Techniky přenosu polarizace cross -polarizace a spinová difuse

Podobné dokumenty
Autor: martina urbanová, jiří brus. Základní experimentální postupy NMR spektroskopie pevného stavu

Jiří Brus. (Verze ) (neupravená a neúplná)

Homonukleární 1 H- 1 H korelační experimenty

spinový rotační moment (moment hybnosti) kvantové číslo jaderného spinu I pro NMR - jádra s I 0

Metody spektrální. Metody molekulové spektroskopie NMR. Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti

Nukleární Overhauserův efekt (NOE)

ZÁKLADNÍ EXPERIMENTÁLNÍ

Anizotropní interakce v pevných látkách (CSA, DC, MAS, dipolární dekaplink)

Nukleární Overhauserův efekt (NOE)

(9) X-X a X-Y korelace zvýšení spektrálního rozlišení

12.NMR spektrometrie při analýze roztoků

2D NMR spektroskopie v pevné fázi spinová difuze a separace lokálních polí

OPVK CZ.1.07/2.2.00/

Naše NMR spektrometry

Jiří Brus. (Verze ) (neupravená a neúplná)

Seminář NMR. Mgr. Zdeněk Moravec, Ph.D.; Ústav chemie, PřF MU,

interakce t xx A2 A1, A4

Jiří Brus. (Verze ) (neupravená a neúplná)

NMR spektroskopie pevného stavu

Vznik NMR signálu a jeho další osud.

Jiří Brus. (Verze ) (neupravená a neúplná)

Základy NMR 2D spektroskopie

Vznik NMR signálu a jeho další osud.

Dynamické procesy & Pokročilé aplikace NMR. chemická výměna, translační difuze, gradientní pulsy, potlačení rozpouštědla, NMR proteinů

Úvod do strukturní analýzy farmaceutických látek

Vznik NMR signálu a jeho další osud.

Jiří Brus. (Verze ) (neupravená a neúplná)

Úvod do strukturní analýzy farmaceutických látek

LEKCE 7. Interpretace 13 C NMR spekter. Využití 2D experimentů. Zpracování, výpočet a databáze NMR spekter (ACD/Labs, Topspin, Mnova) ppm

Dekapling, koherentní transfer polarizace, nukleární Overhauserův jev

projekce spinu magnetické kvantové číslo jaderného spinu - M I

LEKCE 2b. NMR a chiralita, posunová činidla. Interpretace 13 C NMR spekter

Experimentální data pro určení struktury proteinu

Jiří Brus. (Verze ) (neupravená a neúplná)

NMR spektroskopie Instrumentální a strukturní analýza

Heteronukleární korelační experimenty

Modulace a šum signálu

LEKCE 3b. Využití 2D experimentů k přiřazení složitější molekuly. Zpracování, výpočet a databáze NMR spekter (ACD/Labs, Topspin, Mnova) ppm

Základy Mössbauerovy spektroskopie. Libor Machala

Praktické příklady měření a interpretace chemické é výměny a relaxací. rychlostních konstant k. Měření

Struktura a dynamika proteinů a peptidů

PRINCIPY A APLIKACE VÍCEROZMĚRNÉ NMR SPEKTROSKOPIE TUHÉHO STAVU V PŘÍRODNÍM IZOTOPOVÉM SLOŽENÍ

Měření a interpretace NMR spekter

Relaxace jaderného spinu

Zobrazování. Zdeněk Tošner

SPEKTROSKOPIE NUKLEÁRNÍ MAGNETICKÉ REZONANCE

Elektromagnetické záření. lineárně polarizované záření. Cirkulárně polarizované záření

NMR spektroskopie. Úvod

ZÁKLADY SPEKTROMETRIE NUKLEÁRNÍ MAGNETICKÉ REZONANCE

NMR spektroskopie rádiové frekvence jádra spinovou rezonancí jader spinový moment lichý počet

Chemická výměna. K ex K B

COSY + - podmínky měření a zpracování dat ztráta rozlišení ve spektru. inphase dublet, disperzní. antiphase dublet, absorpční

Relaxace II. a chemická výměna

Korelační spektroskopie jako základ multidimensionální NMR spektroskopie

Nukleární magnetická rezonance (NMR)

Přednáška IX: Elektronová spektroskopie II.

