Fyzikálně-chemické základy NMR
   Středa, 11.00 - 12.40,  posluchárna CH-2, 27.9. - 17.12.2004


Vladimír Sklenář (podzimní semestr 2004/2005, 2 hod./týden)
Katedra teoretické a fyzikální chemie a Národní centrum pro výzkum
biomolekul, Masarykova univerzita v Brně.
bud. č. 7/místnost 108, tel. 549 497 022
e-mail:sklenar@chemi.muni.cz
http://www.ncbr.chemi.muni.cz/
http://www.chemi.muni.cz/nmr/vs.html

1.  Úvod: Historie NMR spektroskopie a současné trendy - využití
    NMR to ke studiu molekulární struktury v kapalné a pevné fázi,
    NMR tomografie a NMR zobrazování,
    pohledy do budoucna, prohlídka NMR laboratoře PřF MU.

2.  Základní principy:  magnetický dipól, rezonanční podmínka, NMR
    spektrometr, Fourierova spektroskopie, ´klasický popis´ -
    Blochovy rovnice, relaxační procesy -- spin-mřížková a spin-
    spinová relaxace, Fourierova transformace, citlivost měření.

3.  Dynamika spinových systémů:  základní vlastnosti nukleárního
    spinového systému, teorie matic hustoty, maticové representace,
    operátory, spinový Hamiltonián v Hilbertově representaci, teorie
    průměrného Hamiltoniánu.

4.  Součinový operátorový formalismus:  základní principy,
    názvosloví, vývoj součinových operátorů, Hamiltonián v součinové
    bázi, složené rotace, pozorovatelné veličiny.

5.  1D Fourierova spektroskopie:  excitační sekvence, principy
    spinového echa, měření relaxačních časů, přenos polarizace --
    metody INEPT a DEPT, složené pulzy, homo- a hetero-nukleární
    decoupling, pulzní gradienty

6.   2D Fourierova spektroskopie:  základní principy a formální
    teorie detekce NMR ve dvou frekvenčních dimenzích, koherenční
    stezky.

7.  Základní metody 2D spektroskopie:  korelace chemických posunů
    - COSY, J-rozlišená spektroskopie -- měření spin-spinových
    skalárních interakcí, korelace dipól-dipólových interakcí -- NOESY,
    fázové cykly, varianty pro měření homo- a hetero-nukleárních
    spinových systémů, editace spekter.

8.  Aplikace NMR ve strukturní analýze biomolekul:  proteiny a
    peptidy, nukleové kyseliny, získávání strukturních parametrů:
    měření vzdáleností vodíkových atomů, určování dihedrálních
    úhlů, matematická rekonstrukce prostorové struktury
    makromolekul.

Studijní materiál:
Understanding NMR Spectroscopy, James Keeler, University of
Cambridge, 2002, přístupný na:
 http://www.spectroscopynow.com/Spy/basehtml/SpyH/1,1181,5-1-2-0-0-
news_detail-0-2482,00.html
Další literatura:

1.   R.R.Ernst, G. Bodenhausen and A.Wokaun: Principles of NMR  in
One and Two   Dimensions, Clarendon Press, Oxford, 1987.
2.  N.Chandrakumar,  S.Subramanian:  Modern  Techniques  in   High
    Resolution FT NMR, Springer Verlag, New York 1986.
3.   A.E.Derome:  Modern  NMR Techniques for  Chemistry  Research,
Pergamon Press,    Oxford, 1987.
4.   A.  Bax:  Two-dimensional NMR in  Liquids,  Delft  University
Press, Dodrecht, 1982.
5.  Methods  in  Enzymology,  vol. 176, 177  and  239:  NMR,  Eds.
    N.J.Oppenheimer, T.L. James, Academic Press, San Diego,  1987,
    1994.
6.  Frank  J.M.  van de Ven: Multidimensional NMR in Liquids,  VCH
    Publishers, Inc., New York 1995.
7.  D.  Canet: Nuclear Magnetic Resonance -- Concepts and Methods.,
    J.Wiley & Sons, Chichester, 1996.
8.  R. Freeman: Spin Choreography -- Basic Steps in High Resolution
    NMR, Spektrum Academic Publishers, Oxford 1997.
9.  I.Goljer, T.Liptaj: Nové metódy FT NMR spektroskopie kvapalin,
Veda, Bratislava,  1986.
10.  J.Schraml:  Dvourozměrná NMR spektroskopie,  Academia  Praha,
1987.
11. Magnetická  rezonančná  spektroskopia, SVŠT  Bratislava  1988,
    CHTF, učebné texty k PGS.
12. Francois Sauriol: Animated NMR Course
    (electronic version avilable at
    http://www.chem.queensu.ca/facilities/NMR/nmr/webcourse/index1
.htm
13. Další kurzy on line:
    http://www.spectroscopynow.com/Spy/basehtml/SpyH/1,1181,5-14-0-
    0-0-education_new-0-0,00.html

Navazující kursy:


  ˙   PřF:C5320 Fyzikálně chemické základy NMR (podzim 2004)
     prof. RNDr. Vladimír Sklenář, DrSc.
     2 kr. Doporučované ukončení: zkouška. Jiná možná ukončení:
     kolokvium. Chemická sekce PřF MU
  ˙   PřF:C5860 Aplikovaná NMR spektroskopie (podzim 2004)
     Prof. RNDr. Miroslav Holík, CSc.
     2 kr. Doporučované ukončení: zkouška. Jiná možná ukončení:
     kolokvium. Chemická sekce PřF MU
  ˙   PřF:C6770 NMR Spectroscopy of Biomolecules (jaro 2005)
     RNDr. Radovan Fiala, CSc., Mgr. Jaromír Toušek, Dr., Mgr. Lukáš
     Žídek, Ph.D.
     2 kr. Doporučované ukončení: zkouška. Jiná možná ukončení:
     kolokvium. Chemická sekce PřF MU
  ˙   PřF:C6800 Multinukleární NMR spektroskopie (jaro 2005)
     doc. RNDr. Jiří Pinkas, Ph.D.
     2 kr. Doporučované ukončení: zkouška. Jiná možná ukončení:
     kolokvium. Chemická sekce PřF MU
  ˙   PřF:C7995 Advanced Methods of Biomolecular NMR (podzim 2004)
     RNDr. Radovan Fiala, CSc., Mgr. Lukáš Žídek, Ph.D.
     2 kr. Doporučované ukončení: zkouška. Jiná možná ukončení:
     kolokvium. Chemická sekce PřF MU
  ˙   PřF:C7999 Advanced Methods of NMR Spectroscopy (podzim 2004)
     RNDr. Dalibor Dastych, Dr., doc. RNDr. Radek Marek, Ph.D., doc.
     RNDr. Jiří Pinkas, Ph.D.
     2 kr. Doporučované ukončení: kolokvium. Jiná možná ukončení:
     zkouška. Chemická sekce PřF MU
  ˙   PřF:C8950 NMR - Strukturní analýza (jaro 2005)
     doc. RNDr. Radek Marek, Ph.D.
     2 kr. Doporučované ukončení: zkouška. Jiná možná ukončení:
     kolokvium. Chemická sekce PřF MU