CH3)4Si.

Pergeseran kimia tiga jenis proton dalam etanol CH3CH2OH adalah sekitar

105.25 dan 490 Hz bila direkam dengan spektrometer dengan magnet 2 1140

T (90 MHz) (Gambar 1(a)). Karena frekuensi absorpsi proton adalah 0,9 x

108Hz (90 MHz), pergeseran kimia yang terlibat hanya bervariasi sangat

kecil. (Harborne, 2006)

6

Dengan memahami lingkungan kimia yang berbeda, pergeseran kimia

dapat digunakan untuk mendapatkan beberapa informasi tentang struktur

molekul dalam sampel. Konversi dari data mentah untuk informasi ini disebut

menetapkan spektrum. Misalnya, untuk spektrum 1H-NMR untuk etanol

(CH3CH2OH), orang akan berharap tiga sinyal tertentu pada tiga shift kimia

tertentu: satu untuk kelompok CH3, satu untuk kelompok CH2 dan satu untuk

gugus OH. Sebuah kelompok CH3 khas memiliki pergeseran sekitar 1 ppm,

sebuah CH2 dilampirkan ke OH memiliki pergeseran sekitar 4 ppm dan OH

memiliki pergeseran sekitar 2-3 ppm tergantung pada pelarut yang

digunakan. Contoh pelarut untuk spektroskopi RMI(Harborne, 2006)):

a. Pelarut yang digunakan tidak boleh mengandung atom hidrogen, karena

adanya atom hidrogen pada pelarut akan mengganggu puncak-puncak

spektrum.

b. Ada dua cara untuk mencegah gangguan oleh pelarut. Anda dapat

menggunakan pelarut seperti tetraklorometana, CCl4, yang tidak

mengandung hidrogen, atau anda dapat menggunakan pelarut yang atom-

atom hidrogennya telah diganti dengan isotopnya, deuterium, sebagai

contoh CDCl3 sebagai ganti CHCl3. Semua spektrum RMI pada bagian ini

menggunakan CDCl3 sebagai pelarut.

c. Atom-atom deuterium mempunyai sifat-sifat magnetik yang sedikit berbeda

dari hidrogen, sehingga mereka akan menghasilkan puncak pada area

spektrum yang berbeda.

2.3.2. Spektra atau Spektrum NMR

Geseran kimia yang menunjukan terjadinya resonansi spin inti dalam

lingkungan kimia yang berbeda pada suatu molekul digambarkan atau

ditunjukan dalam bentuk grafik. Grafik NMR menggambarkan nilai δ (geseran

kimia) dari setiap inti tertentu dalam lingkungan kimia yang tertentu pula.

(Basset, 1994)

Berdasarkan perjanjian atau yang telah ditetapkan pada ujung kanan

memiliki geseran kimia sama dengan nol (0) merupakan inti yang memiliki

atau memerlukan frekuensi kuat medan magnet besar (biasanya disebut juga

kuat medan atas), sedangkan pada ujung kiri merupakan inti yang memiliki

7

atau memerlukan frekuensi kuat medan magnet yang kecil (biasanya disebut

juga kuat medan bawah). Secara ringkas dapat digambarkan sebagai berikut.

Gambar 1.2. Geseran kimia spektrum NMR

2.3.3. Kopling Spin-spin

Tingkat energi inti atau magnet-magnet sangat kecil yakni proton,

terbelah menjadi keadaan berenergi tinggi dan rendah. Selain itu, tingkat-

tingkat energi ini membelah lebih lanjut karena interaksi dengan inti

tetangganya. Pembelahan ini sangat kecil tetapi akan memiliki akibat yang

penting. Pada Pembelahan ini hanya tergantung pada interaksi inti-inti.

(Basset, 1994)

Bila spektrum 1H NMR etanol diukur dengan kondisi lebih baik, signal

CH3- dan CH2- tebelah menjadi multiplet (Gambar 1(b). Pembelahan ini

karena adanya kopling spin-spin antar proton. Spektra yang menunjukkan

pembelahan kopling spin-spin ini disebut spektra resolusi tinggi. Sedang

spektra yang tidak menunjukkan pembelahan ini disebut spektra resolusi

rendah. (Sastrohamidjojo, 1992)

