NMR spektroskopie v pevné fázi



Podobné dokumenty
Jiří Brus. (Verze ) (neupravená a neúplná)

Dekapling, koherentní transfer polarizace, nukleární Overhauserův jev

ZÁKLADNÍ EXPERIMENTÁLNÍ

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

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

Nukleární magnetická rezonance (NMR)

2.3. POLARIZACE VLN, POLARIZAČNÍ KOEFICIENTY A POMĚR E/B

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

Techniky přenosu polarizace cross -polarizace a spinová difuse

- světlo je příčné vlnění

Dvourozměrná NMR spektroskopie metody

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

ESR, spinový hamiltonián a spektra

4.6.6 Složený sériový RLC obvod střídavého proudu

Úvod do strukturní analýzy farmaceutických látek

Jméno autora: Mgr. Ladislav Kažimír Datum vytvoření: Číslo DUMu: VY_32_INOVACE_08_Ch_OB Ročník: I. Vzdělávací oblast: Přírodovědné

NMR biomakromolekul RCSB PDB. Progr. NMR

Tepelná výměna. výměna tepla může probíhat vedením (kondukce), sáláním (radiace) nebo prouděním (konvekce).

OPVK CZ.1.07/2.2.00/

Kapitoly z fyzikální chemie KFC/KFCH. VII. Spektroskopie a fotochemie

SPEKTROSKOPIE NUKLEÁRNÍ MAGNETICKÉ REZONANCE

1 Statické zkoušky. 1.1 Zkouška tahem L L. R = e [MPa] S S

Laboratorní práce č. 3: Měření indukčnosti cívky pomocí střídavého proudu

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

2.7.2 Mocninné funkce se záporným celým mocnitelem

Nerovnice s absolutní hodnotou

Střední škola obchodu, řemesel a služeb Žamberk. Výukový materiál zpracovaný v rámci projektu EU Peníze SŠ

NMR spektroskopie. Úvod

Jiří Brus. (Verze ) (neupravená a neúplná)

3.2.4 Podobnost trojúhelníků II

Aktivní filtry. 1. Zadání: A. Na realizovaných invertujících filtrech 1.řádu s OZ: a) Dolní propust b) Horní propust c) Pásmová propust

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

2.8.9 Parametrické rovnice a nerovnice s absolutní hodnotou

JADERNÁ MAGNETICKÁ REZONANCE

Úlohy 22. ročníku Mezinárodní fyzikální olympiády - Havana, Cuba

Číslo projektu: CZ.1.07/1.5.00/ Ročník: 1.

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

Univerzita Karlova v Praze Matematicko-fyzikální fakulta BAKALÁŘSKÁ PRÁCE. Petr Dvořák. Studium spin-mřížkové a spin-spinové relaxace NMR jader 1

Kótování oblouků, děr, koulí, kuželů, jehlanů, sklonu a sražených hran

METODY CHARAKTERIZACE POLOVODIVÝCH TERMOELEKTRICKÝCH MATERIÁLŮ

MIKROVLNNÁ SPEKTROSKOPIE RADIKÁLU FCO 2. Lucie Kolesniková

Měření a interpretace NMR spekter

4.2.7 Voltampérová charakteristika rezistoru a žárovky

Nukleární Overhauserův efekt (NOE)

Úloha č. 6 Stanovení průběhu koncentrace příměsí polovodičů

M7061 ROTAČNÍ POHONY VENTILŮ

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

VOLBA TYPU REGULÁTORU PRO BĚŽNÉ REGULAČNÍ SMYČKY

Základní chemické pojmy a zákony

Praktikum II Elektřina a magnetismus

Isingův model. H s J s s h s

1.3.1 Kruhový pohyb. Předpoklady: 1105

Optické spektroskopie 1 LS 2014/15

Nukleární Overhauserův efekt (NOE)

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

NMR spektroskopie Instrumentální a strukturní analýza

El.náboj,napětí,proud,odpor.notebook. October 23, 2012

Jednofázový alternátor

Fyzika - Kvarta Fyzika kvarta Výchovné a vzdělávací strategie Učivo ŠVP výstupy

PRAKTIKUM II Elektřina a magnetismus

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

Sada: VY_32_INOVACE_4IS

1. Kruh, kružnice. Mezi poloměrem a průměrem kružnice platí vztah : d = 2. r. Zapíšeme k ( S ; r ) Čteme kružnice k je určena středem S a poloměrem r.

RTG záření. Vlastnosti RTG záření. elektromagnetické vlnění s vlnovými délkami v intervalu < 10-8 ; >m.

Lopatkový průtokoměr. Krátký popis. Příklad montáže. Zvláštnosti. Typový list Strana 1/6. Typ /

Nukleární magnetická rezonance (NMR)

Věra Keselicová. červen 2013

Pracovní třídy zesilovačů

Relaxace a chemická výměna

Fyzika - Tercie. vyjádří práci a výkon pomocí vztahů W=F.s a P=W/t. kladky a kladkostroje charakterizuje pohybovou a polohovou energii

Spektra 1 H NMR. Velmi zjednodušeně! Bohumil Dolenský

MR zobrazování (tomografie, imaging)

VY_52_INOVACE_2NOV37. Autor: Mgr. Jakub Novák. Datum: Ročník: 8. a 9.

