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

Podobné dokumenty
Chemická výměna. K ex K B

Relaxace II. a chemická výměna

Nukleární Overhauserův efekt (NOE)

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

Nukleární Overhauserův efekt (NOE)

Relaxace jaderného spinu

OPVK CZ.1.07/2.2.00/

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

SPEKTROSKOPIE NUKLEÁRNÍ MAGNETICKÉ REZONANCE

Úvod do strukturní analýzy farmaceutických látek

NMR spektroskopie. Úvod

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

Naše NMR spektrometry

Techniky přenosu polarizace cross -polarizace a spinová difuse

Měření a interpretace NMR spekter

BAKALÁŘSKÁ PRÁCE. Univerzita Karlova v Praze Matematicko-fyzikální fakulta. Veronika Deckerová

Nukleární magnetická rezonance (NMR)

12.NMR spektrometrie při analýze roztoků

Relaxace, kontrast. Druhy kontrastů. Vít Herynek MRA T1-IR

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

NMR spektroskopie Instrumentální a strukturní analýza

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

Experimentální data pro určení struktury proteinu

Úvod do strukturní analýzy farmaceutických látek

Postup při interpretaci NMR spekter neznámého vzorku

ATOMOVÁ SPEKTROMETRIE

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

ZÁKLADNÍ EXPERIMENTÁLNÍ

Základy NMR 2D spektroskopie

Spektra 1 H NMR. Velmi zjednodušeně! Bohumil Dolenský

ZÁKLADY SPEKTROMETRIE NUKLEÁRNÍ MAGNETICKÉ REZONANCE

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

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

Spektrální metody NMR I. opakování

LEKCE 1b. Základní parametry 1 H NMR spekter. Symetrie v NMR spektrech: homotopické, enantiotopické, diastereotopické protony (skupiny)*

Diskutujte, jak široký bude pás spojený s fosforescencí versus fluorescencí. Udělejte odhad v cm -1.

Význam interakční konstanty, Karplusova rovnice. konfigurace na dvojné vazbě a na šestičlenných kruzích konformace furanosového kruhu TOCSY

PODĚ KOVÁNÍ. Prohlašuji, že jsem svou diplomovou práci napsala samostatně a výhradně s použitím citovaných pramenů. Souhlasím se zapůjčováním práce.

Elektromagnetické záření. lineárně polarizované záření. Cirkulárně polarizované záření

Nukleární magnetická rezonance (NMR)

Jiří Brus. (Verze ) (neupravená a neúplná)

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

Přednáška IX: Elektronová spektroskopie II.

Anizotropie fluorescence

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

Základní parametry 1 H NMR spekter

Interakce fluoroforu se solventem

Využití NMR spektroskopie pro studium biomakromolekul RCSB PDB

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

Využití magneticko-rezonanční tomografie v měřicí technice. Ing. Jan Mikulka, Ph.D. Ing. Petr Marcoň

Optické spektroskopie 1 LS 2014/15

Význam interakční konstanty, Karplusova rovnice

Laboratoř NMR Strukturní analýza a 2D NMR spektra

Program. Materiály ke studiu NMR. Data, Soubory. Seminář z Analytické chemie B. \\PYR\SCRATCH\

ATOMOVÁ SPEKTROMETRIE

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

Metody pro studium pevných látek

Fyzika IV Dynamika jader v molekulách

Laserová technika prosince Katedra fyzikální elektroniky.

Jiří Brus. (Verze ) (neupravená a neúplná)

Magnetická rezonance (2)

Univerzita Karlova v Praze Matematicko-fyzikální fakulta DIPLOMOVÁ PRÁCE. Petr Dvořák

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

Zobrazování. Zdeněk Tošner

Jiří Brus. (Verze ) (neupravená a neúplná)

Úvod do laserové techniky KFE FJFI ČVUT Praha Michal Němec, Plynové lasery. Plynové lasery většinou pracují v kontinuálním režimu.