Beberapa informasi yang paling berguna untuk penentuan struktur dalam

spektrum NMR satu dimensi berasal dari kopling J-kopling atau skalar (kasus

khusus kopling spin-spin) antara inti NMR aktif. Kopling ini muncul dari

interaksi spin wilayah yang berbeda melalui ikatan kimia dari molekul dan

hasil pemisahan signal NMR. Kopling ini memberikan wawasan yang rinci ke

dalam konektivitas atom dalam molekul. (Basset, 1994)

Kopling untuk setara n (spin ½) inti membagi signal ke dalam multiplet n

+1 dengan rasio intensitas berikut segitiga Pascal. Kopling untuk berputar

tambahan akan menyebabkan belahannya lebih lanjut dari masing-masing

komponen, misalnya multiplet kopling spin yang berbeda untuk dua ½ inti

dengan konstanta kopling secara signifikan berbeda akan menyebabkan

8

doublet dari doublet. Perhatikan bahwa kopling antara inti yang secara

kimiawi sama yaitu, memiliki pergeseran kimia yang sama tidak memiliki efek

spektrum NMR dan kopling antara inti yang jauh, biasanya lebih dari 3

obligasi terpisah untuk proton dalam molekul fleksibel, biasanya terlalu kecil

menyebabkan belahannya diamati. Long-range kopling selama lebih dari tiga

obligasi sering dapat diamati dalam siklik dan senyawa aromatik, yang

mengarah ke pola membelah lebih kompleks. (Sastrohamidjojo, 1992)

Misalnya, dalam spektrum proton untuk etanol, kelompok CH3 dibagi

menjadi triplet dengan rasio intensitas 01:02:01 oleh dua proton CH2

tetangga. Demikian pula, CH2 dibagi menjadi kuartet dengan rasio intensitas

1:3:3:1 oleh tiga tetangga CH3 proton. Pada prinsipnya, dua proton CH2 juga

akan dibagi lagi menjadi doublet untuk membentuk doublet dari kuartet oleh

proton hidroksil, tetapi pertukaran antarmolekul proton hidroksil asam sering

menghasilkan hilangnya informasi kopling. (Sastrohamidjojo, 1992)

Kopling dikombinasikan dengan pergeseran kimia dan integrasi untuk

proton memberitahu kita tidak hanya tentang lingkungan kimia inti, tetapi juga

jumlah inti NMR tetangga aktif dalam molekul. Dalam spektrum yang lebih

kompleks dengan beberapa puncak di pergeseran kimia yang sama atau

dalam spektrum inti selain hidrogen. (Sastrohamidjojo, 1992)

2.4. Instrumentasi Spektroskopi NMR

Gambar 1.3. Komponen-komponen spektroskopi NMR

9

Cara kerja dari masing-masing komponen (Ali, 2005):

1) Magnet: akurasi dan kualitas suatu alat NMR yang tergantung pada kekuatan

magnetnya. Resolusi akan bertambah dengan kenaikkan kekuatan medannya,

bila medan magnetnya homogen elektromagnet dan kumpaaran superkonduktor

(selenoids). Magnet permanen mempunyai kuat medan 7046-14002 G, ini sesuai

dengan frekuensi oskilator antara 30-60 MHz. Termostat yang baik diperlukan

karena magnet bersifat peka terhadap temperatur. Elektromagnet memerlukan

sistem pendingin, elektromagnet yang banyak di pasaran mempunyai frekuensi

60, 90 dan 100 MHz untuk proton. NMR bersolusi tinggi dan bermagnet

superkonduktor dengan frekuensi proton beresolusi tinggi dan bermagnet

superkonduktor dengan frekuensi proton 470 MHz. Pengaruh fluktuasi medan

dapat diatasi dengan sistem pengunci frekuensi, dapat berupa tipe pengunci

eksternal atau internal. Pada tipe eksternal wadah senyawa pembanding dengan

senyawa sampel berada pada tempat terpisah, sedang pada tipe internal

senyawa pembanding larut bersama-sama sampel. Senyawa pembanding

biasanya tetrametilsilan (TMS).

2) Generator Medan magnet penyapu : suatu pasangan kumparan terletak

sejajar terhadap permukaan magnet, digunakan untuk mengubah medan magnet

pada suatu range yang sempit. Dengan memvariasikan arus searah melalui

kumparan ini, medan efektif dapat diubah-ubah dengan perbedaan sekitar 10-3

gauss. Perubahan medan ini disinkronisasikan secara linier dengan perubahan

waktu. Untuk alat 60 MHz (proton), range sapuannya adalah 235 10-3 gauss.

