Интерпретация ЯМР-спектров
ЯМР. Особенности проведения эксперимента Временное и частотное представление спектра ∆ω ∆ω My = Mxycosωt Mx = Mxysinωt
ЯМР. Особенности проведения эксперимента Временное и частотное представление спектра Фурьепреобразование
ЯМР. Особенности проведения эксперимента Преобразование Фурье My = Mxycosωt Mx = Mxysinωt Спектр поглощения Спектр дисперсии
ЯМР. Особенности проведения эксперимента Несколько сигналов. Импульсная спектроскопия h∆ν∆t ~ h
ЯМР. Особенности проведения эксперимента Спад свободной индукции (ССИ, FID)
ЯМР. Особенности проведения эксперимента Спад свободной индукции (ССИ, FID) T 2 *
ЯМР. Особенности проведения эксперимента Спад свободной индукции (ССИ, FID) x 16 ССИ ШУМ
ЯМР. Особенности проведения эксперимента Оцифровка сигнала. Частота сигнала Ширина спектра: SW Частота выборки: DW Теорема Найквиста: Для того, чтобы охарактеризовать колеблющийся сигнал, он должен определяться минимум двумя точками на длину волны. Оцифровка сигналов с высокой частотой, не попавших в диапазон SW производится, но они определяются с «ложной» частотой.
ЯМР. Особенности проведения эксперимента Оцифровка сигнала. Цифровое разрешение Время регистрации Цифровое разрешение 2 K 4 K 8 K 16 K 128 K
ЯМР. Особенности проведения эксперимента Оцифровка сигнала. Цифровое разрешение TD = 2 SI Влияние DR: • Точность определения частот сигналов • Точность определения интенсивностей сигналов • Форма линии SI или дополнение нулями TD = 16 K 8 K 16 K 32 K
ЯМР. Особенности проведения эксперимента Динамический диапазон АЦП на 16 bit: ± 32767 = 215 -1 Накопление (усреднение) сигнала Изменение соотношения сигнал/шум при накоплении
ЯМР. Особенности проведения эксперимента Соотношение сигнал/шум S/N ~ N×γex×γdet 3/2×B 03/2×NS 1/2×T 21/2 S/N – соотношение сигнал/шум N – количество ядер (концентрация) γex – гиромагнитное отношение возбужденных спинов γdet – гиромагнитное отношение детектируемых спинов B 0 – напряженность постоянного магнитного поля NS – количество сканов T 2 – время поперечной релаксации
ЯМР. Обработка спектра Операции с ССИ Полный ССИ Обрезанный ССИ после дополнения нулями и аподизации ССИ после линейного предсказания
ЯМР. Обработка Операции с ССИ. Аподизация спектра
ЯМР. Обработка спектра Операции с ССИ. Аподизация Трапецеидальное умножение
ЯМР. Обработка спектра Операции с ССИ. Аподизация Экспоненциальное умножение lb = 3 lb = 1
ЯМР. Обработка спектра Операции с ССИ. Аподизация Лоренц-Гауссово преобразование lb = -1 gb = 0. 5 lb = -1 gb = 0. 2
ЯМР. Обработка Линейное предсказание спектра
