ЯМР і життя Структура С-домену білка фактора термінації трансляції людини, що отримана методом ЯМР-спектроскопії Магніторезонансна томографічна картина голови (поперечний розріз
ЯМР Ядерний Магнітний Резонанс Молекулярна структура та конформація Молекулярні рухи Механізми реакцій Швидкості реакцій, швидкості обміну Конформаційні переходи Міжмолекулярні взаємодії
http: //iht. univ. kiev. ua/uk/library/e-books/elektronni-metodichni-posibniki
Гіромагнітне відношення Магнітний момент Орбітальне квантове число ядра Обертальний імпульс Головні характеристики ядра P
Головні характеристики ядра Q - квадрупрольний електричний момент ядра, що характеризує міру несферичності розподілу електричного заряда по ядру. Для еліпсоїда обертання Q = 2/5 Ze (b 2 − a 2) b – вісь еліпсоїда вздовж напрямку спіна а – вісь еліпсоїда в перпендикулярному напрямку b=a b<a b>a
Головні характеристики ядра Ізотоп Спін, І Природний вміст, % Частота ν 0 в полі 2, 349 Т (МГц) Відносна інтенсивність сигналу ЯМР Гіромагнітне відношення, γ (107 рад. Т-1 сек-1) Магнітний момент, μ 1 H 1/2 99, 989 100, 000 5, 87● 103 26, 7519 2, 7928 2 H 1 0, 0155 15, 351 5, 52● 10 -3 4, 1066 0, 8574 0, 286 10 B 3 19, 58 10, 746 2, 21● 101 2, 8746 3, 2564 8, 50 11 B 3/2 80, 42 32, 090 7, 77● 102 8, 5843 2, 6886 4, 06 12 C 0 98, 9 --- 13 C 1/2 1, 07 25, 150 1 6, 7283 0, 7024 14 N 1 99, 632 7, 229 5, 90 1, 9338 0, 4037 15 N 1/2 0, 368 10, 140 2, 25● 10 -3 -2, 712 -0, 2831 16 O 0 99, 96 --- 17 O 5/2 0, 038 13, 561 6, 05● 10 -2 -3, 6279 -1, 8937 19 F 1/2 100 94, 057 4, 89● 103 25, 181 2, 6266 29 Si 1/2 4, 68 19, 883 2, 16 -5, 3188 -0, 5552 31 P 1/2 100 40, 518 3, 91● 103 10, 841 1, 1316 33 S 3/2 0, 76 7, 684 1, 01● 10 -1 2, 055 0, 6438 -6, 78 35 Cl 3/2 75, 78 9, 809 2, 10 2, 624 0, 8218 -8, 17 37 Cl 3/2 24, 22 8, 165 3, 87 2, 1842 0, 6841 -6, 44 75 As 3/2 100 17, 180 1, 49● 102 4, 595 1, 4394 31, 4 77 Se 1/2 7, 6 19, 159 3, 15 5, 12 0, 5350 Квадруполь ний момент (барн) --- 2, 044 ---2, 56
Головні характеристики ядра Ізотоп Спін, І Природний вміст, % Частота ν 0 в полі 7, 02 Т (МГц) Відносна інтенсивність сигналу ЯМР Гіромагнітне відношення, γ (107 рад. Т-1 сек-1) Квадруполь ний момент (барн) 1 H 1/2 99, 98 300, 13 5, 87● 103 26, 7519 --- 13 C 1/2 100 75, 468 1 6, 7283 --- 6 Li 1 7, 42 44, 167 3, 58 3, 9371 ? 7 Li 3/2 92, 58 116, 640 1, 54● 103 10, 395 ? 23 Na 3/2 100 79, 39 5, 25● 102 7, 0801 ? 27 Al 5/2 100 78, 905 1, 17● 103 6, 976 ? 59 Co 7/2 100 71, 212 1, 57● 103 6, 317 ? 89 Y 1/2 100 14, 706 6, 68● 10 -1 -1, 3155 --- 99 Ru 5/2 12, 72 13, 848 8, 30● 10 -1 1, 234 ? 103 Rh 1/2 100 9, 559 8, 30● 10 -1 -0, 846 --- 107 Ag 1/2 51, 82 12, 149 1, 95● 10 -1 -1, 087 --- 113 Cd 1/2 12, 26 66, 563 7, 6 -5, 955 --- 119 Sn 1/2 8, 58 111, 921 2, 52● 101 -10, 021 --- 195 Pt 1/2 33, 8 64, 14 1, 91● 101 5, 768 --- 199 Hg 1/2 16, 84 53, 756 5, 42 4, 815 --- 207 Pb 1/2 22, 6 62, 601 7, 77● 102 5, 540 --- 203 Tl 1/2 29, 5 171, 746 2, 89● 102 15, 436 --- 205 Tl 1/2 70, 5 173, 433 7, 69● 102 15, 589 ---
Прецесія магнітного моменту ядра у магнітному полі νL = (γ/2π)В 0 ω = γВ 0
Напруженість магнітного поля та резонансна частота приладу Резонансні частоти для 1 Н у різних магнітних полях B 0 (T) ν 0 (1 H) Магнітне поле Землі - на полюсі 6, 5· 10 -5 - на екваторі 3, 5· 10 -5 2, 7 к. Гц 1, 5 к. Гц 2, 34 100 МГц 7, 02 300 МГц 14, 04 600 МГц 17, 55 750 МГц 21, 06 900 МГц 23, 4 1 ГГц (1 Т = 10 к. Гаус) Залежність різниці енергій для 1 Н від напруженості магнітного поля
Ядра в статичному магнітному полі m=I, I-1, …. . -I
