２００9年度年度

産学官連携本部計測・技術支援部

（旧総合実験研究支援センター機器分析部門）

NMR利用者講習会

担当者：工学研究科生物応用化学専攻 前田史郎担当者：工学研究科生物応用化学専攻 前田史郎

NMRユーザーのホームページNMRユ ザ のホ ムペ ジ

URL：http://acbio2.acbio.fukui-u.ac.jp/nmr/

使用規定のほか 装置の修理などによる使用停止のお知らせ 利用マ使用規定のほか，装置の修理などによる使用停止のお知らせ，利用マニュアルなどNMR装置に関する情報を掲載しています．

機器管理者

学研究科生物応用化学専攻 准教授 前 史郎工学研究科生物応用化学専攻 准教授 前田史郎

寒剤担当

工学研究科生物応用化学専攻 准教授 前田史郎

平成２１年度の管理体制は上記のとおりです。装置の機器管理者と超電導磁石への液平成２１年度の管理体制は上記のとおりです。装置の機器管理者と超電導磁石 の液

体ヘリウムおよび液体窒素の補給の取りまとめを行う寒剤担当が実務を担当いたします。

ＮＭＲ装置のソフトウェアおよびハードウェアに関する連絡は機器管理者まで 寒剤にＮＭＲ装置のソフトウェアおよびハ ドウェアに関する連絡は機器管理者まで、寒剤に

関する連絡は寒剤担当までお願いいたします。

計測・技術支援部支援センター所属ＮＭＲ装置計測 技術支援部支援センタ 所属ＮＭＲ装置

（１）フーリエ変換核磁気共鳴分析装置（液体用）（１）フ リ 変換核磁気共鳴分析装置（液体用）

日本電子(株)

LA-500 ;11.7T

1H:500MHz

13C 125MH

（２）フーリエ変換核磁気共鳴分析装置（液体用）

13C:125MHz

（ ） リ 変換核磁気共鳴分析装置（液体用）

日本電子(株)

AL-300 ;7.05T

1H:300MHz

13C 75MH13C:75MHz

（３）フーリエ変換核磁気共鳴分析装置（固体用）

Chemagnetics（Varian)

（３）フーリエ変換核磁気共鳴分析装置（固体用）

CMX-300 ;7.05T

1H:300MHz

13C:75MHz

フーリエ変換核磁気共鳴分析装置（液体用）

装置の概要：核磁気共鳴スペクトルによる有機化合物の構造解析

キーワード：核磁気共鳴，有機化合物，構造解析，超伝導磁石

装置の型：核磁気共鳴分析装置 日本電子JNM-LA500型， 購入年度：1996

設置場所：工学部4号館1階103号室

主な仕様：超伝導磁石 磁場強度 11.74T，ボア径 52mm

測定核種：１H，３１P～１５N (１３Cを含む)定 種 ( )

観測周波数：１H：500MHz，１３C：125MHz，１５N：50MHz，３１P：203MHz

標準プローブ：チューナブル(TH5)プローブ標準プロ ブ：チュ ナブル(TH5)プロ ブ

観測核種：１H，１５N～３１P，試料管径：5mm，温度可変範囲：-100～150℃

付属装置：(1)磁場勾配法測定装置：磁場勾配最大強度：30G/cm付属装置：(1)磁場勾配法測定装置：磁場勾配最大強度：30G/cm

(2)磁場勾配用コイル付インバース法測定用プローブ

観測核種 １H（インバ ス測定） 試料管径 5観測核種：１H（インバース測定），試料管径：5mm

装置の原理

原子番号あるいは質量数の一方または両方が奇数である核種の原子核はゼロでない原子核スピンを持ち，その結果，磁気双極子モーメントを持つ。すなわち 原子核は小さな磁石としての性質を持 ので 外部磁場の中に置くとなわち，原子核は小さな磁石としての性質を持つので，外部磁場の中に置くと磁場との相互作用が生じる。NMRとは，外部磁場中に置かれた物質に含まれ

ている原子の原子核スピンの磁気的エネルギー準位が分裂し，それらの準位間のエネルギー差に相当するエネルギーを持つ電磁波を共鳴吸収する現象をいう。

装置は 超伝導磁石 分光計 コンピ タ で構成されている 超伝導磁装置は，超伝導磁石，分光計，コンピューターで構成されている。超伝導磁石は液体ヘリウムで冷やされており，この磁石の中心にサンプルを上部から入れ，回転させる。電磁波の照射やシグナルの検出は分光計が制御し，コンピ タ C 上に ペクト が現れるピューターのCRT上にNMRスペクトルが現れる。

