Fyzikálně-chemické základy NMR
Středa, 13.00 - 14.40, posluchárna CH-1, 21.9. - 16.12.2005
Vladimír Sklenář (podzimní semestr 2005/2006, 2 hod./týden)
Národní centrum pro výzkum biomolekul a katedra teoretické a fyzikální chemie, Masarykova
univerzita v Brně.
Kampus Bohunice, pavilon A4, místnost 1.22, 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.
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. S. Braun, H.-O.Kalinowski, S. Berger: 100 and More Basic NMR Experiments. VCH, 1996.
10. J.Schraml: Dvourozměrná NMR spektroskopie, Academia Praha, 1987.
11. Malcolm H. Levitt: Spin Dynamics. Basic sof NMR. John Wiley&Sons, Chichester, 2001.
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 kurzy na PřF MU:
ˇ PřF:C6770 NMR Spectroscopy of Biomolecules (jaro 2006)
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
ˇ PřF:C6800 Multinukleární NMR spektroskopie (jaro 2006)
doc. RNDr. Jiří Pinkas, Ph.D.
2 kr. Doporučované ukončení: zkouška. Jiná možná ukončení: kolokvium. Chemická sekce PřF MU
ˇ PřF:C7995 Advanced Methods of Biomolecular NMR (podzim 2005)
RNDr. Radovan Fiala, CSc., Mgr. Lukáš Žídek, Ph.D.
2 kr. Doporučované ukončení: zkouška. Jiná možná ukončení: kolokvium. Chemická sekce PřF MU
ˇ PřF:C7999 Advanced Methods of NMR Spectroscopy (podzim 2005)
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
ˇ PřF:C8950 NMR - Strukturní analýza (jaro 2006)
doc. RNDr. Radek Marek, Ph.D.
2 kr. Doporučované ukončení: zkouška. Jiná možná ukončení: kolokvium. Chemická sekce PřF MU
ˇ PřF:C8951 NMR spektroskopie pevného stavu - základní principy a aplikace v chemii.
(podzim 2005)
Ing. Jiří Brus, PhD.
1 kr. Ukončení: zkouška. Laboratoř NMR spektroskopie PřF MU
ˇ PřF:C9904 Dynamic NMR spectroscopy of organometallic compounds (podzim 2004)
Prof. Alojz Demšar, doc. RNDr. Jiří Pinkas, Ph.D.
1 kr. Doporučované ukončení: kolokvium. Jiná možná ukončení: zkouška. Chemická sekce PřF MU