Elektronika 2. Vysoká škola báská - Technická univerzita Ostrava Fakulta elektrotechniky a informatiky. Píklady P1 až P8

Skoro každý prvek má nějaký stabilní isotop s nenulovým spinem. (Výjimky: Ar, Tc, Ce, Pm)

Analýza směsí, kvantitativní NMR spektroskopie a využití NMR spektroskopie ve forenzní analýze

Magnetická rezonance (3)

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti LC-NMR 1. Jan Sýkora

Magnetická rezonance (3)

Optické spektroskopie 1 LS 2014/15

NUKLEÁRNÍ MAGNETICKÁ REZONANCE

a. Základní postup p i ovládání NMR spektrometru pevného stavu b. Nastavení a optimalizace základních parametr c. Zpracování spektra

Dvourozměrná NMR spektroskopie metody

O Minimální počet valencí potřebných ke spojení vícevazných atomů = (24 C + 3 O + 7 N 1) * 2 = 66 valencí

Fyzika atomového jádra

Laserová technika prosince Katedra fyzikální elektroniky.

Laboratoř NMR Strukturní analýza a 2D NMR spektra

Nukleární magnetická rezonance (NMR)

NMR SPEKTROSKOPIE PRO CHEMIKY

Metody nelineární optiky v Ramanově spektroskopii

PRAKTIKUM IV. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK

Vznik a šíření elektromagnetických vln

doc. Ing. Richard Hrabal, CSc. Ing. Hana Dvořáková, CSc. RNDr. Jan Lang, PhD. Číslo dveří A 42, telefon 3805,

Operační zesilovač, jeho vlastnosti a využití:

Spektrální metody NMR I. opakování

Základy nukleární magnetické rezonance

magnetizace M(t) potom, co těsně po rychlé změně získal vzorek magnetizaci M 0. T 1, (2)

Fotonásobič. fotokatoda. typicky: - koeficient sekundární emise = počet dynod N = zisk: G = fokusační elektrononová optika

Laserové technologie v praxi I. Přednáška č.1. Fyzikální princip činnosti laserů. Hana Chmelíčková, SLO UP a FZÚ AVČR Olomouc, 2011

LEPTONY. Elektrony a pozitrony a elektronová neutrina. Miony a mionová neutrina. Lepton τ a neutrino τ

Využití NMR spektroskopie pro studium biomakromolekul RCSB PDB

( ) C ( ) C ( ) C

Fyzika IV. 1) orbitální magnetický moment (... moment proudové smyčky) gyromagnetický poměr: kvantování: Bohrův magneton: 2) spinový magnetický moment

Experiment s FM přijímačem TDA7000

Časově rozlišená fluorescence

Univerzita Karlova v Praze Matematicko-fyzikální fakulta BAKALÁŘSKÁ PRÁCE. Jan Matoušek

Molekulární dynamika vody a alkoholů

Magnetická rezonance. Biofyzikální ústav LF MU. Projekt FRVŠ 911/2013

AUTOMATIZOVANÝ KONTROLNÍ SYSTÉM PRO DETEKCI PODPOVRCHOVÝCH VAD V ŽELEZNIČNÍCH KOLEJNICÍCH. Základní údaje. Kontaktní osoba v závodě 2003 tel.

Laserová technika prosince Katedra fyzikální elektroniky.

r Odvoď te přenosovou funkci obvodů na obr.2.16, je-li vstupem napě tí u 1 a výstupem napě tí u 2. Uvaž ujte R = 1Ω, L = 1H a C = 1F.

Úvod Základy Fyzika MRI. Magnetická rezonance. J. Kybic, J. Hornak 1, M. Bock, J. Hozman, P.Doubek. 1

Základní informace o nabídce společnosti. Ing. Vladimír Kampík

Magneticky měkké materiály

Strukturní analýza. NMR spektroskopie

Mezony π, mezony K, mezony η, η, bosony 1

Transkript:

(3) jiri brus Techniky přenosu polarizace cross -polarizace a spinová difuse laboratory frame, spin rotating frame laboratory frame, spin Ω H B H ω, ω, ω 0, B H ω 0, Ω C B C ω B 0,, 0 ω B, B C B B,, Zvýšení citlivosti NMR experimentu Problém relaxace ) Absorpce rf záření není doprovázena spontánní emisí. ) Disipace je vynucena fluktuacemi lokálních magnetických polí. 3) Vniřní molekulární pohyb je u krystalických systémů velmi omezený. 4) Relaxační časy izotopicky řídkých jader v řádech minut a hodin. Problém malé polarizovatelnosti nucleus natural abundance max. enhancement factor C. % 4 5 N 0.37 % 0 9 4.70 % 5 3 P 00 %.5 ADEQUATE H: d d4 d4 d4 d4 d4 d4 d d C: d3 d3 d0 d d G z:

Historie Hahnovi experimenty (950-96) FD Cross polarization 39 K: 35 Cl: Erwin. L. Hahn *9 pin echo ( ω ω 0) K B K ClB Cl 80 ±y t t Hahn, E. L., pin echoes, Phys. Rev., 80, 580-594 (950). Hahn, E. L., Free nuclear induction, Physics Today, Nov. (953), pp. 4-9. Hartmann.R., Hahn E.L. Nuclear Double Resonance in Rotating Frame, Phys. Rev. (96); 8: 04. Křížová-polarizace 97 Zvýšení citlivosti NMR experimentu Pines A., Gibby M.G., Waugh J.. Proton-Enhanced Nuclear nduction pectroscopy. A Method for High Resolution NMR of Dilute pins in olids, J. Chem. Phys. (97); 56: 776. Alex Pines *945 ( ω ω ) Zvýšení citlivosti až 000-krát 0 H B H CB C ) Polarizace izotopicky hojných jader. ) nížení spinové teploty jader v rotující soustavě souřadné. 3) Ustavení kontaktu mezi a spinlock a HH kontakt. 4) Detekce magnetizace při současném dekaplinku. Adamantan

Křížová-polarizace 976 Zvýšení citlivosti NMR experimentu chaefer J., tejskal E..J. C NMR of Polymers pinning at Magic Angle, J. Am. Chem. oc. (976); 98: 03. J. chaefer Zvýšení citlivosti až 000-krát ) Polarizace izotopicky hojných jader. ) nížení spinové teploty jader v rotující soustavě souřadné. 3) Ustavení kontaktu mezi a spinlock a HH kontakt. 4) Detekce magnetizace při současném dekaplinku. Dipolární kontakt a přenos polarizace Dipolární kontakt Tepelný kontakt H: z C: z Magnetizace proudí z vysoce polarizovaných systémů do systémů málo polarizovaných Teplo teče z horkého objektu do objektu s nízkou teplotou

Přenos polarizace v homonukleárním systému H Flip-flop přechody Heteronukleární -/ systém -/ θ 500 MHz / ω >> ω 5 MHz / H r, Homonukleární systém -/ -/ Hˆ µ h ( 3cos θ )( 3ˆ ˆ ˆ ) 0 ˆ D 3 z z 4π r, ω ω / / flip-flop -/ -/ / + + / Hˆ D ( + + ) ˆ ˆ x x y y z z + + i ; x y i x y + + ( 3cos θ ) ( ˆ ˆ ( + ) µ 0 h 3 z z 4π r, H- H pinová výměna (difuse) Výběr a přenos magnetizace 0 ms 50 ms 00 ms NH 3 + CH Glycin Rychlost spinové výměny: M ( r, t) D M ( r, t) + D M ( r, t) + D M ( r, t) t x x y y z z Velikost domény dispergované složky A : B / ε s d A Dtm f π 00 ms 8 6 4 0 8 6 4 ppm tanovení spin-difusního koeficientu z pološířky: π ln ν D r rig / D [ ] / mob r α ν / 6 mob + mob + 6 8. 0 5 D T 0.007 D 4.4 0 T 0. 6

Přenos polarizace v heteronukleárním systému laboratory frame, spin rotating frame laboratory frame, spin Ω H B H ω 0, 500 MHz ω, ω, 5 MHz ω 0, B H ω B 0,, 0 ω B, Ω C B C B B,, B C Přenos polarizace - experimentální uspořádání Ω H B H H z z B H C Ω C B C ω B r 0 B C z flip-flop -/ -/ + + / / B B,, Polarizace izotopicky hojných jader. nížení spinové teploty jader v rotující soustavě souřadné. Ustavení kontaktu mezi a spin-lock a HH kontakt. Detekce magnetizace při současném dekaplinku.