試料の状態と必要量

一般には，試料を重水素化溶媒に溶かし溶液状態で測定する。必要な試料の量は測定する核種，目的による。

利用の条件

使用のための講習を受けていること．講習会は通常年度始めに行う．

利用の申込方法

装置を使用したい場合は，管理責任者に電話等で申込み，測定手法・準備等の了解を取ること．

取扱上の注意

強力な磁石を使用しているので，鍵，ピンなどの取り扱いは注意すること。強力な磁石を使用しているので，鍵，ピンなどの取り扱いは注意すること。誤って磁石に引きつけられた場合は，磁場を乱し，装置の性能を著しく低下させる.

参考書

(1) R. M. Silverstein，F. X. Webster著，荒木峻，他訳，有機化合物のスペクトルによる同定法―MS，IR，NMRの併用― 第6版，東京化学同人，1999年

(2) 安藤喬志，宗宮創著，これならわかるNMR（そのコンセプトと使い方），化学同人 1997年化学同人，1997年

管理責任者 および 利用相談窓口管理責任者 および 利用相談窓口

橋本 保 工学研究科材料開発工学専攻 内線：4516

e mail:t hashimoto@matse fukui u ac jpe-mail:t.hashimoto@matse.fukui-u.ac.jp

前田 史郎 工学研究科生物応用化学専攻 内線：4613

il d @ bi f k i je-mail:maeda@acbio.fukui-u.ac.jp

NMRユーザーのホームページ

URL：http://acbio2.acbio.fukui-u.ac.jp/nmr/

使用規定のほか，装置の修理などによる使用停止のお知らせ，利用マニュアルなどNMR装置に関する情報を掲載しています．

JEOL AL-300 NMR分光計

磁場勾配電源

エアコンプレッサエアコンプレッサーエアドライヤー

モニター

超電導磁石

分光計

ヘリウムガスバッグ

マグネットコンソール

テーブルの下にコンピュータ(WinXP）

プローブ

マグネットコンソール(

サンプルはSCMの上から入れる

サンプルはSCMの上から入れる

ピ タ 試料管

液体NMRプローブ（検出器）

スピンナロータ NMR試料管

ホルダ

スピンナロータ部分を持ってください

ホルダ部分を手で持ってはいけま試料コイル てはいけません

ガラス二重管

プローブ先端部分 試料管をセットしたところ

サンプル長l l 40mm

ゲージ

ゲ ジにロ タホルダ を装着するゲージにロータホルダーを装着する サンプル管の底がゲージの-20mmの位置に来るようにする．サンプル長は40mmが基本！

×

× ○×

下部を持ってはいけません！

○

上部を持って下さい！

何か変じゃないか？サンプル管を抜くときにホルダ部分も

何か変じゃな か

短すぎるような気が・・・一緒に引っ張り上げてしまったようです．

ホルダが固定されないのでサンプル管の先が味噌擂り運動をしてガラス製のの先が味噌擂り運動をしてガラス製のコイル巻き枠を破壊します．

ロータホルダーはケースに入れて保管する．ロータホルダーはガラロ タホルダ はケ スに入れて保管する．ロ タホルダ はガラス入りテフロン製であり，非常に柔らかく床に落とすと変形する．

試料管とコイルボビンの間に隙間はほとんどない

チューナブル

（TH5 )プローブ 間 隙間はほ な

内側は

13C用コイル

外側は

1H用コイル

)

13C用コイルH用コイル

試料管は圧縮空気で少し浮いて回転するする

プローブ（検出器）全体 少しゴミが固まって付着しています

サンプル管は空気で浮かせていますいます．

測定しないときは，ゴミが入らないようにフタをしておいて下さいいようにフタをしておいて下さい．

最も利用が多い1Hルーチン測定の手順例

０．記録簿に所属・氏名・溶媒名・測定温度・使用開始時間をボールペンで記入する．

１．サンプルをサンプルホルダーに装着する．ホルダーを下に引く．

２．ゲージを用いてホルダーの下部に出ているサンプル管の長さを調整する．

３．マグネット上部のフタを取り，サンプルを装着したサンプルホルダーを入れる．

積算 数を す 前 定 溶媒が な れば 適 な溶媒名を４．積算回数をセットする．前の測定と溶媒が異なっていれば，適当な溶媒名を選ぶ．

５．ＡＵＴＯアイコンをクリックする．測定が開始される．

６ 測定が終了したら フ リ 変換してプリントする６．測定が終了したら，フーリエ変換してプリントする．

必要なら，ピークピッキングや積分，部分拡大などを行う．

７ ＥＪＥＣＴアイコンをクリックする７．ＥＪＥＣＴアイコンをクリックする．

８．マグネット上部に出てきたサンプルを取り，フタをする．

９ 使用記録簿に終了時間をボールペンで記入する９．使用記録簿に終了時間をボールペンで記入する．

1Hルーチン測定に用いられるパルスシーケンス

(NON)