Vznik NMR signálu a jeho další osud.

interakce t xx A2 A1, A4

projekce spinu magnetické kvantové číslo jaderného spinu - M I

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

Vznik NMR signálu a jeho další osud.

NUKLEÁRNÍ MAGNETICKÁ REZONANCE

Techniky měření a interpretace NMR spekter. Bohumil Dolenský VŠCHT Praha místnost A28 linka 4110

Úvod do laserové techniky

Dekapling, koherentní transfer polarizace, nukleární Overhauserův jev

Poznámky k Fourierově transformaci

Kvantová fyzika atomárních soustav letní semestr VIII. KOTLÁŘSKÁ 23. DUBNA 2014

Dolenský, VŠCHT Praha, pracovní verze 1

Měření a interpretace NMR spekter

Korelační spektroskopie jako základ multidimensionální NMR spektroskopie

Strukturní analýza. NMR spektroskopie

LEKCE 2a. Interpretace 13 C NMR spekter. NMR a chiralita, posunová činidla. Zpracování, výpočet a databáze NMR spekter (ACD/Labs, Topspin, Mnova)

Od kvantové mechaniky k chemii

Dvourozměrná NMR spektroskopie metody

KOMPLEXY EUROPIA(III) LUMINISCENČNÍ VLASTNOSTI A VYUŽITÍ V ANALYTICKÉ CHEMII. Pavla Pekárková

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

NMR SPEKTROSKOPIE PRO CHEMIKY

Přednášky z lékařské biofyziky Biofyzikální ústav Lékařské fakulty Masarykovy univerzity, Brno

Jiří Brus. (Verze ) (neupravená a neúplná)

Proč studovat hvězdy? 9. 1 Úvod Energetické úvahy Zjednodušení použitá při konstrukci sférických modelů Model našeho Slunce 15

BAKALÁŘSKÁ PRÁCE. MUDr. Antonín Škoch, Ph.D. Měření příčné relaxace metodami spinového echa. Univerzita Karlova v Praze Matematicko-fyzikální fakulta

Základní parametry 1 H NMR spekter

PRAKTIKUM II Elektřina a magnetismus

jádro a elektronový obal jádro nukleony obal elektrony, pro chemii významné valenční elektrony

Stereochemie 7. Přednáška 7

Přehled veličin elektrických obvodů

Symetrie v NMR spektrech: homotopické, enantiotopické, diastereotopické protony (skupiny)*

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

Transkript:

Praktické příklady měření a interpretace chemické é výměny a relaxací A. Chemická výměna 1. Dynamická NMR - teplotně závislá 1D spektra. Výměnná spektroskopie - EXY (EXchange pectroscopy) Měření rychlostních konstant k Rychlost reakce závisí na G reakce, které je teplotně závislé. Rychlost reakce se zvýší při zvyšování teploty T. NMR spektra budou vypadat takto: B. Měření pohyblivosti pomocí 13 C relaxací T T C Při koalescenční teplotě se rychlost o výměny k mezi jednotlivými stavy stává srovnatelná s rozdílem chemických posunů (v Hz), při při T c : c : k = π(δν)/ Chemická výměna ovlivňuje jak posun, tak tvar signálu a tedy má vliv na příčnou relaxaci

diast ereotopic H diast ereotopníh ch chiral(hel irální(heli tudium rotační bariéry kolem vazby aromát- karben η -chelatovaný (N,N-diallylamino)(aryl)karben wolframu 3 4 6 5 A B C b c rozpouštědlo: CDCl 3, 500 MHz zabržděná rotace o-ph 308 K diastereotopní H chirální (helikální) 98 K 88 K Motivace: tanovení původu bariéry rotace ze dvou předpokládaných možností: 73 K 1) sterická interakce mezi aromatickým kruhem a karbenovou částí, ) překryv aromatického π-systému s elektronově chudým karbenovým uhlíkem, který způsobuje zvýšení řádu vazby. 3,5 4,6 63 K 43 K B A C b c a Hana Dvořáková, Tomáš Tobrman, Dalimil Dvořák, MC Taipei 001