ЯМР. Обработка спектра Методология обработки спектра 1. Редактирование ССИ • Дополнение нулями (SI) • Линейное предсказание • Аподизация (tm, em, gm) 2. Фурье – преобразование (ft) 3. Коррекция фазы 4. Коррекция базовой линии 5. Калибровка химического сдвига 6. Подписывание сигналов 7. Интегрирование
ЯМР. Спектр ЯМР Химическая шкала. Разрешение м. д. (ppm) (ν в МГц )
ЯМР. Спектр ЯМР Химическая шкала Ξ – шкала: = 0 м. д. при условии , слабое поле сильное поле ∆ – шкала: δстандарта = 0 м. д. , слабое поле сильное поле τ – шкала (1 H, устар. ): δстандарта = 10 м. д. , сильное поле слабое поле
ЯМР. Спектр ЯМР Экранирование - константа Ларморова частота: w = -g. Bloc экранирования B = Bo (1 - ) Bloc = B 0 - Binduced Внешнее магнитное поле индуцирует токи электронов Индуцированное локальное магнитное поле
ЯМР. Спектр ЯМР Экранирование. Кольцевые токи= B 0 - Binduced Bloc ароматические протоны (~6 -8 м. д. ) винильные протоны (~5 -6 м. д. ) альдегидные протоны (~9 -10 м. д. )
ЯМР. Спектр ЯМР простого вещества Ванилин
ЯМР. Спектр ЯМР простого вещества ЯМР
ЯМР. Спектр ЯМР Зависимость химического сдвига • Температура • p. H • Концентрация Растворитель Группа CDCl 3 (CD 3)2 CO (CD 3)2 SO C 6 D 6 CD 3 OD хлороформ CH 7. 24 8. 02 8. 32 6. 15 7. 90 ацетон CH 3 2. 17 2. 05 1. 55 2. 15 2. 22 ДМСО CH 3 2. 62 2. 54 1. 68 2. 65 2. 71 бензол CH 7. 36 7. 37 7. 15 7. 33 метанол CH 3 3. 49 3. 31 3. 16 3. 07 3. 34 OH 1. 09 3. 12 4. 01 H 2 O 1. 56 2. 84 3. 33 0. 4 4. 87 вода D 2 O 3. 34
ЯМР. Спектр ЯМР Измеряемые параметры ЯМР Наблюдаемые параметры Получаемая из них информация Химические сдвиги 1 H, 13 C, 15 N, 19 F, 31 P … Отнесение сигналов, вторичная структура белка и т. д. Интегральные интенсивности сигналов Количество измеряемого компонента, кинетические характеристики Константы спин-спинового взаимодействия Характеристика хим. связей, диэдральные углы Ядерные эффекты Оверхаузера (взаимодейств. через пространство) Расстояния между ядрами (1 H – 1 H < 5 A) Ширины линий, времена релаксации ядер, кросс-релаксация Динамика, подвижность биомолекулы, конформационные переходы
ЯМР. Спектр 1 H ЯМР
ЯМР. Спектр 1 H ЯМР
ЯМР. Спектр 13 С ЯМР
ЯМР. Спектр 13 С ЯМР
ЯМР. Спектр Двумерный спектр (1 H/1 H) ЯМР
ЯМР. Спектр Файловая структура ЯМР
ЯМР. Спектр Файловая структура ЯМР
ЯМР. Спектры 1 H Характеристики ядра Изотоп 1 H Спин ½ Прир. сод. % γ, 10 -7 рад с-1 T-1 99, 9885 26, 7522208 Чувствительно сть Отн. Абс. 1. 00 Частота ЯМР при B 0 = 2. 3488 T МГц 100. 000 Диапазон химических сдвигов (м. д. ): 0 – 12 Стандарты: Название Сокращ. Формула Ткип. /Тпл. (0 С) δ(м. д. ) Тетраметилсилан ТМS (CH 3)4 Si Ткип = 26, 3 0 Гексаметилдисилан HMDS (CH 3)3 Si-Si(CH 3)3 Ткип = 112, 3 0, 037 Гексаметилдисилоксан HMDSO (CH 3)3 Si-O-Si(CH 3)3 Ткип = 100 0, 055 Гексаметилдисалазан HMDSA (CH 3)3 Si-NH-Si(CH 3)3 Ткип = 125 0, 042
