C5320 Fyzikálně chemické základy NMR

Přírodovědecká fakulta
podzim 2010 - akreditace
Rozsah
2/1/0. 3 kr. (příf plus uk plus > 4). Doporučované ukončení: zk. Jiná možná ukončení: k.
Vyučující
prof. RNDr. Vladimír Sklenář, DrSc. (přednášející)
doc. RNDr. Radovan Fiala, CSc. (přednášející)
Mgr. Pavel Kadeřávek, Ph.D. (cvičící)
Garance
prof. RNDr. Vladimír Sklenář, DrSc.
Národní centrum pro výzkum biomolekul – Přírodovědecká fakulta
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
Mateřské obory/plány
Cíle předmětu
Úvod do spektroskopie nukleární magnetické rezonance. Popis základních principů s využitím klasického vektorového modelu s navazující rigorózní analýzou využívající kvantové mechaniky. Teorie matic hustoty a součinový oprátorový formalismus jsou použity pro základní popis experimentů NMR ve více dimenzích. Získané vědomosti umožňují základní orientaci v moderních metodách NMR spektroskopie využívaných v organické a anorganické chemii, biochemii a metodách moderní strukturní biologie a biofyziky.
Osnova
  • 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 spektroskopie, 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.
Literatura
  • KEELER, James. Understanding NMR spectroscopy. Chichester: Wiley, 2005, xv, 459. ISBN 0470017872. info
  • HORE, P. J., J. A. JONES a Stephen WIMPERIS. NMR : the toolkit. 1st pub. Oxford: Oxford University Press, 2000, 85 s. ISBN 0198504152. info
  • HOCH, Jeffrey C. a Alan S. STERN. NMR data processing. New York: Wiley-Liss, 1996, xi, 196. ISBN 0471039004. info
  • Protein NMR spectroscopy principles and practice. San Diego: Academic Press, 1996, 587 s. ISBN 0121644901. info
  • CAVANAGH, John a Wayne J. FAIRBROTHER. Protein NMR Spectroscopy. Principles and Practice. San Diego: Academic Press, 1996, 587 s. ISBN 0-12-164490-1. info
  • EVANS, Jeremy N. S. Biomolecular NMR spectroscopy. Oxford: Oxford University Press, 1995, xvi, 444 s. ISBN 0-19-854766-8. info
  • VEN, Frank J. M. van de. Multidimensional NMR in Liquids :basic principles and experimental methods. New York: VCH Publishers, 1995, 399 s. ISBN 1-56081-665-1. info
  • Two-dimensional NMR spectroscopy :applications for chemists and biochemists. Edited by William R. Croasmun - Robert M. K. Carlson. 2nd ed. New York: VCH Publishers, 1994, xxii, 958. ISBN 1-56081-664-3. info
  • SANDERS, Jeremy K. M. Modern NMR spectroscopy : a workbook of chemical problems. 2nd ed. Oxford: Oxford University Press, 1993, 127 s. ISBN 0198558120. info
  • RAHMAN, Atta-ur-. One and Two Dimensional NMR Spectroscopy. 1. vyd. Amsterdam: Elsevier Science Publishers B.V., 1989, 578 s. ISBN 0444873163. info
  • NMR and the periodic table. Edited by Robin Kingsley Harris - Brian E. Mann. London: Academic Press, 1978, 459 s. ISBN 0123276500. info
Výukové metody
Přednášky a cvičení
Metody hodnocení
Ústní zkouška
Navazující předměty
Další komentáře
Předmět je dovoleno ukončit i mimo zkouškové období.
Předmět je vyučován každoročně.
Výuka probíhá každý týden.
Předmět je zařazen také v obdobích podzim 2007 - akreditace, podzim 1999, podzim 2000, podzim 2001, podzim 2002, podzim 2003, podzim 2004, podzim 2005, podzim 2006, podzim 2007, podzim 2008, podzim 2009, podzim 2010, podzim 2011, podzim 2011 - akreditace, podzim 2012, podzim 2013, podzim 2014, podzim 2015, podzim 2016, podzim 2017, podzim 2018, jaro 2020, jaro 2021, jaro 2022, jaro 2023, jaro 2024, jaro 2025.