recycle time = ACQ + PD

デフォルトでは繰り返し時間が7sになるようにプ グラムされているになるようにプログラムされている

（13C測定の場合はデフォルトで3sになる）なる）

(NON)(NON)

原子核の中には 水素原子核（陽子）のように小さな磁石とし小さな磁石とし

NMRNMRの原理の原理

原子核の中には，水素原子核（陽子）のように小さな磁石とし小さな磁石とし

ての性質ての性質（（磁気モーメント磁気モーメント))を持っている原子核がある．このよう

な原子核は のように軸を中心に自転する性質（スピンスピン）をな原子核は，コマのように軸を中心に自転する性質（スピンスピン）を

持っている．

そして，小さな磁石である原子核を含む分子に磁場を作用さ

せると，分子と磁場の間に磁気的な相互作用が生じ，原子核る ，分子 磁場 間 磁気 な相 作用 ，原子核

はいくつかのエネルギー状態を持つようになる．そして，これら

の状態間の遷移にともなって電波の吸収が観測されるの状態間の遷移にともなって電波の吸収が観測される．

空間に特別な方向はないので，

スピンの向きはバラバラである．

核スピンは外部磁場と平行または反平行な方向に並ぶ

外部磁場と同じ向きにある方（αスピン）が，反対向きにある方（βスピン）よりもエネルギーが低いので，αスピンの

β

占有数が多い．

αスピンとβスピンの占有数の差に相当する巨視的磁化が観測にかかる

α

当する巨視的磁化が観測にかかる．

巨視的磁化

(1)試料を

磁石の中に入れて

(2)試料の磁

化と直角に90°パルス

(3)試料の磁化がx,y面内

を回転する

(4)時定数T2で指数関数的に減衰する

(5)フーリエ変

換して周波数スペクトルに変換するに入れて

磁化させる．

90 パルス

を加えて，磁化を横向き(x,y面内）に

を回転する．検出コイルを横切るたびにコイルに誘起

衰信号が検出コイルで感知される．

変換する．

(x,y面内）にする．

コイルに誘起起電力が生じる．

検出器

REF

FID

+FID

MASHM（マニュアルシム）パターン

Ｑ．溶液ＮＭＲ用の試料には，なぜ重水素化溶媒を用いるのか？溶液 用 試料 ， 素 溶媒を用

Ａ．溶液ＮＭＲの測定には１０－９(0.001ppm)以上の安定度が必要

であり，溶媒の重水素ＮＭＲ信号を利用したＮＭＲロックを掛ける

ため．ＮＭＲ装置において時間的な変動の要因となる磁場および装置 お 時間 な変動 要因 なる磁場お

周波数シンセサイザの両方を独立に１０－９以上の安定度に保つこ

とは容易でない ＮＭＲ室内に人が入ることによる室温の変動やとは容易でない．ＮＭＲ室内に人が入ることによる室温の変動や

超伝導磁石の近くを人が動くだけで磁場が乱れてしまう．ラジオ波

周波数または磁場のどちらかが変動しても，両者の相対的な関係

で表される共鳴条件=H，を高精度で制御するように工夫された表

のがＮＭＲロック機構である．

SAWTOOTHパターン 重水素化溶媒の2DのNMRシグナル

吸収信号

分散信号

日本電子（株）技術資料より

日本電子（株）技術資料より

日本電子（株）技術資料より

（１）AL-300のヘルプファイル

は印刷された は完全 はなく オ イAL-300には印刷されたマニュアルは完全ではなく，オンラインヘル

プファイルを参照するようになっています．下記の３つのファイルを同じフォルダにダウンロードして下さい AL 300のホストコンピュータでじフォルダにダウンロードして下さい．AL-300のホストコンピュータで

