OPVK CZ.1.07/2.2.00/28.0184 11.2.2013

Cvičení z NMR OCH/NMR

Mgr. Tomáš Pospíšil, Ph.D.

LS 2012/2013

11.2.2013

NMR – základní principy

3

NMR – Nukleární Magnetická Resonance

N - nukleární (studujeme vlastnosti jader) Nejedná se o metodu využívající ionizační záření! M - magnetická (chování jader v magnetickém poli) R - resonance (podmínka resonance musí být splněna stejně jako u všech ostatních spektrálních metod)

NMR je jednou z nejsložitějších v praxi využívaných analytických (kvalitativních i kvantitativních) a zobrazovacích metod (NMR imaging). Je založena na sledování odezvy jader s nenulovým jaderným spinem umístěných v silném magnetickém poli a jejich interakci s vysokofrekvenčním elektromagnetickým vlněním.

4

• 1926 Pauli předpověděl jaderný spin • 1932 Stern - Detekce jaderného magnetického momentu • 1936 Gorter - První teoretická předpověď NMR (LiF + K[Al(SO4)2]. 12H2O) • 1945 První NMR v roztoku (Bloch et al. - H2O) a pevné fázi (Purcell et al. - parafin) • 1949 Objev chemického posunu • 1952 Nobelova cena za fyziku – Bloch a Purcell

NMR – historie

5

NMR – historie

První NMR spektrum vody - Bloch

6

NMR – historie

Parafin - Purcell

7

NMR – historie

Ethanol - Bloch

8

The Nobel Prize in Physics 1952 "for their development of new methods for nuclear magnetic precision measurements and discoveries in connection therewith„ • Felix Bloch – Stanford University – 1905-1983 • Edward M. Purcell – Harvard University – 1912-1997 "Dr Bloch and Dr Purcell! You have opened the road to new insight into the micro-world of nuclear physics. Each atom is like a subtle and refined instrument, playing its own faint, magnetic melody, inaudible to human ears. By your methods, this music has been made perceptible, and the characteristic melody of an atom can be used as an identification signal. This is not only anachievement of high intellectual beauty – it also places an analytic method of the highest value in the hands of scientists." From Les Prix Nobel en 1952, Editor Göran Liljestrand, [Nobel Foundation], Stockholm, 1953

NMR – historie

9

• 1958 High resolution Solid-state NMR pomocí spinování pod magickým úhlem (54,7°) • 1964 První pulsní FT NMR - Ernst a Anderson fy. Varian • 1971 Jeener – návrh 2D EXPERIMENTU • 1972 Lauterbur - MRI EXPERIMENT • 1974 První 2D NMR - Ernst (COSY) • 1979 2D 1H/1H NOESY; korelace přes prostor • 1980 proteinová struktura pomocí NMR - Wuthrich • 1990 3D a 1H/15N/13C trojitá resonance NMR proteinu (MW 30K) • 1992 Nobela Cena za Chemii - Ernst • 1997 Spektrometry v velmi vysokým polem (~800 MHz) TROSY - Transverse relaxation optimized spectroscopy (MW 100K)

NMR – historie

10

• Richard R. Ernst * 1933 • Nobelova Cena za chemii 1991 • "for his contributions to the development of the methodology of high resolution nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy”

NMR – historie

11

Kurt Wüthrich *1938 • Nobelova cena za chemii 2002 • for his development of nuclear magnetic resonance spectroscopy for determining the three-dimensional structure of biological macromolecules in solution”

NMR – historie

12

Nobelova cena za medicínu 2003 • for their discoveries concerning Magnetic Resonance Imaging

Paul C. Lauterbur Peter Mansfield

NMR – historie

13

1H a 13C NMR – kodein

14

NMR –

15

NMR – 2D - COSY

16

NMR – pulsní sekvence

Pulsní sekvence pro COSY spektra

2D COSY [δ(1H),δ(1H) homonuclear correlation spectroscopy]

17

NMR – medicína

18

NMR – Spektrometr Bruker 300MHz

19

NMR – Spektrometr JEOL 500 MHz

20

NMR – Spektrometr

21

NMR – Spektrometr

22

NMR – Spektrometr

Outside Vacuum Chamber Liquid Nitrogen Vessel 20 Kelvin Radiation Shield

23

NMR – Spektrometr

Liquid Helium Vessel Liquid Helium Baffle Superconducting Magnet

24

NMR – Instalace

25

NMR – Instalace

26

NMR – Instalace

27

NMR – Instalace

28

NMR – Instalace

29

NMR – Instalace

30

NMR – Instalace

31

NMR – Instalace

32

NMR – Instalace

33

NMR – Instalace