Ядра в статичному магнітному полі для m = +1/2 θ = 54, 74° для m = -1/2 θ = 125, 26° для m = +1 θ = 45° для m = 0 θ = 90° для m = -1 θ = 135°
Чому ми спостерігаємо поглинання енергії (сигнал)? Приклад: В 0 = 1, 41 Т (60 МГц) → Nβ/Nα ≈ 0, 9999904 В 0 = 7, 05 Т (300 МГц) → Nβ/Nα ≈ 0, 99995 (T=300 K)
УМОВИ РЕЗОНАНСУ В 1 ΔE = hν 1 ΔE = γћВ 0 νL= ν 1 = γ/2π • B 0 При опроміненні системи ядер (І=1/2) в умовах термічної рівноваги електромагнітною хвилею з енергією ΔE=hν 1 індукуються переходи, що відповідають поглинанню енергії та її емісії
УМОВИ РЕЗОНАНСУ Δm=± 1 νL = (γ/2π)В 0 ω = γВ 0
ЯМР-спектрометр BS TESLA Загальний вигляд Електромагніт зі зразком
CONTINUOUS WAVE безперервна хвиля/розгортка νL = ν 1 = γ/2π • B 0 магніт котушка розгортки передавач приймач проба магніт котушка розгортки підсилювач осцилограф самописець
CONTINUOUS WAVE NMR vs. FT-NMR
Поздовжня релаксація
Поперечна релаксація
Спад вільної індукції, СВІ
ПМР-спектр однієї і тієї ж сполки, що записаний при різних умовах а) низка напруженість магнітного поля (60 МГц), метод continuous wave б) висока напруженість магнітного поля (500 МГц), метод імпульсної Фурє-спектроскопії
Зовнішній вигляд кріомагніту та датчика
Будова кріомагніту 1. Резервуар для рідкого азоту. 2. Резервуар для рідкого гелію. 3. Ізоляція/високий вакуум. 4. Котушка соленоїду. 5. Пристрій для опускання/піднімання ядра. 6. Зразок. 7. Шими. 8. Датчик.
Інтенсивність осцилюючого магнітного поля РАДІОЧАСТОТНИЙ ІМПУЛЬС RF-імпульс Δt Профіль збудження 1/Δt 1/0, 00005 = 20 КГц Δt 1/0, 00001 = 100 КГц Одиничний монохроматичний РЧ-імпульс має ефективну смугу збудження, що обернено пропорційна його тривалості
Вплив радіочастотного імпульсу на ансамбль ядер у зразкові В 0 ν 1 В 1 ν 1= ν 0
Система координат, що обертається, СКО
Кут повороту вектора намагніченості
Зображення звуків…
Зображення ЯМР-сигналів… Фур’є перетворення ν або ω Часова розгортка СВІ (FID) Частотна розгортка Спектр
Зображення ЯМР-сигналів… FT Фур’є-перетворення незатухаючого коливання як сигнал дає гостру лінію (без ширини лінії) з нескінченною амплітудою FT Фур’є-перетворення експоненційно затухаючого коливання як сигнал дає лоренцівську криву з певною шириною лінії
Найпростіший експеримент у Фур’є ЯМР-спектроскопії частота Імульсне збуд- Детекція кривої Фур’є Спектр! ження зразка СВІ перетворення
Блок-схема спектрометра ЯМР
Розділення та чутливість 1. Гомогенність магнітного поля - регулюється компьютером 2. Магнітні властивості пристрою для зразків (т. з. головка) – залежить від виробника 3. Якість зразка • Розчин без парамагнітних та нерозчинних домішок • Висота заповнення ампули 4. Кількість точок даних при оцифровуванні СВІ 5. Напруженість магнітного поля 1. 2. 3. Напруженість магнітного поля В 0 Кількість зразка Кількість сканів
Роздільна здатність та кількість точок даних Δν 1/2 ω ω
Роздільна здатність та кількість точок даних а) б) 22, 63 МГц 13 С-ЯМР спектр мутаротованої D-галактози (D 2 O, 100 мг/мл, 30°С, 512 сканів) а) отриманий з 8 К інтерферограми б) Отриманий з 2 К інтерферограми
Кількість зразка і чутливість Час 1 Н-ЯМР 13 С-ЯМР з розвя’зкою без розв’язки 5 хв 0, 5 мг 50 мг 200 мг 1 год 0, 1 мг 10 мг 50 мг 16 год 0, 02 мг 10 мг
Кількість сканів і чутливість
Додаткова математична обробка спаду вільної індукції Після перемноження з функцією Гауса Оригінальний СВІ Після перемноження з експоненціальною функцією
Скачать презентацию ЯМР і життя Структура С-домену білка фактора термінації
NMR NEW Introduction I S 15-03-01.ppt