Поглиблений курс спектроскопії ЯМР

Поглиблений курс спектроскопії ЯМР

Цей курсзадуманий для того, щоб познайомити слухачів з останніми досягненнями в спектроскопії ЯМР високого дозволу стосовно завдань встановлення структури та властивостей органічних сполук. Він орієнтований на студентів старших курсів, аспірантів та молодих наукових співробітників Хімічного факультету МДУ знайомих з основами методу ЯМР та які мають базову підготовку в рамках загальних курсів з органічної та фізичної хімії, теорії будови молекул та квантової механіки. Я спробував, стартувавши з основ методу, підвести аудиторію до розуміння найбільш складних та ефективних структурних методів ЯМР. Курс включає три основні розділи: "Розшифрування мультиплетної структури спектрів ЯМР", "Імпульсна та Фур'є-спектроскопія" та "Двовимірна спектроскопія ЯМР". Він розрахований на 50 лекційних годин (півтора академічних семестру) і включає велику кількість демонстраційних та контрольних завдань, які безпосередньо підводять слухача до самостійного розшифрування складних спектрів та встановлення структури його власних з'єднань. Заняття проводяться у вечірній час (орієнтовно у четвер з 18 00). Більш точну інформацію про час і місце проведення чергового заняття можна отримати електронною поштою[email protected].

I. Розшифровка мультиплетної структури спектрів ЯМР

  1. Основні визначення: Явище резонансу, хімічне зрушення та константа спін-спінової взаємодії.
  2. Хімічна та магнітна еквівалентність, групи магнітних ядер та класифікація спинових систем.
  3. Основи квантовомеханічного опису взаємодії спинів:
  4. Оператори спинового моменту та гамільтоніан.
  5. Рівні енергії та діаграми переходів.
  6. Ймовірність переходів.
  7. Поняття про пряму та зворотну спектральні завдання в ЯМР.
  8. Сильний та слабкий зв'язок спинів та прийоми розшифровки спектрів першого порядку.
  9. Аналіз спектрів ЯМР спінових систем типу
  10. AB, AX
  11. A2B, AA'B, ABX, AMX
  12. AA'BB', AA'XX'
  13. Численні методи вирішення зворотних спектральних завдань. Програмні комплекси: LAOCOON, NMRCON, DAVINS, PERCH, PAREMUS-LAOCOON та VALISA.
  14. Вплив швидкої релаксації ядер на структуру мультиплетної спектрів ЯМР.
  15. Хімічний обмін та введення в динамічний ЯМР.
  16. Ефекти орієнтації молекул у магнітному полі.
  17. Програми для візуалізації спектрів ЯМР та їх попередньої обробки: NUTS, WINNMR, ACD/Spec_Manager.

II. Імпульсна та Фур'є-спектроскопія

  1. Спектрометр ЯМР високої роздільної здатності:
  2. Реєстрація та обробка даних.
  3. Система ЯМР-стабілізації (Lock) та налаштування дозволу.
  4. Властивості дейтерованих розчинників та приготування зразків.
  5. Налаштування датчика.
  6. Підготовка спектрометра до роботи та тести.
  7. Короткий вступ у теорію методу:
  8. Ядерний спин та магнітний резонанс.
  9. Рівняння Блоха і система координат, що обертається.
  10. Імпульси та реєстрація сигналу.
  11. Формалізм складових операторів (product operators) для опису імпульсних ЯМР експериментів.
  12. Найважливіші одновимірні експерименти:
  13. Гомо- та гетероядерна розв'язка.
  14. Редагування спектрів з використанням техніки спінової луни.
  15. Перенесення намагніченості та редагування спектрів (APT, INEPT, DEPT, PENDANT).

III. Двовимірна спектроскопія ЯМР

  1. Гомоядернакореляція через хімічний зв'язок:
  2. COSY.
  3. DQF-COSY.
  4. COSY-45 та реєстрації малих констант.
  5. Естафетне перенесення когерентності.
  6. TOCSY.
  7. TROSY.
  8. Багатоквантова фільтрація. INADEQUATE.
  9. ADEQUATE.
  10. Експерименти гетероядерної кореляції через хімічний зв'язок:
  11. HETCOR та HSQC.
  12. HMQC.
  13. HMBC.
  14. Сучасна стратегія використання двовимірних кореляційних експериментів при розшифровці структури нових органічних сполук та природних продуктів.
  15. Поділ хімічного зсуву та констант спін-спінової взаємодії: двовимірна спектроскопія J-дозвіл:
  16. Гомоядерна J-спектроскопія;
  17. Гетероядерна J-спектроскопія.
  18. М'які імпульси та селективне збудження як альтернатива багатовимірному ЯМР. Методи генерації селективних імпульсів:
  19. DANTE;
  20. SOFTCOSY;
  21. 2D J-спектроскопія із селективним збудженням.
  22. Імпульсні поля градієнтів.
  23. Двовимірна кореляційна спектроскопія через простір. Ядерний ефект Оверхаузера.
  24. Принципи побудови тривимірних експериментів ЯМР.