Praktické aspekty měření Měří se základní 1D homonukleární spektra při různých teplotách. Metodicky velmi jednoduché. Je nutné zajistit: přesnou kalibraci teploty (standardní vzorek MeH 00-300 K, ethylenglykol 330-450 K), stejně kvalitní naladění magnetu v celém rozsahu teplot. nutný vysoký poměr signál/šum. Zpracování spekter a výpočty (pokrač.) Rychlostní konstanty chemické výměny se získají fitováním pološířek a poloh příslušných rezonancí (např. program g-nmr). U pomalé výměny: ν = k/π, v přechodné oblasti je závislost složitá. právné nafitování signálů je překvapivě moc citlivé na kvalitu zpracování spekter!!! Zpracování spekter a výpočty co je jednodušší měření, o to jsou těžší výpočty. Nezbytné je velmi pečlivé zpracování spekter: Fourierova transformace - bez LB a jiných apodizací, fázování, kvalitní odečtení pozadí (baseline correction) Získají Získajíse se rychlostní konstanty při při každé každé měřicí měřicí teplotě. teplotě. k -1 [s ] 300 50 00 150 100 50 0 69 79 89 99 309 T [K]

Důležité poznámky: 308 K 98 K 88 K 73 K Relativné přesně se rychlostní konstanty získají jen při teplotách, kdy je rozšíření čáry >> než přirozená šířka čáry (bez chemické výměny), tj. v relativně malém rozmezí kolem teploty koalescence. Přirozená šířka čáry není a priori známa -může se mezi jednotlivými signály lišit. A navíc se mění s teplotou, což běžný výpočet zanedbává. k -1 [s ] 300 50 00 150 100 50 0 69 79 89 99 309 k = k T B h e H RT - + T [K] R 63 K 43 K G aktivační volná energie ( G = H -T ) H aktivační enthalpie aktivační entropie k B h R T Boltzmannova konstanta 1.3805 x 10-4 J/K Planckova konstanta 6.656 x 10-3 4Js univerzální plynová konstanta 8.3144 J/K/mol teplota v K

Výsledek bdobná měření byla provedena pro různě substituované (R) deriváty. Konformační výměna v kalix[4] [4]arenech A 4 3 1 1 Pr Pr Pr Pr 1-3 Tetrapropoxythiakalix[4]aren - konický konformer, 1 H spektrum v C D Cl 4, teplota 373 K electron acceptors electron donors R Η kj/mol J/mol/K G 98 kj/mol CF 3 81.8 ± 9.5 53.0 ± 17 66.5 C CH 3 73.4 ±.5 0.1 ± 4.4 67.7 H 59.8 ± 4.5 9.0 ± 8. 6.5 Cl 55.8 ± 1. -18.6 ±. 61.4 CH 3 49.1 ± 1.6-34. ± 3.0 59.3 CH 3 39.6 ±.5-50.7 ± 4.8 54.7 Bráněná rotace je enthalpicky řízená reakce. Měření různých derivátů prokázalo, že bariéra rotace je vyšší pro substituenty, které jsou akceptory elektronů. Původ bariéry rotace je tedy sterická interakce mezi aromatickým kruhem a karbenovou částí. B Pr Pr Pr Pr Pr Pr Pr Pr dpovídá spektrum statické struktuře A nebo dynamické rovnováze B?

343 K D EXY (EXchange pectroscopy) 90 90 90 t 1 t m F E E F E,F E F 33 K 3,5 4 pektra při nižších teplotách dokazují, že se jedná o dynamickou rovnováhu B. Počet signálů ve spektru souvisí se symetrií molekuly - čím vyšší symetrie, tím větší počet degenerovaných signálů. inverze Během směšovacího času času t m dochází k přenosu magnetizace vlivem chemické výměny. V D spektru jsou v obou dimenzích chemické posuny, mezi vyměňujícími se spiny jsou krospíky. Velikost krospíků závisí na rychlosti chemické výměny. ekvence je totožná s NEY - ve spektru budou též krospíky v důsledku NE. Ha Hb Hb δ (f 1 ) 5 F E 4 3 E F Hc Hc Ha Pr Pr Pr Pr Pr Pr Pr Pr chemická výměna mezi polohami E F δ (f ) Poznámka: 1D EXY je totožná s 1D NEY (diferenční NE). Výběr 1D nebo D sekvence je dán jen počtem počtem krospíků, které chceme analyzovat - v 1D excitujeme jediný signál jako zdroj chemické výměny, ve D sekvenci takto slouží všechny signály.

EXY - výměnná spektroskopie EXY - výměnná spektroskopie - pokrač. Měření rychlosti chemické výměny analýzou pološířek v 1D spektrech je komplikováno náhodným překryvem aromatických signálů kruhů E. Proto je výhodnější EXY (v tomto případě D). 5 F E 4 3 E1 F1 F1 -E1 E1 F1 F1 -E1 Pr Pr Pr Pr F3,5-E F4-E E F3,5-F4 F4 F3,5-E F4-E E F3,5 F3,5-F4 F3,5 Toto spektrum: 37.5 K, t m = 00 ms Krospíky: chemická výměna: F3,5-E, F4-E, F1 -E1 NE: F3,5-F4 F4 Integrace krospíků i diagonálních píků ve D spektru: Diagonální píky vždy slouží jako reference. Pro stanovení rychlosti chemické výměny A B potřebujeme relativní velikost krospíku I(A-B) vzhledem k velikosti I(A) (zdroje ch. výměny). Krospíky, symetrické vzhledem k diagonále, jsou vždy stejné (pokud ne, je to artefakt) I(A-B) = I(B-A). Můžeme použít jen dobře separované signály (signál E je nepoužitelný!)

EXY - výměnná spektroskopie - pokrač. Změříme spektra pro několik hodnot směšovacího času t m. becně (tj. v případě nesymetrické výměny, ([A] [B]) (I(A) I(B)) jsou rychlostní konstanta dány: I(A-B) / I(A) = k(a B) * t m I(A-B) / I(B) = k(b A) * t m Tento vzorec platí jen pro počáteční nárůst, který je lineární. dchylka od linearity je způsobena členy s vyššími mocninami t m (t m, t m3, t m4, ), které jsou pro dostatečně malé t m zanedbatelné (tzv. spinová difúze). EXY - výměnná spektroskopie - pokrač. V našem případě je chemická výměna symetrická ([E]=[F]) a tedy jako reference postačí diagonální signály F a nepotřebujeme překývající se aromatické signály E. k(e F) =.51 s -1 Podobně se změří rychlostní konstanta při jiných teplotách a spočítají se aktivační parametry. 8 I(A-B) / I(A) Inte nz ita 0.6 0.5 0.4 0.3 0. 0.1 F3,5 - E E-F3,5 F4-E E-F4 rychlostní konstanta (s -1 ) 7 6 5 4 3 1 0 5 30 35 40 45 50 teplota (K) 0 0 0.05 0.1 0.15 0. 0.5 směšovací čas I(A-B) = F3,5-E; F4-E I(A) = F3,5; F4 směšovací časy: 10, 0, 50, 100, 00 ms G H = 56.0 kj/mol aktivační volná energie při 337 K = 43.7 kj/mol aktivační enthalpie = -51 J/mol/K aktivační entropie

rovnání EXY a měření pološířek signálu +EXYje přesnější než měření pološířek signálu, + EXY nevadí složitá reakční schémata, - EXY je mnohem pracnější - pro jeden bod teplotní závislosti je třeba změřit řadu spekter (třeba 5), x obě metody pokrývají rozdílný rozsah rychlostí chemických výměn: EXY - pomalá výměna, která příliš nerozšiřuje čáry (nesmí docházet k překryvu), měření pološířek je nejpřesnější, když chemická výměna rozšiřuje čáru maximálně, tj. v oblasti koalescence (oblast přechodu mezi pomalou a rychlou výměnou). = Z hlediska časových režimů chemické výměny jsou tyto metody komplementární. = Měření rychlé výměny, která znatelně nerozšiřuje signál je obtížné. Pomoci může měření relaxační doby T.

Případ, kdy je použití EXY nezbytné: komplikovanější reakční schéma. EXY - výměnná spektroskopie - pokrač. Chemická výměna konformérů tetraethyletheru thiakalix[4]arenu. 1,3-alt (A) k AP k PA paco (P) k PC k CP k CP k PC k CC k CC pinched cone (C) Různé konformery mají různou koncentraci a symetrii - výměna proto vesměs není symetrická. Jednotlivé rychlostní konstanty jsou odlišné (celkem 5 různých konstant). EXY - výměnná spektroskopie B 4 5 A 3 C paco 1,3-alt-3 1' ' CHCH3 cone cone-1, paco-a3 X paco-a1 paco-c4, paco-b3 1,3-alt-4 paco-b4 paco-c1 paco-c3 paco-a4 paco-a5 cone-3 cone-4 // 1,3-alt 1,-alt 1,3-alt-1 paco-a1 paco-b1 paco-c // paco-a cone- 1,3-alt- paco-b 1 H spektrum tetraethoxythiakalix[4]arenu v CDCl 3 při 303 K. Koncentrace jednotlivých konformérů jsou různé, vzájemně se vyměňující se signály mají rozdílnou míru degenerace. Je to nesymetrická chemická výměna.

EXY - výměnná spektroskopie 1,3-alt-3 paco-a5 paco-a3 paco-b3 paco-c3 paco-c4, paco-b4 paco-a4 1,3-alt-4 EXY - výměnná spektroskopie Závislost relativní intenzity krospíků na směšovacím čase. 0,06 intenzita 0,05 0,04 0,03 0,0 0,01 paco C 3,5-1,3-alt 3,5 paco A 3,5-1,3-alt 3,5 paco B 3-1,3-alt 3,5 paco B 5-1,3-alt 3,5 paco B 4-1,3-alt 4 fit 0 0 0,5 1 1,5 směšovací čas (s) k PA = 0,038 s -1 při 98 K 1 H NEY (EXY) spektrum aromatické oblasti tetraethoxythiakalix[4]arenu v C D Cl 4 při 98 K, t m = 1.5 s. Kladné píky (červené) = diagonála a chemická výměna, záporné píky (modré) = NE. Koncentrace jednotlivých konformérů jsou různé, vzájemně se vyměňující se signály mají rozdílnou míru degenerace. Je to nesymetrická chemická výměna. Ve spektru jsou vidět jen signály 1,3-alt a paco konformérů. cone je rozšířený v blízkosti koalescenční teploty chemické výměny pinched cone - pinched cone.

EXY - výměnná spektroskopie - pokrač. EXY - výměnná spektroskopie - pokrač. Při vyšší teplotě jsou v 1 H spektru pozorovatelné i signály cone konformeru. Závislost relativní intenzity krospíků na směšovacím čase 0,5 1,3-alt-4 paco-a3 paco-c4, cone-4 paco-b3 paco-b4 1,3-alt-3 paco-a5 paco-c3 cone-3,5 paco-a4 t m = 0.05 s, 363 K intenzita 0, 0,15 0,1 0,05 1,3-alt 4 - paco B 4 1,3-alt 4 - paco C 4 1,3-alt 4 - paco C 4 1,3-alt 3,5 - paco B 3; A 3,5 1,3-alt 4 - paco B 3; A 3,5 1,3-alt 3,5 - paco B 5 1,3-alt 3,5 - paco B 5 0 0 0,0 0,04 0,06 směšovací čas (s) k PA = 4,97 s -1 při 363 K Poměrně rychlou chemickou výměnu paco 1,3-alt je potřeba měřit při velmi krátkých směšovacích časech. Za těchto podmínek nejsou měřitelné krospíky v důsledku výměny paco cone.

EXY - výměnná spektroskopie - pokrač. EXY - výměnná spektroskopie - pokrač. Pro měření výměny paco cone je nutné použít mnohem delších směšovacích časů. Závislost relativní intenzity krospíků na směšovacím čase 1,3-alt-3 1,3-alt-4 paco-a3 paco-c4, cone-4 paco-b3 paco-b4 paco-a5 paco-c3 cone-3,5 paco-a4 t m = 0. s, 363 K intenzita 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0, paco B3 - cone 3,5 paco C3,5 - cone 3,5 paco B4 - cone 4 paco B4 - cone 4 skutečný počáteční build-up 0,1 0 0 0,5 1 směšovací čas (s) k PC = 0,617 s -1 při 363 K Vlivem mnohem (cca 10x) rychlejších procesů dochází k rozsáhlé spinové difúzi a počáteční lineární část výstavbové křivky prakticky neexistuje. Je vhodné/nutné použít přesný výpočet pomocí relaxační a výměnné matice - na řádcích a sloupcích jsou jednotlivé spiny, maticové prvky obsahují příslušné rychlosti chemických výměn, kros-relaxační rychlosti a na diagonále též podélné relaxační rychlosti.

EXY - výměnná spektroskopie - závěr k AP k PA k PC k CP k PC k CP k CC k CC 1,3-alt (A) paco (P) 98 K 363 K * k PA 0,038 4,97 k PC 0,617 pinched cone (C) * výměna k CC je při 363 K rychlá - pro vyhodnocení EXY ji není třeba uvažovat Závěr: Pomocí EXY lze studovat i systémy, ve kterých dochází k mnoha různým přenosům magnetizace (s odlišnými rychlostmi) vlivem NE a chemické výměny. Je potřebné matematicky rigorosní vyhodnocení (neplatí aproximace počátečního lineárního nárůstu). Užitečná jsou měření při různých teplotách. Aktivační parametry jednotlivých procesů se stanoví v různých teplotních režimech. Přitom se mění relativní rychlosti různých přenosů magnetizace.

Měření pohyblivosti pomocí 13 C relaxací Lokální pohyblivost trisacharidu melezitosy 6CH H 5 4 H g H 3 1g 1g 3 1CH H 1 f H 5 3 4 H H H g3 CH H CH H 6 5g 3 3g 5g 3f 3g 3 1f g 6g 3 f4 g 3 5f 4g 6g 4g 3 6f Lokální pohyblivost trisacharidu melezitosy Základní princip Reorientační molekulová dynamika moduluje jadernou relaxaci. Jádra 13 C v molekule cukru, která nesou přímo vázaný proton, relaxují téměř výlučně vlivem přímé dipól-dipólové interakce s tímto protonem. Experimentální metodika Měření 13 C relaxačních dob T 1, T a heteronukleárního NE při různých intenzitách magnetického pole B 0. Podmínkou je režim mimo extrémní zúžení (extreme narrowing) - musí být ωτ M 1, aby relaxační doby byly závislé na B 0. Základní pulzní sekvence: inversion recovery (T 1 ) spinové echo - CPMG (T ) měření stacionárního heteronukleárního NE f ppm 100 90 80 70 60 13 C NMR spektrum, D /DM 7/3, 303 K, 11.8 T

Metody měření relaxačních dob Inversion recovery Podélná relaxační doba T 1 návrat po inverzi (inversion recovery). Měření heteronukleárního NE heteronukleární stacionární NE mezi 13 C a 1 H pektrum 1 13 C 90 y 180 y (or x) 90 y 1 H ozařování dekapling t mix pektrum 13 C 90 y CPMG Příčná relaxační doba T - sekvence CPMG (Carr, Purcell, Meiboom, Gill) mnohonásobné spinové echo s konstantním echočasem a proměnným počtem cyklů n. 1 H dekapling NE se získá jako podíl intenzit signálů {(spektrum 1) / (spektrum )}. Maximální navýšení 13 C intenzity (tj. v režimu extrémního zúžení): NE = 1 + 0,5 γ H /γ C 3 90 y 180 y (or x) t echo / t echo / n