オンラインヘルプを見るのと同じようにマニュアルを見ることができます．す

EXCALIBUR.HLP

EXCALIBUR CNTEXCALIBUR.CNT

EXCALIBUR.GID

（注意）ファイルEXCALIBUR.CNTをディスクに保存する場合に，ダウンロード専用ソフトを用いれば問題ありませんが，Windowsの機

能を用いてディスクに保存する場合に，そのまま保存を選ぶと，”．ｔｘｔ”という拡張子が付いたテキストファイルとしてダウンロードされます．

ときには イ 種類を「すべ イ に変え から保このときには，ファイルの種類を「すべてのファイル」に変えてから保存して下さい．

（２）AL-300のデータ処理ソフトAL 300のソフトウェアにはプロテクトがかかっています バックAL-300のソフトウェアにはプロテクトがかかっています．バック

アップ用のCD-Rは附属していますが，プロテクトを外す必要があるために，再インストールの際にはJEOLデータムの技術員に出るため ，再イン ル 際 は デ タ 技術員 出張してきてもらう必要があります．AL-300のホストコンピュータの

プロテクトを無理に外そうとしないで下さい．万一，制御ソフトが起なくな 合 技術 き も う 多額 費 が動しなくなった場合に，技術員にきてもらうと，多額の費用がかか

ります．

（参考）参考までに，熊本大学生命資源研究・支援センター機器分（参考）参考までに，熊本大学生命資源研究 支援 ンタ 機器分析施設が公開している簡易マニュアルもアップロードしておきます．装置の待機状態など少し違うと思いますが，操作が簡単であることが良く分かりますとが良く分かります．

kumamoto pdfkumamoto.pdf

［１］測定室について

（１）測定室に入ったらスリッパに履きかえる．

（２）室内は 禁煙 飲食禁止とする（２）室内は，禁煙，飲食禁止とする．

（３）退室するときは施錠する．

（４）万一，超電導磁石内の液体窒素や液体ヘリウムが噴出してき

たら直ちに室外へ逃げること 何らかの原因で超伝導が破れた場たら直ちに室外 逃げること．何らかの原因で超伝導が破れた場

合（クエンチという），寒剤が一気に蒸発して室内にガスが充満して

窒息の可能性がある窒息の可能性がある．

（５）入室したら，直ぐに記録ノートに，氏名，使用開始時間等を記入

する．

（６）測定終了後に，使用終了時間を記入する．次の測定者がいる（６）測定終了後に，使用終了時間を記入する．次の測定者がいる

場合には電話等で連絡する．

［２］装置の故障など［ ］装置の故障など

装置が故障した／している場合は直ちに保守管理担当者に

連絡する 故障を自分で直そうとはしないこと連絡する．故障を自分で直そうとはしないこと．

次の場合は直ちに指導教員または保守管理担当者に連絡する．

（１）液体窒素量の表示が30％以下になっている．

（２）ヘリウムガスバルーンが一杯になっている．（ ） リウ 杯 な る

（３）コンプレッサが止まっている．

（４）その他，装置に異常がみられる．（ ）その他，装置に異常がみられる

（５）プリンタ用紙・インク等の消耗品が切れている．

［３］測定室内への持ち込み禁止等

AL-300の超伝導磁石はセルフシールド型であり，磁場警告ライン

（5ガウスライン）はマグネットの中心から水平方向で約60cm、上下（ ウ ラ ） グ ッ 中 水平方向 約 、

方向で約1mと従来の1/2以下であるが，磁場に近づくと急激に磁

場強度が上昇するので以下の事項を守ること．場強度が上昇するので以下の事項を守る と

（１）鉄製の工具，はさみ，ホッチキス，クリップなどの持ち込みは原

則禁止する則禁止する．

（２）ゴミ・ホコリが室内に入らないようにする．

（３）鉄製の物品を磁石に近づけないこと．

（４）ペースメーカー等の医療機器を装着した人は入室禁止とする．

［４］試料の取り扱い等

（１）試料管

測定試料の入った試料管は，測定室に持参する前に研究室で

外部をアセトン等で清浄にし，測定室で再度キムワイプで拭って

からスピナーに挿入すること．

試料管は通常市販されている製品で十分であるが 曲がった試料管は通常市販されている製品で十分であるが，曲がった

試料管でスピニングすると，プローブ内のインサートガラスを破

損する可能性がある また 傷のついた試料管はプローブ内で損する可能性がある．また，傷のついた試料管はプローブ内で

破損して汚染する可能性があるので，試料調製前に試料管をよ

く観察して疑わしい試料管の使用は避けること 試料管がずり落く観察して疑わしい試料管の使用は避けること．試料管がずり落

ちないようにする．ずり落ちる場合は，試料管が細すぎる場合と

ホルダ のO リングが傷んでいる場合が考えられるホルダーのO-リングが傷んでいる場合が考えられる

（２）試料ホルダの取り扱い

試料管をホルダに取り付けるときには，必ずサンプルゲージ

で高さを正しく調節すること．試料管位置を下げすぎると（insert 高さを く調節する 試料管位置を げすぎる （

bottom lineより下の場合），試料管挿入時にコイル下部の温度

センサ（熱電対）にぶつかって破損する。逆に上げ過ぎると分センサ（熱電対）にぶ かって破損する。逆に上げ過ぎると分

解能調整ができないか，長時間かかる．

プ ブ 試料管を挿入する前に スピナ の空気を吹き付けプローブへ試料管を挿入する前に，スピナーの空気を吹き付け

る部分をガーゼできれいに拭い，試料ホルダの上部を持ってプ

ブ 挿入作業を行う と 試料ホ ダが汚れ るとローブへの挿入作業を行うこと．試料ホルダが汚れていると，

プローブ上部に消しゴムの”かす“のような固形物が付着し回

転転不良を引き起こす．

サンプルゲージは，プローブ内で試料管が最

適位置にセットされるように調整されている．し

たがって，調節用のネジを回して設定を変える

と試料が正しい位置にセットされなくなる．サン

プルゲージは高価（1.6万円）であるから，落とスピンナロータ

して破損しないように注意する．ホルダ

試料ホルダはスピナーロータとホルダから構

成されている．ガラス入りテフロン製であり，大成されている．ガラス入りテフ ン製であり，大

変柔らかいので，床に落とすと傷が付いて回転

不良の原因となる．一式5.5万円と高価なので，不良の原因となる． 式5.5万円と高価なので，

落とさないように注意する．

AL-300使用規則AL 300使用規則2005年2月1日

NMR装置統括責任者 (生化)畠中NMR装置統括責任者 (生化)畠中

(材料)橋本（保）・徳永，(生化)前田（史），（教育）淺原

（１）平日は長期積算および終夜積算を禁止します．（ ）平 長期積算お び終夜積算を禁 ます

（２）長期積算は，土曜日および日曜日の以下の時間内とします．予約ノートに記入してください予約ノ トに記入してください．

①土曜日午後８時～日曜日午前９時

②日曜日午後８時～月曜日午前９時

備考備考

（１）長期積算とは，13Cのルーチン測定(bcm,noe,nne等)で

２，３時間程度以上かかる測定とします．

（２）13Cのルーチン測定(bcm noe nne等)で上記の時間内に（２） Cのル チン測定(bcm,noe,nne等)で上記の時間内に

測定できない場合には500MHz装置を利用してください．

（３）不都合が生じれば適宜規則を改正しますので，

(生化)前田史までお知らせください．( )

（４）特殊な測定等で長期積算が必要な場合は

（生化）前田史までご連絡ください（生化）前田史までご連絡ください．

学生ユ ザ の皆さん のお願い学生ユーザーの皆さんへのお願い

NMRは全学で共同利用している装置ですNMRは全学で共同利用している装置です．

NMRを利用するにあたっては お互いにNMRを利用するにあたっては，お互いに

譲り合って，効率よく使用できるようにして

ください．

2005年10月 NMR装置統括責任者 生物応用化学科 畠中 稔

保守管理担当 生物応用化学科 前田史郎

学生ユ ザ 各位学生ユーザー各位

NMR室では以下の事柄を守ってください．

(1)喫煙・飲食を禁止します．飲料水・ガム等もご遠慮ください．

(2)測定の待ち時間等に ゲームをしたり マンガを読むなど測(2)測定の待ち時間等に，ゲ ムをしたり，マンガを読むなど測定に必要でない行為はご遠慮ください．

(3)サンプルを超伝導磁石の中に入れるときは 必ず踏み台の(3)サンプルを超伝導磁石の中に入れるときは，必ず踏み台の上に上がってください．万一，磁石内でサンプル管が破損すると，およそ3週間ほどの修理期間と，少なくとも30万円超のる ，およそ 週間ほ 修理期間 ，少なく も 万円超修理費用がかかります．

2005年3月15日 AL-300管理者

熊本大学生命資源研究・支援センター機器分析施設が公開している簡易マニュアル分析施設が公開している簡易マニュアルNMRホームページにアップしてあります．