2.7.1 Mocninné funkce s přirozeným mocnitelem

Periodická soustava prvků

Postup při interpretaci NMR spekter neznámého vzorku

ELEKTROTECHNICKÁ MĚŘENÍ PRACOVNÍ SEŠIT 2-3

2. Pasivní snímače. 2.1 Odporové snímače

Jiří Brus. (Verze ) (neupravená a neúplná)

R10 F Y Z I K A M I K R O S V Ě T A. R10.1 Fotovoltaika

Infračervená spektroskopie

Základy NMR 2D spektroskopie

Technická specifikace předmětu zakázky

Napínání řetězů a řemenů / Pružné elementy Napínáky řetězů a řemenů

NMR spektroskopie vysokého rozlišení v kapalné a pevné fázi spinový hamiltonián, typy interakcí, projevy ve spektrech

Pracovní list vzdáleně ovládaný experiment. Obr. 1: Schéma sériového RLC obvodu, převzato z [3].

15 s. Analytická geometrie lineárních útvarů

Struktura atomů a molekul

Rozšíření počítadla okruhů pro českou autodráhu s roztečí drážek 90 mm (ev. č.: )

Hasící sprej Flame Ade Hamletovygumy.net Marek Pšád - HAMLET Na Ladech Brandýs nad Labem TEL :

Posuzování hluku v pracovním prostředí podle ČSN EN ISO 9612

Kvadratické rovnice pro učební obory

interakce t xx A2 A1, A4

Převodníky AD a DA. AD a DA. Převodníky AD a DA. Základní charakteristika

Měření parametrů mikročipového laseru a nelineární transmise saturovatelných absorbérů

Moravské gymnázium Brno s.r.o. RNDr. Miroslav Štefan. Chemie obecná kinetika chemických reakcí. Datum tvorby

Zvyšování kvality výuky technických oborů

MONICEIVER AUNA DVA72BT, 18CM DISPLEJ, DVD PŘEHRÁVAČ. Návod k použití

ISŠT Mělník. Integrovaná střední škola technická Mělník, K učilišti 2566, Mělník Ing.František Moravec

Transkript:

NMR spektroskopie v pevné fázi A. Charakteristika jaderného spinu v pevné fázi. B. Měření základního spektra přáškového vzorku. 2D homonukleární C korelované spektrum U- C-L-tyrosinu při 9.4 T sekvencí R 6 2. Podle: Brinkman A., Dipolar Recoupling in Magic-Angle-pinning NMR, disertace, tockholmská univerzita 200. Anizotropie interakcí Základní rozdíl vzhledem ke kapalinám: neexistence rychlého, téměř izotropního rotačního pohybu. Tento pohyb v kapalině středuje anizotropní část interakcí. V pevné fázi mají vliv na frekvenci signálu i interakce, o kterých jsme mluvili jen v souvislosti relaxacemi. Jejich velikost závisí na orientaci molekuly vzhledem k magnetickému poli. C NMR spektrum C 2 -glycinu v magnetickém poli 4.7 T, s použitím křížové polarizace Odstranění anizotropních interakcí pomocí rotace pod magickým úhlem (2 000 Hz) Částečné odstranění anizotropních interakcí pomocí rotace pod magickým úhlem (870 Hz) tatické spektrum Obrázek z: Brinkman A., Dipolar Recoupling in Magic-Angle-pinning NMR, disertace, tockholmská univerzita 200

Anizotropie chemického stínění (CA) Kvadrupolární (Q) Přímá dipól-dipólová (DD) kalární (J) Anizotropie interakcí Přechod mezi kapalinami a pevnými látkami z hlediska NMR tvoří velmi viskózní kapaliny, membrány a kapalné krystaly. V nich je středování anizotropních interakcí jen částečné. Za limitní případy pevných látek budeme považovat: monokrystal (přesně orientovaný vůči B 0 ) práškový vzorek - rozdrcený monokrystal, ve kterém jsou všechny orientace krystalitů stejně pravděpodobné. V pevné fázi se získá informace podobná jako v kapalině, navíc se přímo získá informace o velikosti anizotropních složek interakcí, která je v kapalině přístupná jen nepřímo přes měření relaxací. V pevných látkách je obecně mnohem vyšší koncentrace spinů - mnohem větší vliv DD interakce. Proto se častěji měří spektra řídce se vyskytujících spinů (odpadá homonukleární DD interakce) Anizotropie chemického stínění (CA) Chemické stínění je magnetické pole buzené v místě sledovaného jádra okolním elektronovým oblakem, který je polarizován vlivem pole B 0. Důsledkem chemického stínění je chemický posun. V kapalinách: B z =B 0 (-σ)=b 0 -σb 0 σ je skalár (číslo) v důsledku středování (rychlé rotace) V pevných látkách: B z =B 0 (-σ) z =B 0 -(σb 0 ) z σ je tenzor druhého řádu (matice) Tenzor σ je charakteristika molekuly, takže je pevně svázán s molekulovou (krystalovou) soustavou souřadnou. Pokud molekulu krystal pootočíme, změní se průmět (σb 0 ) do osy z, a tedy rezonanční frekvence (ω = -γb z ).

Anizotropní interakce Všechny anisotropní mají vliv na tvar spektra. a) monokrystal - frekvence signálů závisí na orientaci. b) prášek: rozšíření čáry, tzv. Pakeův tvar. C NMR spektrum monokrystalu β-d-xylopyranosidu při různých orientacích (c) - (e) a srovnání s CP/MA a kapalným spektrem (s použitím křížové polarizace a H dekaplingu). zrušení anizotropních interakcí Obrázek z: Grant D. M., Chemical hift Tensors v Encyclopaedia of NMR, 998, str. 298 Anizotropní interakce Všechny anisotropní mají vliv na tvar spektra. a) monokrystal - frekvence signálů závisí na orientaci. b) prášek: rozšíření čáry, tzv. Pakeův tvar. β β úhel γ δ anizotropie chem. stínění singlet (CA) dublet (Q, DD)

Anizotropie chemického stínění (CA) Příklady tvaru signálu C v některých funkčních skupinách ve statickém spektru v práškovém vzorku. Obrázek z: Duncan T. M., J. Phys. Chem. Ref. Data 6 (987), 25. Kvadrupolární interakce (Q) Elektrický kvadrupólový moment interaguje s gradientem elektrického pole v místě sledovaného jádra. Velikost interakce závisí na orientaci jádra vůči zbytku molekuly. Pozn.: Distribuce náboje v atomovém jádru se dá vyjádřit multipolárním rozvojem - jako součet pole bodového náboje C 0,dipóluC, kvadrupólu C 2, oktupólu C 3, přičemž váha příspěvků postupně klesá. C n = 0 pro n > 2I (pro spin I=/2 C 2, C 3,... = 0) Všechna atomová jádra mají elektrický dipól C =0. Tato interakce je nenulová jen pro jádra se spinem > /2. (takže se netýká běžných jader H, C, 5 N, 3 P, 9 F) Nejčastěji měřeným kvadrupolárním izotopem je 2 H. Q = 67.5 khz

Dipól-dipolární interakce (DD) Magnetický dipólový moment jádra interaguje přímo s druhým magnetickým dipólovým momentem. Velikost interakce (štěpení) závisí na orientaci spojnice obou momentů vzhledem k ose z. pojnice je pevně svázaná s molekulou velikost interakce závisí na orientaci molekuly. Velikost štěpeni: D ~ 20 khz Tvar signálu by teoreticky byl podobný jako v případě kvadrupólového štěpení. V pevném vzorku je ale vyšší koncentrace jader, málokdy vidíme odděleně interakci jediného páru jader. C NMR spektrum C 2 -glycinu v magnetickém poli 4.7 T, s použitím křížové polarizace Měření práškového spektra Odstranění anizotropních interakcí. Pokud nechceme analyzovat multiplety (široké čáry), je nutné příslušnou interakci zrušit = dekaplovat. Zúžení signálů významně zvyšuje i poměr signál/šum. Základní prvky: rotace pod magickým úhlem (MA, Magic Angle pinning) sklonění osy rotace vzorku o 54.7 vzhledem k velké síle interakcí (až stovky khz) jsou nutné velmi vysoké rotační frekvence srovnatelné se silou interakce (v praxi ω r /2π < 50 khz). vysoce výkonný dekapling - ozařováním RF polem na vysokém výkonu - odstranění heteronukleární DD a J interakce. multipulzní sekvence - CRAMP ( H homonukleární DD interakce) měření především řídce se vyskytujících jader - menší homonukleární interakce

Navýšení intenzity řídce se vyskytujících jader přenosem magnetizace (polarizace) z jader H. Podmínkou je existence DD interakce mezi X - H. Křížová polarizace (cross-polarization): Měření práškového spektra H magnetizace se sklopí 90 pulzem oučasné ozařování jader H (B H ) a X (B X ): Hartmann-Hahnova podmínka: γ X B X = γ H B H Základní měřicí sekvence pro X-jádra v pevné fázi: 90 CP H spin-lock dekapling CP-MA spektrum C ozařování oučasně vzorek rotuje pod magickým úhlem na vysoké frekvenci (typicky 0 khz) Příklad práškového spektra C CP-MA spektrum thiakalix[4]arenu při 4.7 T 4 2,4 OH 3 2 OH OH HO 3

Závěr NMR spektroskopie pevné fáze se v současné době bouřlivě rozvíjí. Vyvíjejí se multidimenzionální experimenty, které jsou obdobou kapalných a které poskytují dobré rozlišení a citlivost. Je možné přímo měřit vzdálenost dvojice spinů, vazebný úhel, dihedrální úhel. Je možné měřit dynamické chování v pevné fázi - chemické reakce, konformační chování. Vyvíjí se technologie umožňující velmi silné a krátké pulzy, velmi krátké mrtvé doby, velmi rychlé přepínání fáze atp. Dostupné MA při frekvencích až 50 khz.