ЯДЕРНЫЙ МАГНИТНЫЙ РЕЗОНАНС

Ельцов Илья Владимирович

(слева)

2

ЯМР. Часть 1. Всякая всячина.

• 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 (ЯМР-томография)o Мониторинг процессов, происходящих в живом организме (in-

vivo спектроскопия)o Исследование функциональной активности мозга (f-MRI)

Важнейшие области применения спектроскопии ЯМР

3

ЯМР. Часть 1. Всякая всячина.Важнейшие области применения спектроскопии

ЯМР

Структура высокого разрешения в растворе для комплекса дигидрофолатредуктазы (16 кДа) с триметопримом и НАДФН

4

ЯМР. Часть 1. Всякая всячина.Важнейшие области применения спектроскопии

ЯМР

ЯМР – томография головного мозга

5

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

6

Химия - 1991

Richard R. Ernst, Switzerland

Физика - 1952

Felix Bloch, USA

Edward Mills Purcell, USA

Физика – 1944

Isidor Isaac Rabi, USA

Химия - 2002

Kurt Wűthrich , Switzerland

Paul C. Lauterbur, USA Sir Peter Mansfield, UK

Физиология и медицина 2003

За резонансный метод записи магнитных свойств атомных ядер

За создание нового метода измерения ядерной магнитной прецессии и последующие связанные с ним открытия

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

За открытия в области визуализации био- объектов

Нобелевские лауреаты

7

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

8

ЯМР. Часть 1. Всякая всячина.Современный приборы. Топ-модели.

Магнит спектрометра ЯМР на 1000 МГц

Bruker

Германия

Магнит спектрометра ЯМР на 900 МГц

Varian (Agilent)

США

Магнит спектрометра ЯМР на 930 МГц

Jeol

Япония

9

Фурье–ЯМР-спектрометр Bruker Avance III 500

Год запуска: 2009

ЯМР. Часть 1. Всякая всячина.Современный приборы. Средний класс.

10

Жидкостный хроматограф в комплексе с ЯМР-спектрометром

ЯМР. Часть 1. Всякая всячина.Физико-химические комплексы

11

ЯМР. Часть 2. Устройство спектрометра.

12

ЯМР. Часть 2. Устройство спектрометра.

WINDA

магнит

компрессор

пр

ед

уси

ли

тел

ь

АЦП

автосамплер

датчик

образец2H lock

T

градиентныйблок

полешимы

синтезаторчастот

детектор

си

нх

ро

ни

зац

ия

с к

ом

пь

юте

ро

м

13

ЯМР. Часть 2. Устройство спектрометра.Магнит

14

ЯМР. Часть 2. Устройство спектрометра.Магнит

15

ЯМР. Часть 2. Устройство спектрометра.Аксессуары

Робот для автоматической смены ампул (автосамплер) на 100 образцов.Jeol

Реактор для исследования процессов in situJeol

16

ЯМР. Часть 2. Устройство спектрометра.Датчик

Характеристики- Диапазон частот (QNP, BB)- Взаимное расположение катушек (BBI, BBO)- Количество каналов- Диаметр ампулы- Дополнительные параметры

17

ЯМР. Часть 2. Устройство спектрометра.Ампулы

Набор для пробоподготовки для твердотельного датчика:- воронка- ампула- крышка-экстрактор

Набор для пробоподготовки для жидкостного датчика:- дозаторы- пипетка- склянка с дейтерорастворителем- ампулы 5 мм- ампула 10 мм- колпачки

18

ЯМР. Часть 3. Пробоподготовка.

19

ЯМР. Часть 3. Пробоподготовка.

- Чистая ампула - Однородный раствор- Объем раствора (15-17 мм) - Плотно надетый колпачок

20

ЯМР. Часть 3. Пробоподготовка.Как не надо делать

катушка катушка

21

ЯМР. Часть 3. Пробоподготовка.Зачем нужен дейтерорастворитель?Почему именно дейтерий?Какой растворитель взять?

Растворитель Т. кип. °С

Т. пл., °С

Сигналы протонов, м. д. Ценаруб/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 1,6—2,0; 3,5-3,8 600