Download
1 / 33
330 likes | 513 Views
Metody badań strukturalnych w biotechnologii. Wykład III Spektroskopia magnetycznego rezonansu jądrowego – podstawowe pojęcia.
E N D
Metody badań strukturalnych w biotechnologii Wykład III Spektroskopia magnetycznego rezonansu jądrowego – podstawowe pojęcia
Magnetyczny rezonans jądrowy – NMR (Nuclear Magnetic Resonance) – podstawą metody jest wykorzystanie właściwości magnetycznych cząsteczek, związanych z występowaniem w nich jąder magnetycznych
Kilka faktów z historii rozwoju NMR: 1946 – wykrycie zjawiska magnetycznego rezonansu jądrowego, 1955 – spektrometry 1H NMR 40MHz, 1965 – opracowanie algorytmu szybkiej transformacji Fouriera (FFT), 1974 – początek rozwoju metod dwuwymiarowych (2D NMR), 1985 – metoda określania III-rzędowej struktury białek w roztworze za pomocą spektroskopii NMR, 1995 – komercyjnie dostępne spektrometry z magnesami nadprzewodnościowymi, umożliwiające wykonanie widm wielowymiarowych o częstości podstawowej 1H NMR 200 – 750 (obecnie do 900) MHz
Metody rejestracji widm NMR: • Metoda fali ciągłej – CW (continuous wave), • Metoda impulsowa, znacznie lepsza i nowocześniejsza, polegajaca na rejestracji FID (Free Induction Delay) i zastosowaniu transformacji Fouriera do jego obróbki
Metoda impulsowa FID w funkcji czasu → widmo uzyskane po transformacji Fouriera
1H NMR – protonowy rezonans magnetyczny Na powszechne zastosowanie tej metody składa sie kilka zalet: • łatwość przygotowania próbki, • wymagana niewielka ilość związku (10-6 g), • krótki czas pomiaru – rzędu kilku minut
Na podstawie jednowymiarowych widm protonowych można wnioskować o budowie prostych związków. Cały problem sprowadza się do określenia trzech wielkości: • Wartości przesunięć chemicznych poszczególnych sygnałów na widmie. • Multipletowości sygnałów (sprzężenie spin – spin). • Intergracja sygnałów.
Przesunięcie chemiczne Na jądro atomowe działa pole mniejsze od przyłożonego pola zewnętrznego – tzw efekt ekranowania, która jest tym większy im większa jest gęstość elektronowa wokół danego jadra: Bef = B0(1 – σ) σ – stała ekranowania Dzięki temu na widmie obserwujemy zróżnicowanie sygnałów w zależności od otoczenia chemicznego protonów.
Przesunięcie chemiczne Bef = B0(1 – σ) σ – stała ekranowania
Różnica stałych ekranowania wzorca i próbki nosi nazwę przesunięcie chemiczne δ, wyrażane jest w ppm (part per milion): δ = B0WZ – B0PR/B0WZ•106 [ppm] Ponieważ z warunku rezonansu wynika, że B0 i ν są do siebie proporcjonalne, zatem: δ = νpr- νwz/νwz•106 Najczęściej stosowanym wzorcem w 1H NMR jest tetrametylosilan (TMS).
Dlaczego na widmach NMR pojawiają się multiplety? CH2 NH2 CH3
Sprzężenia spinowo-spinowe Kolejnym elementem ułatwiającym analizę widm NMR są sprzężenia spinowo-spinowe, wynikające z oddziaływań momentów magnetycznych jąder. Efektem tego jest podział sygnału na multiplet, ilość linii w multiplecie opisuje wzór: P = 2nI + 1 gdzie: n – liczba równocennych jąder rozszczepiających, I – kwantowa liczba spinowa
Ostatnim czynnikiem istotnym w analizie protonowego rezonansu magnetycznego jest krzywa integracji. W przypadku 1H NMR powierzchnia piku jest wielkością wprost proporcjonalą do ilości protonów od których dany pik pochodzi.