ЯМР. Спектры 1 H Дейтерированные растворители в качестве стандарта Растворитель δ (м. д. ) Мультиплетность J (H-D), Гц CDCl 3 (CD 3)2 CO (CD 3)2 SO C 6 D 6 CD 3 OD D 2 O 7, 24 2, 05 2, 50 7, 16 3, 31 (CH 3) 4. 79 1 5 5 1 (b. s. ) 2, 2 1, 9 1, 7
ЯМР. Спектры 1 H Характерные диапазоны хим. сдвигов основных классов органических соединений
ЯМР. Спектры 1 H Влияние заместителей на хим. сдвиги ядер 1 H в монозамещенных бензолах j = 7, 26 + Zj
ЯМР. Спектр ЯМР белка Спектры 1 H
ЯМР. Спектры 1 H Константы спин-спинового взаимодействия +5 - -21 Гц Уравнение Карплуса Для насыщенных углеводородов: A = 4 Гц, В = -1 Гц, С = 9, 5 Гц Зависимость: 1. Изменение электроотрицательностей заместителей: J = J 0(1 -0. 07∆X) 2. Изменение углов H-C-C 3. Изменение длин связей С-С 4. Изменение гибридизации атома С
ЯМР. Спектры 1 H Константы спин-спинового взаимодействия (КССВ) X 3 J 3 J 2 J H 11. 6 19. 1 2. 5 cis trans H 3 C-CH 2 -X X 3 J Li 8. 90 Si(C 2 H 5)3 8. 0 H 7. 5 C 6 H 5 7. 62 CN 7. 60 I 7. 45 Li 19. 3 23. 9 7. 1 COOH 10. 2 17. 2 1. 7 CN 11. 75 17. 92 0. 91 C 6 H 5 11. 48 18. 59 1. 08 Br 7. 33 CH 3 10. 02 16. 81 2. 08 CH 3 7. 26 OCH 3 7. 0 14. 1 -2. 0 CI 7. 23 N(C 2 H 5)2 7. 13 CI 1. 3 14. 6 -1. 4 O-C 2 H 5 6. 97 Br 7. 1 15. 2 -1. 8 O(C 2 H 5)2 4. 7 F 4. 65 12. 75 -3. 2
ЯМР. Спектры 1 H КССВ ароматических соединений
ЯМР. Спектры Химическая эквивалентность ядер 1 H
ЯМР. Спектры Магнитная эквивалентность ядер 1 H
ЯМР. Спектры Симуляция 1 H
ЯМР. Спектры 1 H Уточнение КССВ и химических сдвигов сигналов. Симуляция
ЯМР. Спектры Эксперименты. 1 D 1 H
ЯМР. Спектры 1 H Эксперименты. 1 D. Подавление. Гомодекаплинг
ЯМР. Спектры 1 H Эксперименты. 1 D. Подавление. Преднасыщение
ЯМР. Спектры 1 H Эксперименты. 1 D. Сравнение 1 H HD Pr
ЯМР. Спектры Эксперименты. 2 D. СOSY 1 H
ЯМР. Спектры Эксперименты. 2 D. СOSY long range 1 H
ЯМР. Спектры 1 H Эксперименты. 2 D спектр COSY белка ~ 20 к. Да
ЯМР. Спектры 1 H Эксперименты. 2 D спектр. NOESY – Nuclear Overhauser Effect Spectroscop. Y Интенсивность сигнала ~ ЯЭО между протонами i и j ~ 1/rij 6
ЯМР. Спектры Эксперименты. 2 D. СOSY 1 H
ЯМР. Спектры 1 H Анализ спектра 1. Калибровка спектра ТМС остаточные протоны растворителя реперные сигналы известных групп (CH 3, CH 2, CHO) 2. Интегрирование полное интегрирование по частям релаксация 3. Расщепление 4. Регионы спектра 5. Константы СТВ
ЯМР. Спектры 1 H Анализ спектра C 4 H 10 O 1 2 2 2 1 0, 5 1 3 1 3 2 0, 35 2 3 3 0, 5 3
ЯМР. Спектры Анализ спектра 1 H
ЯМР. Спектры 13 C Характеристики ядра Изотоп Спин Прир. сод. % γ, 10 -7 рад с-1 T-1 13 1, 07 6, 728286 C ½ Частота ЯМР при B 0 = 2. 3488 T МГц Чувствительность Отн. 1, 59× 10 -2 Абс. 1, 76× 10 -4 25, 144 Диапазон химических сдвигов (м. д. ): 0 – 240 Стандарты: Название Сокращ. Формула δ(м. д. ) Тетраметилсилан ТМS (CH 3)4 Si 0 Сероуглерод CS 2 192, 8 Диоксан C 4 H 8 O 2 67 Бензол C 6 H 6 128, 7 Иодистый метил CH 3 I -20, 5
ЯМР. Спектры 13 С Дейтерированные растворители в качестве стандарта Растворитель δ (м. д. ) Мультиплетность J (С-D), Гц CDCl 3 (CD 3)2 CO (CD 3)2 SO C 6 D 6 CD 3 OD 77, 16 29, 84 206, 26 39, 52 128, 06 49, 0 3 7 7 31, 8 19, 3 21, 04
ЯМР. Спектры 13 С Характерные диапазоны хим. сдвигов основных классов органических соединений
ЯМР. Спектры 13 С Влияние заместителей на хим. сдвиги ядер 13 С в монозамещенных бензолах j = 128, 5 + Zj
ЯМР. Спектры Спектр 13 С 13 C
ЯМР. Спектры 13 C Спектр 13 С. Расщепление на ядрах 1 H J(C-H) ~ 120 -200 Гц
ЯМР. Спектры 13 C Константы спин-спинового взаимодействия Соединение 1 J (C-H) Соединение sp 3 1 J (C-H) sp 2 CH 4 125 CH 2=CH-H 156. 2 CH 3 CH 2 -H 124. 9 CH 2=CF-H 200. 2 CH 2 F-H 149. 1 H-CO-H 172. 2 CHF 2 -H 184. 5 CH 3 CO-H 172. 4 CF 3 -H 239. 1 CH 3 O-CO-H 226. 2 Циклогексан 123 Бензол 158. 5 144 Фторбензол 155 -161 164 Пиридин 152 -170
ЯМР. Спектры 13 C Константы спин-спинового взаимодействия Соединение 1 J (C-С) Соединение 1 J CH 4 34, 6 CH 3 -F 157. 5 CH 3 CF 3 39. 3 CH 2 F-F 234. 8 CH 3 COOH 56. 7 СHF 2 -F 274. 3 Бензол 57, 0 CF 3 -F 259. 2 CH 3 CN 56. 5 Фторбензол 244. 0 CH 2=CH 2 67. 5 СH 2=CF-F 271. 0 CH≡CH 171. 5 HCO-F 369. 0 (C-F)
ЯМР. Спектры 13 C Эксперименты. 1 D. Спектр 13 С с подавлением ССВ по протонам. Broad Band (BB) • Интегрирование • ЯЭО • Расщепление
ЯМР. Спектры 13 C Эксперименты. 1 D. Спектр 13 С с частичным подавлением ССВ по протонам. Off-resonance • Интегрирование • ЯЭО • Расщепление • Константы ССВ
ЯМР. Спектры 13 C Эксперименты. 1 D. Спектр 13 С без подавления ССВ • Интегрирование • ЯЭО • Расщепление • Константы ССВ
ЯМР. Спектры 13 C Эксперименты. 1 D. Спектр 13 С без подавления ССВ • Интегрирование • Расщепление • Константы ССВ. • 2 варианта эксперимента: с ЯЭО и без него
ЯМР. Спектры 13 C Эксперименты. 1 D. Спектр 13 С Jмодулированного спинового эхо. JMOD СX 2 n-1 Спектр JMOD с верно подобранной константой 1 JCH= 134 Гц Спектр JMOD с неверно подобранной константой 1 JCH= 220 Гц
ЯМР. Спектры 13 C Эксперименты. 1 D. Спектр 13 С. Сигнал/шум S/N = 100 S/N = 53 S/N = 18 S/N = 52
