ЯДЕРНЫЙ МАГНИТНЫЙ РЕЗОНАНС Ельцов Илья Владимирович (слева) ЯМР. Часть 1. Всякая всячина. Важнейшие области применения спектроскопии ЯМР • • • • • Изучение строения и свойств органических и неорганических соединений. Изучение динамических свойств молекул (таутомерия, изомерия). Исследование процессов (кинетика, термодинамика, титрование). Определение структуры биомакромолекул o Изучение белок-лигандных взаимодействий (ЯМР-скрининг биологически активных соединений) o Мониторинг состава биологических жидкостей (метабономика) Визуализация объектов живой и неживой природы (ЯМРтомография) o Мониторинг процессов, происходящих в живом организме (invivo спектроскопия) o Исследование функциональной активности мозга (f-MRI) 2 ЯМР. Часть 1. Всякая всячина. Важнейшие области применения спектроскопии ЯМР Структура высокого разрешения в растворе для комплекса дигидрофолатредуктазы (16 кДа) с триметопримом и НАДФН 3 ЯМР. Часть 1. Всякая всячина. Важнейшие области применения спектроскопии ЯМР ЯМР – томография головного мозга 4 ЯМР. Часть 1. Всякая всячина. С чего же все началось? ЗАВОЙСКИЙ Евгений Константинович (1907 - 1976) 1941 г. - впервые зарегистрировал сигнал ядерного магнитного резонанса 1944 г. - открытие электронного парамагнитного резонанса 5 Нобелевские лауреаты Физика – 1944 Isidor Isaac Rabi, USA Физика - 1952 Felix Bloch, USA За резонансный метод записи магнитных свойств атомных ядер За создание нового метода измерения ядерной магнитной прецессии и последующие связанные с ним открытия Edward Mills Purcell, USA Химия - 1991 Richard R. Ernst, Switzerland Химия - 2002 Kurt Wűthrich , Switzerland За вклад в развитие методологии спектроскопии ядерного магнитного резонанса (ЯМР) высокого разрешения За развитие методов спектроскопии ядерного магнитного резонанса для исследования трехмерной структуры биологических макромолекул в растворе Физиология и медицина 2003 Paul C. Lauterbur, USA Sir Peter Mansfield, UK За открытия в области визуализации биообъектов 6 ЯМР. Часть 1. Всякая всячина. С чего же все началось? Сканирующая ЯМР-спектроскопия Одни из первых спектрометров ЯМР фирмы Bruker Современный спектрометр ЯМР на электромагните 7 ЯМР. Часть 1. Всякая всячина. Современный приборы. Топ-модели. Магнит спектрометра ЯМР на 1000 МГц Магнит спектрометра ЯМР на 900 МГц Магнит спектрометра ЯМР на 930 МГц Bruker Varian (Agilent) Jeol Германия США Япония 8 ЯМР. Часть 1. Всякая всячина. Современный приборы. Средний класс. Фурье–ЯМР-спектрометр Bruker Avance III 500 Год запуска: 2009 9 ЯМР. Часть 1. Всякая всячина. Физико-химические комплексы Жидкостный хроматограф в комплексе с ЯМР-спектрометром 10 ЯМР. Часть 2. Устройство спектрометра. 11 ЯМР. Часть 2. Устройство спектрометра. WINDA синтезатор частот АЦП детектор 2H lock предусилитель синхронизация с компьютером автосамплер магнит датчик образец градиентный блок поле шимы T компрессор 12 ЯМР. Часть 2. Устройство спектрометра. Магнит 13 ЯМР. Часть 2. Устройство спектрометра. Магнит 14 ЯМР. Часть 2. Устройство спектрометра. Аксессуары Робот для автоматической смены ампул (автосамплер) на 100 образцов. Jeol Реактор для исследования процессов in situ Jeol 15 ЯМР. Часть 2. Устройство спектрометра. Датчик Характеристики - Диапазон частот (QNP, BB) - Взаимное расположение катушек (BBI, BBO) - Количество каналов - Диаметр ампулы - Дополнительные параметры 16 ЯМР. Часть 2. Устройство спектрометра. Ампулы Набор для пробоподготовки для жидкостного датчика: - дозаторы - пипетка - склянка с дейтерорастворителем - ампулы 5 мм - ампула 10 мм - колпачки Набор для пробоподготовки для твердотельного датчика: - воронка - ампула - крышка -экстрактор 17 ЯМР. Часть 3. Пробоподготовка. 18 ЯМР. Часть 3. - Чистая ампула - Объем раствора (15-17 мм) Пробоподготовка. - Однородный раствор - Плотно надетый колпачок 19 ЯМР. Часть 3. Пробоподготовка. Как не надо делать катушка катушка 20 ЯМР. Часть 3. Пробоподготовка. Зачем нужен дейтерорастворитель? Почему именно дейтерий? Какой растворитель взять? Растворитель Т. кип. °С Т. пл., °С Сигналы протонов, м. д. Цена руб/г Хлороформ-D1 61,7 -114,5 7,25 11 Окись дейтерия (D2O) 101,42 -1,8 4,61 18 Диметилсульфоксид-D6 189 11,8 2,50 40 Ацетон-D6 56,2 -95,4 2,07 48 Ацетонитрил-Dз 81,6 -45,7 1,96 80 Бензол-D6 80,1 5,5 7,24 82 Метанол-D4 64,5 -126,6 3,34; 4,1 157 Хлористый метилен- D2 40 -95,1 5.34 210 Диметилформамид-D7 152 -35 2,79; 2,94; 7,90 322 Циклогексан-D12 80,7 1,42 443 Тетрагидрофуран-D8 67 1,6—2,0; 3,5-3,8 600 -1 21