Lokální pohyblivost trisacharidu melezitosy Pro analýzu je nutný model pohybu molekuly jako celku a jejích částí. Jeden z nejúspěšnějších je Lipari-zabóův bezmodelový přístup ( model-free approach) Předpoklady Lipari-zabóova modelu: relaxace je modulována dvěma pohyby: globálním a lokálním oba pohyby jsou statisticky nezávislé globální reorientace je izotropní molekulární pohyb je charakterizován parametry: τ M korelační čas globálního pohybu parametr uspořádanosti (hodnota 0-1) korelační čas lokálního pohybu τ e Lipari-zabóův přístup Lokální pohyblivost trisacharidu melezitosy Závislost jaderné relaxace na molekulárním pohybu T 1 1 T 1 nh = D [ J( ω H ωc ) + 3J ( ωc ) + 6J( ωh + ωc )] 4 nh = D 4J(0) + J ω H ωc + 3J ωc + 6J ωh + 6J ωh + ωc 8 γ H η = γ C J Dipól-dipolární interakční konstanta: J [ ( ) ( ) ( ) ( )] 6J( ωh + ωc ) J( ωh ωc ) ( ω ω ) + 3J ( ω ) + 6J( ω + ω ) H Lipari-zabóovy spektrální hustoty : τ 5 1+ ω τ M ( ) ( ) ω + C C 1 τ 1+ ω τ D H C 3 ( µ / π ) γ γ hr = 0 4 C H CH M 1 1 1 = τ = τ M + τe Rotační molekulární pohyb ovlivňuje jadernou relaxaci prostřednictvím spektrálních hustot J(ω) - udávají (zhruba) množství molekulárního pohybu na frekvenci ω. Pro jadernou relaxaci jsou nejvýznamnější ω H, ω C, (ω H + ω C ), (ω H - ω C ) a 0 s -1. Při různém magnetickém poli B 0 se mění i kruhové frekvence ω, a tedy zkoumáme pohyby při různých frekvencích.

Lokální pohyblivost trisacharidu melezitosy Závislost relaxačních rychlostí a NE pro 13 C jádra cukerných kruhů (R 1 = 1/T 1, R = 1/T ) na magnetickém poli B 0 při teplotách 303 K (a) a 33 K (b). Dynamické charakteristiky trisacharidu melezitosy Atom T(K) τμ (ns) τe (ns) C-cykl. 303 0.67 ± 0.0 0.84 ± 0.01 C-6g 303 0.67 0.61 ± 0.01 0.04 ± 0.01 C-6g 3 303 0.67 0.63 ± 0.0 0.03 ± 0.01 C-1f 303 0.81 ± 0.07 0.77 ± 0.0 C-cykl. 33 0.35 ± 0.0 0.79 ± 0.01 C-6g 33 0.35 0.59 ± 0.0 0.0 ± 0.01 C-6g 3 33 0.35 0.6 ± 0.0 0.01 ± 0.01 C-1f 33 0.38 ± 0.03 0.70 ± 0.03 C-6f 33 0.35 0.5 ± 0.03 0.03 ± 0.01 R 1 R 1+η R 1 R 1+η 6CH H 5 4 H g H 3 1CH H 1 f H 5 H 3 4 H CH H 6 Závislost relaxačních rychlostí a NE pro 13 C jádra exocyklických CH H skupin na magnetickém poli B 0 při teplotě 303 K. 6g 6g 3 R 1 R R 1 R 1f R 1 R Závěr: H g3 CH H Jednotlivé kruhy jsou dynamicky ekvivalentní. Hydroxymethylová skupina C-1f je podstatně méně pohyblivá než ostatní hydroxymethylové skupiny. 1+η 1+η 1+η becné: Pomocí měření relaxací se studuje pohyblivost jak malých tak velkých molekul a jejich funkčních skupin v časové škále 10-1 -10-8 s.