ЯМР. Спектры 13 C Эксперименты. 2 D. С-H корреляция на ближних КССВ. COLOC, HSQC, HMQC
ЯМР. Спектры 13 C Эксперименты. 2 D. С-H корреляция на дальних КССВ. COLOC, HMBC
ЯМР. Спектры 13 C Эксперименты. 2 D-спектроскопия. Каналы регистрации. Инверсная спектроскопия F 1 (C) F 2 (H)
ЯМР. Спектры 13 C Эксперименты. 1 D. Одномерная С-С корреляция. Adequate, Inadequate
ЯМР. Спектры 13 C Эксперименты. 2 D С-C корреляция. Adequate, Inadequate
ЯМР. Спектры 19 F Характеристики ядра Изотоп Спин Прир. сод. % γ, 10 -7 рад с-1 T-1 19 100 25, 16233 F ½ Чувствительность Отн. 0, 83 Диапазон химических сдвигов (м. д. ): 50 – -300 Абс. 0, 83 Частота ЯМР при B 0 = 2. 3488 T МГц 94, 077 (500 – -1500) Стандарты: δ(м. д. ) CCl 3 F 0 CH 2=CH-F -114 CF 3 COOH -76, 53 CH 2=CF 2 -81. 3 C 6 F 6 -163 CF 2=CF 2 -135 CF 4 -62, 3 Mo. F 6 -278 CF 3 -Ph -63. 73 [Si. F 6]2 - -127
ЯМР. Спектры 19 F Характерные диапазоны хим. сдвигов основных классов органических соединений *Шкала устаревшая. Значения необходимо умножить на (-1) *
ЯМР. Спектры 19 F Константы спин-спинового взаимодействия 19 F-19 F
ЯМР. Спектры 19 F Константы спин-спинового взаимодействия 19 F-1 H
ЯМР. Спектры 19 F Константы спин-спинового взаимодействия 19 F-13 C Соединение 1 J (C-С) Соединение 1 J CH 4 34, 6 CH 3 -F 157. 5 CH 3 CF 3 39. 3 CH 2 F-F 234. 8 CH 3 COOH 56. 7 СHF 2 -F 274. 3 Бензол 57, 0 CF 3 -F 259. 2 CH 3 CN 56. 5 Фторбензол 244. 0 CH 2=CH 2 67. 5 СH 2=CF-F 271. 0 CH≡CH 171. 5 HCO-F 369. 0 (C-F)
ЯМР. Спектры N Характеристики ядра Чувствительность Частота ЯМР при B 0 = 2. 3488 T МГц Изотоп Спин Прир. сод. % γ, 10 -7 рад с-1 T-1 14 N 1 99, 63 1, 9337798 1, 01× 10 -3 7, 224 15 N ½ 0, 37 -2, 7126189 1, 04× 10 -3 3, 85× 10 -6 10, 133 Отн. Абс. Диапазон химических сдвигов (м. д. ): -400 – 1000 Стандарты: δ(м. д. ) NO 3 - 0 NH 3(безв. ) -391 HNO 3 0 Me 4 N+ 332 CH 3 NO 2 6 Et 4 N+ 312 Пиридин -74 NH 4+ -354, 5
ЯМР. Спектры N Характерные диапазоны хим. сдвигов основных классов органических соединений *Шкала устаревшая. Значения необходимо умножить на (-1) *
ЯМР. Спектры N Характерные диапазоны хим. сдвигов основных классов органических соединений *Химические сдвиги относительно внешнего стандарта жидкого аммиака *
ЯМР. Спектры N Характерные диапазоны хим. сдвигов основных классов неорганических соединений
ЯМР. Спектры Спектр 14 N N
ЯМР. Спектры N 2 D спектр гетероядерной (15 N-1 H) корреляции
ЯМР. Спектры N Спектр 14 N. Применение инверсной спектроскопии
Скачать презентацию Интерпретация ЯМР-спектров ЯМР Особенности проведения эксперимента Временное
Спектры ЯМР, ЭПР.ppt