Untuk F19, C13, diperlukan sapuan frekuensi sebesar 10 KHz.

3) Sumber frekuensi radio : sinyal frekuensi oskilasi radio (transmiter) disalurkan

pada sepasang kumparan yang possinya 90º terhadap jalar dan magnet. Suatu

oskilator yang tetap sebesar 60, 90 atau 100 MHz digunakan dalam NMR

beresolusi tinggi.

4) Detektor sinyal : sinyal frekuensi radio yang dihasilkan oleh inti yang

beresolusi dideteksi dengan kumparan yang mengitari sampel dan tegak lurus

terhadap sumber. Sinyal listrik yang dihasilkan lemah dan biasanya dikuatkan

dulu sebelum dicatat. 5) Rekorder: pencatat sinyal NMR disinkronisasikan

dengan sapuan medan, rekorder mengendalikan laju sapuan spektrum. Luas

puncak dapat digunakan untuk menentukan jumlah relatif inti yang

10

mengabsorpsi.

6) Tempat sampel dan probe: tempat sampel merupakan tabung gelas

berdiameter 5mm dan dapat diisi cairan sampai 0,4 ml. Probe sampel terdiri atas

tempat kedudukan sampel, sumber frekuensi penyapu dan kumparan detektor

dengan sel pembanding. Detektor dan kumparan penerima diorientasikan pada

90º. Probe sampel menggelilingi tabung sampel pada ratusan rpm dengan

sumbu longitudinal.

Untuk NMR beresolusi tinggi, sampel tidak boleh terlalu kental. Biasanya

digunakan konsentrasi larutan 2-15%. Pelarut yang baik unutk NMR sebaiknya

tidak mengandung proton seperti CS2, CCl4 . Pelarut – pelarut berdeuterium

juga sering digunakan seperti CDCl3 atau C6D6.

2.5. 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. (Khopkar,

2003)

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. Sedangkan

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. (Khopkar, 2003)

2.6. Hal-Hal yang Harus Diperhatikan dalam Menginterpretasi Spektrum

NMR (Khopkar, 2003) :

11

1. Jumlah sinyal

yaitu berapa macam perbedaan dari proton-proton yang terdapat dalam molekul

2. Kedudukan sinyal

yaitu bagaimana lingkungan elektronik dari setiap proton

3. Intensitas sinyal

yaitu berapa banyak proton dari setiap macam proton yang ada

4. Pemecahan (splitting) sinyal menjadi beberapa puncak

yaitu bagaimana lingkungan dari proton-proton yang berdekatan/bertetangga.

2.7. Karakter Jenis Inti yang Dapat Dideteksi Menggunakan Spektroskopi

NMR

Karakter jenis inti yang dapat dideteksi menggunakan spkektroskopi NMR

yaitu jenis kategori inti yang dalam kaitannya dengan bilangan kuantum spin inti,

yakni (Sastrohamidjojo, 1992):

Kategori I, yakni inti dengan I = 0. Inti dalam kategori ini tidak berinteraksi

dengan medan magnet yang diterapkan pada NMR (medan magnet eksternal)

sehingga disebut tidak ada kromofor NMR atau tidak aktif NMR. Inti dengan I = 0

adalah atom-atom dengan jumlah proton genap dan jumlah netron yang genap

pula. Inti dengan I = 0 misalnya 12C, 16O dan 32S. Walaupun tidak dapat dicermati

namun ketiga atom tersebut terdapat isotop yang dapat di deteksi.

Kategori 2 yakni inti dengan I = ½. Inti ini memiliki nomor massa ganjil

sehingga mempunyai momen magnet tidak sama dengan nol. Hal inilah

yang meneyebabkan inti dapat berinteraksi dengan medan magnet

eksternal, oleh sebab itu disebut ada kromofor NMR. Inti dengan kategori

ini misalnya 1H. 13C, 19F.

Kategori 3 yakni inti dengan proton dan netron ganjil. Inti ini memiliki I = 1,

2 atau lebih tinggi. Yang tergolong kategori ini adalah 2H, 14N, 10B. Isotop-

isotop ini lebih sukar diamati dan pola spektranya melebar.