Cross polarizace zesílení signálů Porovnání a P/MA NMR experimentu 4 min Elastin, N56, čas 0 min 50 00 50 ppm P hod mvastatin, N64, čas 3 min 50 00 50 ppm Polyethylen, N8, čas 5 min 35 30 5 ppm Dynamika cross -polarizace Výstavba NMR signálu C /MA NMR Glycin, C a Ca signály Kombinovaná výstavbová křivka uhlíkové magnetizace Pokles protonové magnetizace - T r 90 H: Výstavba cross-polarizace - T C: Typické hodnoty 00 ms až 0 ms Delší doba vyžaduje snížení výkonů obou rf polí - pozor na poškození sondy

Dynamika cross -polarizace Výstavba NMR signálu Vhodné okolnosti pro provedení experimentu: T r >> T Nevhodné okolnosti pro provedení experimentu: T r << T H: C: C: Kontaktní doba - praktické aspekty C /MA NMR Krátká kontaktní doba T (~500 µs): detekce především jednotek s přímo vázanými protony, (-CH 3, -CH -, >CH-) Dlouhá kontaktní doba T (> - ms): kvartérní uhlíky (>C<, -C-, substituované aromáty,...) Dlouhá kontaktní doba T (> - ms): systémy s vysokou vnitřní pohyblivostí krátké T r : systémy s paramagnetickými příměsmi, vysoká pohyblivost Dynamika cross -polarizace C /MA NMR C /MA NMR Dlouhá kontaktní doba ms 80 60 40 0 00 80 60 40 ppm 80 60 40 0 00 80 60 40 ppm Krátká kontaktní doba 0, ms C MA NMR H N CH CH CH CH NH CH 3 CH 3 n- 80 60 40 0 00 80 60 40 ppm 80 60 40 0 00 80 60 40 ppm

Dynamika a selektivní experimenty C /MA NMR Decoupling (TPPM) Amorfní + Krystalická fáze C C5 C C3 C4 C MA NMR t Jednopulsní experiment s krátkou opakovací prodlevou pouze amorfní složky Amorfní fáze ac gc5 ac5 Krystalická fáze gc gc gc3c4 ac3c ac4 C /MA NMR T filtr 40 30 ppm 90 ±y -x C: t Decoupling (TPPM) t experiment s T filtrem pouze krystalické složky Praktické aspekty: optimalizace C: Citlivý k nastavení HH podmínky Citlivý na MA - C-CH -NH 3 + B B,, P3,5 ms P3 4,6 ms P5 ms 800 Hz PL 5,5 db PL 4 db PL 0,7 db Dn 35 Hz Dn 53 Hz C a : Citlivý k nastavení dipolárního dekaplinku 40 0 00 80 60 40 0 00 80 60 40 0 0-0 ppm

Praktické aspekty: optimalizace Glycin- C α Glycin- C a.u..4..0 B B,, a.u..4..0 0.8 0.8 0.6 0.4 0. 0.0 Do frekvence rotace cca. 5-7 khz 0.6 0.4 0. 0.0 80 85 90 95 00 05 0 5 0 5 30 35 sec Výkon B pole Široké a ploché maximum HH podmínky 80 85 90 95 00 05 0 5 0 5 30 35 sec Výkon B pole a.u..4..0 0.8 0.6 0.4 0. 0.0 5 0 5 30 35 40 45 50 55 60 65 70 sec Výkon B pole B B ± nω,, Pro MA frekvence rotace větší jak 8 khz Rotační maxima!!! r a.u..4..0 0.8 0.6 0.4 0. 0.0 5 0 5 30 35 40 45 50 55 60 65 70 sec Výkon B pole Praktické aspekty: optimalizace HH//MA NMR khz RAMP//MA NMR khz 0 4 5 6 7 8 9 pl in db

Křížová-polarizace 97 Alex Pines *945 ouhrn Nízká citlivost ss-nmr experimentů e ac x la re Hartman-Hahnova podmínka 90 ±y 39K: 35Cl: ( ω ω 0) H BH C BC Dipolární kontakt a flip-flop přechody Dynamika olid-state NMR and. při vysokých frekvencích MA a B0 polích ptimalizace experimentů a.u..4..0 y Gl 90 ±y 0.8 0.6 0.4 0. 0.0 80 85 90 95 00 05 0 5 0 5 30 35 sec 40 0 00 80 60 40 0 00 80 60 40 0 0-0 ppm P -C P M RA