Nukleární magnetická rezonance
Lekce 3
Pulzní sekvence
sled pulzů a prodlev
Relaxace
Působením RF pole (pulzu) jsou všechny spiny vystaveny prakticky stejnému vnějšímu poli. Během všech časových prodlev v pulzní sekvenci, včetně snímání signálu však, jednotlivé spiny mají tendenci návratu do rovnovážného stavu (relaxace).
Mechanizmy relaxace
Interakce s paramagnetickými částicemi - sloučeniny přechodných kovů, rozpuštěný
o2
• Přímá dipól-dipolární interakce (DD) - převládají intramolekulární interakce v důsledku měnící se orientace mezijaderného vektoru vůči B0 relaxace je úměrná druhé mocnině DD interakce:
k7í!ZL /?dd = -^(3cos^-1)U;,
Spinový pár s vysokým gytomagnetickým poměrem relaxuje rychleji (1H-1H > 1H- 13C).
DD interakce umožňuje přenos energie mezi spiny a „mřížkou" (molekulárním pohybem). Pohyb molekul synchronizovaný s oscilacemi magnetického pole dokáže vyvolat vícekvantový přechod mezi spinovými stavy (podstata NOE efektu).
Relaxace
Mechanizmy relaxace
• Anizotropie chemického posunu (CSA) - izotropní hodnota CS odpovídá zprůmněrované veličině v důsledku dostatečně rychlého molekulárního pohybu v homogenním prostředí
• Fluktuace efektivního pole v důsledku anizotropie chemického stínění - s rostoucí molekulovou hmotností „nestačí" molekulární pohyb plně kompenzovat anizotropní okolí jednotlivých jader, což vede k relaxaci systému
• Chemická výměna - lokální pole ovlyvňují i dynamické změny v její prostroové struktuře (vazba ligandu, konformační rovnováha a pod.)
Podélná relaxace-T1
•   spin-mřížková relaxace
vymírání signálu v ose z
Odpovídá návratu longitudinální Mz makroskopické magnetizace k rovnovážné hodnotě Mz° dle kinetické rovnice 1. řádu. Uvolněná energie se přenáší na molekulární pohyb okolí.
Podélná relaxace
Určení T1 relaxačního času: Inversion Recovery Experiment
vynesení intezity detekovaného signálu S(z):
Podélná relaxace -J1
180x 90x
Měření podélné relaxace
C-l    C-3 C-2
i
o
H ,g C=C
CH, H
5 6 0-CH9-CH-
6c
-i——.—.—i . . . ,—i—,—,—p
160    140    120    100    80     60     40 20
C-5
C-4C-6
50
24
16
10
6.0
3.0
1.0 0.5
1H
H decoupling
180°
90°
13C
Příčná relaxace -T2
• spin-spinová relaxace
• ztráta koherence v rovině xy
• vždy vetší jako J1
Odpovídá rozfázování transverzální magnetizace Mx+\My z původně koherentního stavu po aplikace rf pulzu do rovnoměrné distribuce spinu v rovině xy. Kvantitativně charakterizována časemT2.
Příčná relaxace -T2
NOE - Nuclear Overhauser Effect
• přenos energie mezi dvěma blízkými jádry (do 5Ä)
• zprostředkováno dipól-dipólovou interakcí
• malé, rychle se pohybující molekuly - DQ, makromolekuly - ZQ
aß)—^^\ßa)   Ams=0 ZQ
NOE - Nuclear Overhauser effect
Selektivním rf pulzem je u vybraného spinu 5 invertována rovnovážná populace, během směšovací periody tmix dochází k přenosu magnetizace díky aktivnímu cross-relaxačnímu členu o,s 2Sz°na prostorově blízký spin /. NOE se projeviv diferenčním spektru jako změna intezity.
"mix
I (t . )-/° = 2(JKt . 5°
z v mix 'z IS mix z
o.
o,
rii =
w2-w0
I0
x 100% - intenzita NOE
- Nuclear Overhauser effect
n/2
n/2
CO       r-. r» r-* r--
/VI V
OMe
mi
u
_____WUIOUL.
Current Ual3 Parameters
NAHT GOCSY.tcst
EXPNO I
PROCNO 1
F2 - Acquisi Datc_ line
pnoniw
PUI PIIOG ID
SOLVENT NS DS SHI
FlOHES «0 FIG Uli
qf
IE
lion Paranelers 960910 9.05 clrjMO a 0X1 111/
'a
16384 C.0C13 !
0
5000 000 11/ 0.305176 III 1.0334500 sec 16
100 000 usee 4.SO usee 303.0 K
F2 - Processing parameters
SI 65536 •
SF 500,1300038 WI7
MOM OS IKE
SSO 2
LD 0.00 Hi
CO 0
PC 1.00
10 NMP. plot parameters
cx
F1F Fl
FiP ■2
H/CH
PO.00 cm
a boo pp«
4251.10 117
2 000 ppm S00O.26 HI 0.37500 ppa/cm 16? 54225 ll//cm
,       ,-1-
ppm B
n-1-■-•-r
7 6
—T-1-l-"-1—-1
Current (Jala Parameters NAME GOĽSY.tcst EXPNO 7 PROCNO 1
CO       r-. r» r-* r--
/VI V
44
OMe
Current Ual3 Parameters
NAHT GOCSY.tcst
EXPNO I
PROCNO 1
F2 - Acquisi Datc_ line
iijsinux pnoniw
PUI PIIOG ID
SOLVENT NS DS SHI
FlOHES «0 FIG Uli
or
IE
lion Paranelers 960910 9.05 clrjMO a 0X1 111/
'a
16384 C.0C13 !
0
5000 000 11/ 0.305176 III 1.0334500 sec 16
100 000 usee 4.SO usee 303.0 K
F2 - Processing parameters si 65536 •
SF 500. 1300038 mi?
mom r.u.t
sso 2 ld 0.00 Hi
cn o
PC 1.00 10 NM! olot parameters
cx F1P
Fl
F2P
f2
PPHCM HZCH
70.00 cn 0 500 pat
4251.10 III 2 000 pp*
1000.26 Hi
0.3?500 po»/tri 16? 54225 ll//cn
1-1-r
ppm 8
-■-r
7
_T i ------—