2.8. Aplikasi NMR

a. Bidang kedokteran

Spektroskopi NMR merupakan alat yang dikembangkan dalam

biologi struktural. NMR manjadi sebuah teknik alternatif selain kristalografi

X-Ray, untuk memperoleh informasi struktur dan resolusi dinamik atomik

12

dan studi interaksi molekuler dari makromolekul biologi pada kondisi

larutan secara fisiologi. Usaha sangat penting untuk memperluas aplikasi

NMR untuk sistem molekul yang lebih besar, karena jumlah yang lebih

besar secara biologi dibutuhkan kompleks makromolekul dan

makromolekuler yang memiliki massa molekuler melebihi range yang

sacara prakis digunakan untuk spektroskopi NMR konvensional dalam

larutan. Peningkatan ukuran ini memberikan batasan, contohnya,

penentuan struktur protein yang tidak dapat dikristalkan, termasuk

membran protein integral, penelitian interaksi molekuler melibatkan

molekul besar dan penghimpunan makromolekuler, dan penentuan

struktur dari oligonukleotida yang lebih besar dan kompleks dengan

protein. (Harjadi, 1986)

b. Bidang Biologi Molekuler

Untuk protein dan protein komplek dengan massa molekuler

sekitar 25-30 kDa kualitas spektra menurun dengan cepat membatasi

mayor A ketika bekerja dengan makromolekul besar yang berasal dari

kecepatan relaksasi tinggi signal NMR, menyebabkan garis tajam yang

melebar, yang berpindah menuju resolusi spektra yang lebih sedikit dan

perbandingan signal-to-noise yang rendah. Banyak peningkatan kualitas

spektra NMR dari biologi makromolekuler dengan massa molekuler

sekitar diatas 25 kDa dapat diperoleh dengan deuterasi, teknik yang telah

dipakai dalam biologi NMR selama lebih dari 30 tahun. Dikombinasikan

dengan label 15N dan 13C, label 2H mengalami pemulihan yang sangat

mengesankan sekitar 10 tahun yang lalu dan telah menjadi alat yang

paling penting untuk menentukan struktur yang lebih besar dalam larutan.

(Harjadi, 1986)

c. Studi Larutan NMR Pada Protein Membran

Protein membran berperan pada beberapa fungsi fisiologi yang

penting, dan dalam membentuk kunci target obat-obatan. Studi struktural

protein membran oleh X-ray crystallography atau oleh NMR spektrokopi

lebih sulit dari pada untuk protein yang dapat dilarutkan. Karena sistem

membran yang nyata terlalu besar untuk diteliti dengan ekperimen larutan

13

NMR, protein membran sering diencerkan dalam detergen micelles. Dari

system micellar, spektra dapat diperoleh menggunakan TROSY

(Transverse Relaxation-Optimized Spectroscopy). Membran protein

dalam detergen/lemak micelles menghasilkan sedikit resonansi NMR dan

signal overlap berkurang daripada protein globular dari massa molekuler

yang sama. Walaupun molekul detergen dapat menunjukkan fraksi yang

besar dari keseluruhan massa yang besar dari pencampuran micelles,

pelabelan isotop yang sesuai seperti tanda 13C, 15N dari protein dan

atau menggunakan detergen deuterasi, memastikan bahwa signal NMR

protein dapat dideteksi dengan besar atau tanpa interferensi dari signal

molekul detergen. NMR pada biologi melekuler dilakukan pada sampel

dalam bentuk larutan yang terlebih dahulu dilakukan pemurnian atau

ekstraksi. Dengan NMR dapat diketahui struktur molekulernya dan

perubahan yang terjadi ketika mendapat ganguan dari luar (rangsangan,

penyakit atau penambahan zat lain). ((Harjadi, 1986))

14

BAB III

PENUTUP

3.1. Kesimpulan

1. 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.

2. Prinsip kerja spektrofotometri NMR/RMI adalah penyerapan energi radiasi

elektromagnetik (pada gelombang radio) oleh inti yang sedang berputar di dalam

medan magnet yang kuat.

3. Komponen-komponen pada spektrofotometer NMR yaitu: magnet,

generator medan magnet penyapu, sumber frekuensi radio, detektor sinyal,

rekorder, dan tempat sampel dan probe. Masing-masing komponen memiliki

fungsi dan cara kerja yang tersendiri dan berbeda.

4. Aplikasi spektroskopi NMR dapat diterapkan pada berbagai bidang

kehidupan, beberapa di antaranya adalah bidang kedokteran dan biologi

molekuler. Contohnya untuk penentuan struktur protein yang tidak dapat

dikristalkan.

15