核磁気共鳮光法とは？初心者にもわかる基本と活用共起語・同意語・対義語も併せて解説！

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高岡智則

年齢：33歳性別：男性職業：Webディレクター（兼ライティング・SNS運用担当）居住地：東京都杉並区・永福町の1LDKマンション出身地：神奈川県川崎市身長：176cm 体系：細身〜普通（最近ちょっとお腹が気になる）血液型：A型誕生日：1992年11月20日最終学歴：明治大学・情報コミュニケーション学部卒通勤：京王井の頭線で渋谷まで（通勤20分）家族構成：一人暮らし、実家には両親と2歳下の妹恋愛事情：独身。彼女は2年いない（本人は「忙しいだけ」と言い張る）

核磁気共鳴分光法とは？初心者にもわかる基本と活用

核磁気共鳴分光法（NMR）は、物質の原子核の性質を利用して分子の情報を読み取る分析技術です。化学の分野でとても重要で、分子の形や結合の状態、さらには混合物の成分比まで推定できます。

NMRの名前にある「核磁気共鳲」は、原子核（主に水素原子1Hや炭素13など）が磁場の中で特定の振動数で共鳴する現象を指します。磁場を変えると、原子核は特定の周波数で反応します。この反応を検出して、スペクトルと呼ばれるデータを得ます。

原理と仕組み

原子核には“スピン”と呼ばれる小さな磁石の性質があります。外部の強い磁場B0を当てると、核は磁場の方向に整列しようとします。そこへ周波数がぴったり合う電磁波（ラジオ波）を当てると、核の状態が変化して信号が出ます。この信号を検出して解析することで、分子内の原子の配置を推測します。

核磁気共鳴分光法では、環境により信号が少しずつずれる「化学シフト」という値が現れます。この化学シフトが、原子がどのような電子環境にあるかを教えてくれるのです。

装置と測定の流れ

NMRスペクトロメータには大きな磁石（通常は超電導磁石）、信号を受信するコイル、そして測定を制御する装置があります。試料は一般に溶媒と一緒に管に入れられ、デオタボライド溶媒（例：CDCl3 や D2O）に溶かして測定します。測定は主に以下の流れです。

1) 試料を適切な溶媒に溶かし、NMRチューブに入れる。

2) 磁場を安定させ、周波数を適切に設定する。

3) ラジオ波を照射して核を励起し、信号を検出する。

4) 得られたスペクトルを読み解き、原子の配置や結合状態を推定する。

1H NMRと 13C NMRが特に基本的な手法として使われます。水素原子の信号は一般に0〜12 ppm程度の範囲、炭素原子の信号は約0〜220 ppm程度で現れます。

用途と実例

NMRは有機化合物の構造決定に最もよく用いられます。合成した化合物の立体配置や、薬品の純度検査、材料の分子構造の解明など、さまざまな場面で活躍します。非破壊的な分析手法で、試料を壊さず情報を得られる点が大きなメリットです。

実際の例として、エタノール（CH3–CH2–OH）の1H NMRを考えてみましょう。水素原子の周囲の電子環境が3つのグループに分かれるため、信号は3つの特徴的なピークとして現れます。さらに積分という情報から、各グループに属する水素の数を知ることができます。これらの情報を組み合わせると、分子式から実際の構造へと絞り込むことができます。

以下の表はNMRで得られる代表的な情報と意味を簡単に整理したものです。

情報の種類	意味
化学シフト（ppm）	原子環境の違いを数値で表す指標。化学的結合状態や電子分布によりずれる。
積分（面積比）	同一信号に対応する原子の数の比。分子の水素・炭素の数を推測する手がかりになる。
分裂パターン（カップリング）	隣接する原子の数によってスペクトルが分裂する。結合情報を補足してくれる。
ピークの形	動的状態や分子の環境の影響を反映することがある。

初心者のための学習ポイント

・基本は「化学シフト」「積分」「分裂パターン」の3つを押さえること。それぞれの意味と読み方を覚えると、初めての分子でも構造推定が可能です。

・データを出す際には、試料の純度と溶媒選択が重要です。溶媒ピークをうまく避ける工夫が必要です。

・実験の前には、安全と機材の取り扱いを確認しましょう。高磁場を扱う機材は慎重さが求められます。

核磁気共鳴分光法の同意語

核磁気共鳴分光法: 物質の原子核が磁場で共鳴する現象を利用して、分子構造・化学環境・動的情報を解析する分析手法。英語では Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy に相当します。
NMR分光法: NMRを用いた分光を行う方法の略称で、分子の構造決定や同定に広く用いられます。
核磁気共鳴法: 核磁気共鳴現象を用いた分析・測定の総称。分光を指す場合は“分光法”とセットで使われることが多いです。
核磁気共鳴分析: NMRを用いて化学構造・組成・物性を分析する目的の表現。分光を含む研究・解析の幅広い文脈で使われます。
核磁気共鳴測定法: NMR信号の取得・測定を目的とする手法を指します。測定プロセスや実験設計の文脈で用いられます。
核磁気共鳴スペクトロスコピー: NMRを用いた分光測定を指す表現。英語表現の音写として使われることがあります。
NMRスペクトロスコピー: NMRによる分光測定を表す語。NMR分光法の一形態・略称として用いられます。
核磁気共鳴分光技術: NMR分光の技術領域・手法全般を指す語。研究開発や技術解説で用いられます。
核磁気共鳴分光技法: NMR分光の具体的な技法・手法を指す語。実験操作や技術的解説で使われます。
NMR法: NMRを用いた分析・測定の総称。教育・研究の場で広く使われる略称です。

核磁気共鳴分光法の対義語・反対語

電子スピン共鳴分光法: NMRは核のスピンの遷移を磁場下で観測しますが、電子スピン共鳴分光法（ESR）は電子のスピン遷移を観測する別の磁気共鳴手法です。対象となるスピン種が異なり、測定できる情報・感度・用途も異なります。
赤外分光法: 分子の振動エネルギーの遷移を赤外線の吸収で測定する手法で、核磁気共鳴分光法とは全く別の原理です。結合の種類や結晶構造の変化を知るのに適していますが、NMRが提供する局所的な化学環境の情報とは異なる観点を提供します。
紫外可視分光法: 電子のエネルギー遷移を利用して物質の吸収特性を測る分光法で、NMRとは異なる原理・情報軸を扱います。主に電子構造や濃度の推定に用いられます。
ラマン分光法: 光の散乱を利用して分子振動・回転情報を得る分光法。NMRと異なる選択規則・感度で情報を取得するため、分子の結合様式や対称性の情報を補完します。
光電子分光法: 光を用いて材料の電子を放出させ、その運動エネルギーを測定して電子構造を推定する分光法。核磁気共鳴とは全く別の原理で、電子エネルギーの情報を主に扱います。
質量分析: 質量と組成を測る分析法で、直接的な分光法ではありませんが、分光データの代替・補完として使われます。NMRとは異なる物理原理で物質の分子情報を得る手法です。