'

Как разгадать «химический кроссворд»

Понравилась презентация – покажи это...





Слайд 0

рисуем формулу вещества по ЯМР и масс-спектрам Как разгадать «химический кроссворд» ДУБИННЫЙ Максим Анатольевич к.ф.-м.н., н.с лаборатории биомолекулярной ЯМР спектроскопии ИБХ РАН, Москва maxim@nmr.ru +7(905)511-57-71


Слайд 1

Зачем разгадывать «химические кроссворды»? Контроль химического синтеза положение защитных и реакционных групп, идентификация продуктов реакций Установление химических формул новых природных соединений при «нулевых» исходных данных Промышленный шпионаж :) То же самое, но для «рукотворных» соединений


Слайд 2

Масс-спектры ЯМР спектры m/z молекулы m/z фрагментов Брутто-формула: Спиновые системы Формулы фрагментов Химическая формула: С33H26O20 Совпало? Как разгадывать «химические кроссворды»? Возьми с полки пирожок


Слайд 3

Современный масс-спектрометр Agilent 6210: ВЭЖХ - времяпролетный масс-спектрометр с электроспрей-ионизацией (en.wikipedia.org)


Слайд 4

Масс спектр C30H26O20: C 12.000000 H 1.007825 O 15.994915 e 0.000549 MH- 705.094474 MH+ 707.109026


Слайд 5

На самом деле :( Какой-то из этих сигналов – молекулярый ион, остальные – результат фрагментации, «слипания» молекул или просто примеси. Требуется дополнительная информация, чтобы начать анализ.


Слайд 6

Если известна формула


Слайд 7

Современные ЯМР спектрометры Лаборатория Биомолекулярной ЯМР спектроскопии ИБХ РАН, Москва


Слайд 8

На чем снимаем?


Слайд 9

Что снимаем? Одномерный 1Н спектр от секунд до минут Двумерные 1Н-1Н (гомоядерные) спектры от 30 минут до 12 часов Двумерные 1Н-13С (гетероядерные) спектры от 30 минут до 12 часов Одномерный 13С спектр от 10 минут до 12 часов + Другие спектры на ядрах 15N, 31P, 19F и пр. Имея 1-10 мг вещества с MW 100-1000:


Слайд 10

Когда НЕ снимаем? Когда не растворяется ни в одном из растворителей, используемых в ЯМР. Когда мало вещества: Для 1H спектров: до 0.1 мг Для 13С спектров: до 5-10 мг («видно глазом») Для 15N спектров (только 15N-HMBC): до 20 мг Когда много примесей. В образце должно быть 1-2 основных компонента + растворитель, остальное – в концентрации в 5-10 раз меньше.


Слайд 11

Растворители для ЯМР спектроскопии: H2O H2O + 10% D2O. Используется для расчета структур белков в естественном окружении, а так же для съемки спектров любых соединений, растворимых в воде. Сигнал растворителя: 1H = 4.7 м.д. Присутствуют 1H сигналы: NH, NH2, NH3+. Отсутствуют 1H сигналы: OH, COOH, PO3-4H, SO3-4H Съемка спектров: любых, кроме HMBC. Искажены величины интегралов из-за подавления растворителя


Слайд 12

Растворители для ЯМР спектроскопии: D2O (D=2H) Хорошо подходит для образцов, не содержащих NH, NH2 групп. Для белков медленная скорость обмена NH-ND говорит о наличии водородной связи. Сигнал растворителя: 1H = 4.7 м.д. Отсутствуют 1H сигналы: те же, что и в H2O + NH, NH2, NH3+ Съемка спектров: любых


Слайд 13

Другие растворители


Слайд 14

Мультиплетность сигналов 1H Синглет (1) Дуплет (2) …?N+?(CH3)3 Отсутствуют другие неэквивалентные протоны в пределах 3х химических связей Один протон в пределах 3х связей


Слайд 15

Мультиплетность сигналов 1H Триплет (3) Дуплет дуплетов Квартет (4) CH3?СH2? … Два эквивалентных соседа NH?СH?CHOH Два НЕэквивалентных соседа CH3?СH2?O ? … Три соседа


Слайд 16

Химические сдвиги 1Н Метилы C?CH3 0?1.5 м.д. Метилы N,O?CH3 3?4 м.д. Метилены С?СН1,2 1?3 м.д. Метилены N,O?СН1,2 3?6 м.д. Ароматика СH 6?7 м.д. Амиды NH,NH2 6?11 м.д.


Слайд 17

Химические сдвиги 13С Метилы C?CH3 5-15 м.д. Метилены С?СН1,2 20?60 м.д. Метилены O?СН1,2 60?90 м.д. Ароматика, С,CH 100-150 м.д. Олефины Карбоксилы С=O 160-220 м.д.


Слайд 18

Виды 2D ЯМР спектров, используемые для определения строения молекул Гомоядерная спектроскопия (1H­1H): 2D COSY 2D TOCSY 2D NOESY Гетероядерная спектроскопия (1H-­13C или 1H­-15N): 2D HSQC 2D HMBC


Слайд 19

2D COSY (COrrelation SpectroscopY) Гомоядерная спектроскопия


Слайд 20

2D TOCSY (TOtal Correlation SpectroscopY) Гомоядерная спектроскопия


Слайд 21

TOCSY/COSY спектры позволяют выделить спиновые системы Протоны внутри спиновой системы связаны друг с другом по спектрам COSY/TOCSY Спиновые системы отделены друг от друга атомами углерода/азота/кислорода/ серы, пр. без протонов Гомоядерная спектрос-копия не позволяет связать спиновые системы между собой


Слайд 22

2D HSQC (Heteronuclear Single Quantum Coherence) Гетероядерная спектроскопия


Слайд 23

2D HMBC (Heteronuclear Multiple Bond Correlation) Гетероядерная спектроскопия


Слайд 24

HMBC связывает спиновые системы друг с другом Гетероядерная спектроскопия Каждый кросс-пик в HMBC за пределы спиновой системы показывает «новые» спины Если один и тот же спин виден из разных спиновых систем, то мы можем «связать» их друг с другом, собрав молекулу из отдельных фрагментов


Слайд 25

Порядок действий


Слайд 26

В лекции были использованы образцы и фрагменты спектров, предоставленные: Абдильданова Асель Абаевна, Алматы, Казахстан, Институт химических наук им. А.Б. Бектурова Болдырев Иван Александрович, ИБХ РАН, Лаборатория химии липидов Дейгин Владислав Исаакович, ИБХ РАН, Лаборатория биофармацевтики Кемельбеков Улан Сатыбалдыулы, Кокшетау, Казахстан, КГУ им. Ш. Уалиханова, Лаборатория инженерного профиля ЯМР-спектроскопии. Константинова Ирина Дмитриевна, ИБХ РАН, Лаборатория биотехнологии Осмаков Дмитрий Игоревич, ИБХ РАН, Лаборатория нейрорецепторов и нейрорегуляторов Саблина Марина Александровна, ИБХ РАН, Лаборатория углеводов Ямпольский Илья Викторович, ИБХ РАН, Лаборатория биофотоники Благодарности


×

HTML:





Ссылка: