Name: Analiza kształtu linii dynamicznych widm NMR w celu scharakteryzowania przegrupowań sfer koordynacyjnych w chiralnym kompleksie poliwodorku renu (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2022-07-27T14:25:00.000+00:00
Duration: 10 min 52 s
Description: Poznaj analizę kształtu linii widm NMR do badania dynamicznych przegrupowań w chiralnym kompleksie poliwodorku renu(V). Metoda pozwala wyznaczyć parametry aktywacji procesów koordynacyjnych.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Autorzy dziękują Wydziałowi Chemii i Fizyki oraz Programowi Grantów Kreatywności i Badań (Naik, Moehring) na Uniwersytecie Monmouth za wsparcie finansowe tej pracy.

Autorzy nie mają do ujawnienia żadnych konfliktów interesów.

W przygotowaniu ReH7(PPh 3)2 znajdują się cztery elementy, które mogą mieć wpływ na ilość i czystość produkowanego materiału. Po pierwsze, zastosowanie kąpieli lodowej w ciągu pierwszych 15 minut reakcji jest ważne, aby usunąć ciepło z reakcji zachodzącej między borowodorkiem sodu a wodą. Wyższe temperatury początkowe prowadzą do zmniejszenia wydajności produktu ReH7(PPh3)2 w wyniku tworzenia produktu rozkładu termicznego Re2H8(PPh<su...

Spektroskopia NMR jest powszechnie stosowana do charakteryzowania procesów dynamicznych zachodzących wewnątrz cząsteczek lub między nimi. W przypadku wielu prostych przegrupowań wewnątrzcząsteczkowych wyznaczenie ΔG‡ jest tak proste, jak pomiar różnicy częstotliwości, Δν, między dwoma rezonansami w granicy powolnej wymiany i określenie temperatury koalescencji dla tych samych rezonansów (Rycina 1)1. Zależność ta,
ΔG‡ = 4.575 x 10-3 kcal/mol x Tc [9.972 + log (Tc/Δν)]
gdzie Tc jest temperaturą koalescencji dla pary rezonansów reprezentujących powolną formę wymiany dynamicznej próbki, może zostać wykorzystana do obliczenia wolnej energii aktywacji dla takiej dynamicznej reorganizacji. Bardziej złożone układy dynamiczne wymagają dopasowania kształtu linii dynamicznych widm NMR lub zastosowania innej techniki NMR, takiej jak dwuwymiarowa spektroskopia wymiany (2D-EXSY) lub dwuwymiarowa spektroskopia efektu Overhausera w wirującej ramie (2D-ROESY), w celu oszacowania parametrów aktywacji.
<img alt="Porównanie widm NMR w 250 K i 205 K; analiza piku; przesunięcie chemiczne w ppm; badanie wpływu temperatury." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64160/64160fig01.jpg" data-altupdatedat="1788282455000" data-alt="Rysunek 1"> 
Rysunek 1: Widma NMR dla roztworu ReH5(PPh3)2(sec-butyl amine) w d8-toluenie w dwóch temperaturach. Różnica częstotliwości między dwoma dubletami wolnej wymiany (dolna linia, 117,8 Hz) i temperatura koalescencji wynosząca 250 K (górna linia) odpowiadają barierze energetycznej (ΔG‡) wynoszącej 11,8 kcal/mol. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64160/64160fig01large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić większą wersję tego rysunku.</a>
Dopasowanie kształtu linii w dynamicznych widmach NMR jest powszechną techniką, od dawna stosowaną do szacowania parametrów aktywacji opisujących dynamiczne przegrupowania substancji o energii aktywacji wynoszącej w przybliżeniu od 5 do 25 kcal/mol2,3,4,5. Wyznaczenie barier energetycznych dla wymiany protonów między wodą a cząsteczkami amin6, bariery energetycznej dla rotacji wokół wiązania C-N w dimetyloformamidzie7 czy ogólnych rozmiarów grup organicznych8 to tylko kilka przykładów wielu właściwości ocenianych poprzez dopasowanie kształtu linii w dynamicznych widmach NMR. Niniejszy artykuł demonstruje zastosowanie dopasowania kształtu linii do charakterystyki międzycząsteczkowych i wewnątrzcząsteczkowych procesów dynamicznych zachodzących w kompleksie ReH5(PPh3)2(sec-butyl amine). Celami tego i podobnych eksperymentów NMR z dopasowaniem kształtu linii są: 1) charakterystyka wszystkich obserwowalnych w NMR wewnątrzcząsteczkowych dynamicznych procesów wymiany atomów, jeśli występują, 2) identyfikacja i charakterystyka obserwowalnych w NMR wewnątrzcząsteczkowych dynamicznych procesów wymiany atomów, jeśli występują, 3) identyfikacja skorelowanych wewnątrzcząsteczkowych wymian atomów, które w tym przykładzie dotyczą zarówno atomów wodoru, jak i fosforu, oraz 4) w przedstawionym tutaj przykładzie, porównanie dwóch opublikowanych modeli procesów dynamicznych zachodzących w kompleksie ReH5(PPh3)2(sec-butyl amine).
Ośmiocoordynacyjne układy poliwodorowe renu(V) są złożonymi układami dynamicznymi, w których ligandy uczestniczą w wielu procesach dynamicznych, a atomy fosforu mogą brać udział w pojedynczym procesie dynamicznym będącym drugim aspektem procesu wymiany ligandów wodorowych9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26, 
27,28,29. Ośmiocoordynacyjne, pseudododekaedryczne kompleksy poliwodorowe renu(V) przyjmują geometrię cząsteczkową (Rycina 2), którą można opisać jako parę ortogonalnych trapezów ligandów17,26. Wierzchołki na dłuższych krawędziach trapezów są powszechnie określane jako miejsca B i w kompleksach poliwodorowych renu są to zazwyczaj miejsca zajęte przez obojętne ligandy dwuelektronowe, takie jak fosfiny trzeciorzędowe lub ligandy aminowe. Wierzchołki na krótszych krawędziach trapezów są powszechnie określane jako miejsca A i są one zazwyczaj zajęte przez anionowe, dwuelektronowe ligandy wodorowe. Widma NMR kompleksów poliwodorowych renu(V) w temperaturze pokojowej są zazwyczaj myląco proste ze względu na kilka procesów dynamicznych zachodzących w roztworach w temperaturze pokojowej.
<img alt="Schemat chemii koordynacyjnej renu z kątami ligandów A-B, ilustrujący geometrię cząsteczkową." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64160/64160fig02.jpg" data-altupdatedat="1788282455000" data-alt="Rycina 2"> 
Rycina 2: Dodekaedryczny zestaw koordynacyjny (po lewej) oraz kompleks ReH5(PPh3)2(sec-butyl amine) z tej samej perspektywy (po prawej). Miejsca zaznaczone kolorem czerwonym reprezentują centra koordynacyjne tworzące trapez pionowy, a miejsca zaznaczone kolorem niebieskim reprezentują centra koordynacyjne tworzące trapez poziomy. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64160/64160fig02large.jpg" target="_blank">Aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny, kliknij tutaj.</a>
Kompleksy o wzorze ReH5(PPh3)2(amina) stanowią najdokładniej zbadaną klasę kompleksów polowodorowych renu pod kątem procesów dynamicznych9,10,12,13,16,30,31. Dla kompleksów ReH5(PPh3)2(amina) zidentyfikowano trzy procesy dynamiczne (Rycina 3): 1) wymianę protonu między jedynym ligandem wodorowym w pozycji B a protonem z cząsteczki wody (przypadkowej lub celowo dodanej)9,13, 2) wymianę typu „karuzela” (turnstile exchange) pary ligandów wodorowych w pozycji A z sąsiednim ligandem wodorowym w pozycji B9,11,13,30,31 oraz 3) inwersję steryczną (lub pseudorotację), która objawia się jako parzysta wymiana ligandów wodorowych w pozycji A i parzyste przemieszczenie atomów w pozycji B na przeciwną stronę centrum renu (jak pokazano na Rycini 4)4,5,6,8,26,27. Przemieszczenie atomów w pozycji B na przeciwną stronę renu jest obserwowalne za pomocą dynamicznej spektroskopii NMR jako: 1) proces, który sprawia, że nieekwiwalentne protony 3 i 5 w N = pirydynie stają się ekwiwalentne w temperaturze pokojowej10,30,31, 2) proces, który powoduje szybką wymianę izomerów E i Z ligandów N = niesymetrycznie podstawionych amin aromatycznych w temperaturze pokojowej9,10,13,30,31, lub 3) proces powodujący szybką wymianę perspektyw sterycznych diastereotopowej pary atomów fosforu względem centrum chiralnego znajdującego się na ligandzie aminowym9,30,31. Wcześniej nieopisywany kompleks chiralny ReH5(PPh3)2(sec-butylamina) daje możliwość ogólnego opisania metod, które mogą być wykorzystane do identyfikacji i charakterystyki dynamicznych przegrupowań kompleksów polowodorowych renu.
<img alt="Mechanizm reorganizacji, kompleks Re, wymiana ligandów azotowych/fosfinowych, schemat chemiczny." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64160/64160fig03.jpg" data-altupdatedat="1788282455000" data-alt="Rysunek 3"> 
Rysunek 3: Przedstawienie procesów dynamicznych obserwowanych metodą spektroskopii NMR dla roztworów ReH5(PPh3)2(sec-butyl amine). Przedstawienie A obrazuje wymianę pojedynczego protonu wody zanieczyszczającej na unikalny ligand wodorkowy w pozycji B. Przedstawienie B obrazuje obrotową wymianę („turnstile exchange”) trzech sąsiednich ligandów wodorkowych, z których dwa znajdują się w pozycji A, a trzeci jest unikalnym ligandem wodorkowym w pozycji B. Przedstawienie C obrazuje zarówno parową wymianę ligandów wodorkowych w pozycji A, jak i inwersję steryczną atomów fosforu względem chiralnego ligandu aminowego (N*). Należy zauważyć, że parowa wymiana ligandów wodorkowych w pozycji A nie wymaga przesunięcia ligandów wodorkowych z pozycji A na przeciwną stronę centrum renu. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64160/64160fig03large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.</a>
W przypadku układów chemicznych, takich jak kompleksy polowodorowe renu, wykazujących złożony zestaw procesów dynamicznych, dopasowanie kształtu linii (line shape fitting) dynamicznych widm NMR jest najczęściej stosowaną techniką NMR do charakteryzowania tych procesów9,11,13,16,21,29. Alternatywnymi technikami dynamicznego NMR, które mogą być również wykorzystane do ilościowego charakteryzowania procesów dynamicznych, są dwuwymiarowe EXSY9,32 lub 2D-ROESY11. Dwuwymiarowe widma EXSY są zazwyczaj pomiarzone w zakresie temperatur powolnej wymiany, natomiast dwuwymiarowe widma ROESY są zazwyczaj pomiarzone w zakresie temperatur szybkiej wymiany. Obie techniki dwuwymiarowe mogą wymagać znacznej ilości czasu w spektrometrze na akwizycję danych, ponieważ każda z tych technik gromadzi w danej temperaturze znacznie większy zestaw danych niż jednowymiarowe zestawy danych potrzebne do analizy dopasowania kształtu linii. Proste i dobrze znane procesy dynamiczne, takie jak dynamiczna wymiana dwóch grup metylowych w dimetyloformamidzie, mogą być łatwo scharakteryzowane za pomocą dowolnej z tych trzech technik NMR. Bardziej złożone układy, takie jak ReH5(PPh3)2(sec-butylamine), w których poszczególne ligandy wodorowe uczestniczą w wielu procesach dynamicznych, lub układy niekoniecznie dobrze znane, np. nowy kompleks polowodorowy metalu przejściowego, który może lub nie może wymieniać protonów między ligandem wodorowym a wodą zanieczyszczającą, są łatwiej i ilościowo charakteryzowane metodą NMR z dopasowaniem kształtu linii niż metodami dwuwymiarowego NMR. W przeciwieństwie do metod dwuwymiarowego NMR, metoda dopasowania kształtu linii zapewnia łatwo interpretowalną wizualizację zgodności między testowanym modelem a danymi eksperymentalnymi, a także wizualny dowód wymiany, w której ligand wodorowy przemieszcza się poza wewnętrzną sferę koordynacyjną renu. Na podstawie wysokości i kształtu pików w widmach powolnej wymiany nawet złożony układ dynamiczny, taki jak ReH5(PPh3)2(sec-butylamine), może pozwolić na łatwo testowalny wstępny zestaw modeli wymiany. Ponadto, gdy dla danej transformacji molekularnej zgłoszono wiele modeli teoretycznych, dopasowanie kształtu linii dynamicznych widm NMR pozwala na wizualne porównanie każdego modelu z obserwowanymi widmami.
Poza trzema wspomnianymi powyżej technikami NMR, eksperymenty NMR z podstawieniem izotopowym z użyciem D2O lub HD były stosowane do jakościowego wykazania międzycząsteczkowej wymiany atomów w złożonych układach polowodorek renu, jednak nie wykorzystywano ich do analiz ilościowych9,33,34,35. Obliczenia teoretyczne stanowią dodatkową metodę charakteryzacji procesów dynamicznych w złożonych układach dynamicznych30,31,36. Obliczenia teoretyczne mają przewagę nad dopasowaniem kształtu linii polegającą na tym, że mogą być wykorzystane do rozróżnienia możliwości, których nie da się odróżnić za pomocą analizy dopasowania kształtu linii. Na przykład obliczenia teoretyczne zostały wykorzystane do opisania wymiany obejmującej trzy sąsiednie ligandy wodorowe w niektórych kompleksach renu(V) jako wymianę typu turnstile wszystkich trzech ligandów wodorowych, a nie naprzemienną parę wymian parzystych, w których każda wymiana parzysta obejmowała jeden unikalny ligand wodorowy i jeden z dwóch chemicznie równoważnych ligandów wodorowych30,31. Wyniki obliczeń teoretycznych są zazwyczaj porównywane z eksperymentalnie zaobserwowanymi charakterystykami ilościowymi uzyskanymi za pomocą jednej z trzech wspomnianych wyżej technik NMR w celu weryfikacji poprawności obliczonych wyników.
Dopasowanie kształtu linii w dynamicznych widmach NMR wykorzystuje zmianę wyglądu widm NMR, która następuje, gdy jądra aktywne w NMR przemieszczają się między różnymi środowiskami chemicznymi podczas pomiaru NMR. Widma NMR w reżimie powolnej wymiany (widma z niezależnymi rezonansami lorentzowskimi dla każdego zestawu wymieniających się jąder) występują w temperaturach, w których różnica częstotliwości między rezonansami jąder podlegających wymianie jest duża w porównaniu z szybkością wymiany tych jąder37. Widma NMR w reżimie szybkiej wymiany (widma z pojedynczym rezonansem lorentzowskim dla wymieniających się jąder) występują w temperaturach, w których szybkość wymiany jąder jest znacznie większa niż różnica częstotliwości między rezonansami z reżimu powolnej wymiany37. Przejściowe szybkości wymiany występują w temperaturach pomiędzy zakresem temperatur powolnej wymiany a zakresem temperatur szybkiej wymiany37. Jeśli znane są parametry podstawowe, takie jak częstotliwość Larmora, przesunięcie chemiczne wymieniających się jąder, stałe sprzężenia (jeśli występują) dla wymieniających się jąder oraz względne populacje każdego typu jądra, stałe szybkości dla domniemanych wymian między jądrami można wyznaczyć poprzez porównanie widm symulowanych z widmami obserwowanymi w kilku temperaturach przejściowych. Dobre dopasowania symulacji w kilku temperaturach dostarczają danych dotyczących temperatury i stałych szybkości, które można wykorzystać w równaniu Eyringa do oszacowania parametrów aktywacji dla domniemanej wymiany. Wykazano, że wyniki uzyskane tą metodą są zarówno dokładne, jak i powtarzalne.

<table><tbody><tr><td>Spektrometr NMR Bruker Avance II 400 MHz</td><td>Bruker Biospin</td><td></td><td>Przyrząd zawiera sondę dwukanałową (1H i X) z kanałem X przestrajanym w zakresie od 162 MHz do 10 Mhz. Przyrząd jest również przystosowany do VT z Dewarem i wymiennikiem ciepła do pracy VT.</td></tr><tr><td>d8-toluen</td><td>MilliporeTransformator zmienny Sigma</td><td>434388</td><td></td></tr><tr><td>Powerstat</td><td>Powerstat</td><td></td><td></td></tr><tr><td>sec-butyl amina</td><td>MilliporeSigma</td><td>B89000</td><td></td></tr><tr><td>Borowodorek sodu</td><td>MiliporeSigma</td><td>452882</td><td></td></tr><tr><td>Tetrahydrofuran</td><td>MiliporeSigma</td><td>186562</td><td></td></tr><tr><td>Thermowell C3AM 100 ml</td><td>Thermowell</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Topspin 3.0 lub 4.1.4 z dNMR</td><td>Bruker Biospin</td><td></td><td>Dane zostały pozyskane za pomocą Topspin w wersji 3.0, a obsługa danych została wykonana na drugim komputerze, na którym działał Topspin w wersji 4.1.4.</td></tr><tr><td>Trichlorooxobis(trifenylofosfina) ren(V)</td><td>MiliporePompa próżniowa Sigma</td><td>370193</td><td></td></tr><tr><td>Vacuubrand PC3000 ze sterownikiem CVC 3000</td><td>Vacuubrand</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

analiza kształtu linii dynamicznych widm nmr w celu scharakteryzowania przegrupowań sfer koordynacyjnych w chiralnym kompleksie poliwodorku renu

Line Shape Analysis of Dynamic NMR Spectra for Characterizing Coordination Sphere Rearrangements at a Chiral Rhenium Polyhydride Complex

Dynamiczne rozwiązanie Spektroskopia magnetycznego rezonansu jądrowego (NMR) jest typową metodą charakteryzowania dynamicznych przegrupowań atomów w sferze koordynacyjnej dla kompleksów poliwodorków metali przejściowych. Dopasowanie kształtu linii dynamicznych widm NMR może prowadzić do oszacowania parametrów aktywacji procesów dynamicznego przegrupowania. Połączenie dynamicznej spektroskopii 31P-{1H} NMR atomów fosforu związanych z metalami z dynamiczną spektroskopią 1H-{31P} NMR ligandów wodorkowych może zidentyfikować rearanżacje ligandów wodorkowych, które zachodzą w połączeniu z przegrupowaniem atomu fosforu. W przypadku cząsteczek, które wykazują taką sprzężoną parę przegrupowań, dynamiczna spektroskopia NMR może być wykorzystana do testowania modeli teoretycznych dla rearanżacji ligandów. Dynamiczna spektroskopia 1H-{31P} NMR i dopasowanie kształtu linii mogą również zidentyfikować obecność procesu wymiany, który przenosi określony ligand wodorkowy poza wewnętrzną sferę koordynacyjną metalu poprzez wymianę protonów z cząsteczką rozpuszczalnika, taką jak przypadkowa woda. Przedstawiono preparat nowego związku, ReH5(PPh3)2(sec-butylamina), który jest przykładem wielu dynamicznych procesów rearanżacji, wraz z liniowym dopasowaniem kształtu dynamicznych widm NMR kompleksu. Wyniki dopasowania kształtu linii mogą być analizowane za pomocą równania Eyringa w celu oszacowania parametrów aktywacji dla zidentyfikowanych procesów dynamicznych.

Charakterystyka obu produktów wielowodorowych renu opisanych w niniejszym manuskrypcie zostaje najlepiej przeprowadzona poprzez 1H-{31P} i 31P-{1Spektroskopia NMR H. W temperaturze pokojowej d6-roztwór benzenu, rezonans liganda wodorowego ReH7(PPh3)2 pojawia się jako triplet binarny przy δ = -4,2 ppm z 2JpH = 18 Hz przez 1spektroskopia NMR H (Rysunek dodatkowy 2). Ta sama d6...

Analiza kształtu linii widm NMR zebranych w różnych temperaturach służy jako przewodnik do przegrupowania wewnętrznych atomów sfery koordynacyjnej w chiralnym, ośmiowspółrzędnym kompleksie poliwodorkowym renu(V), ReH5(PPh3)2(sec-butyloamina). Analiza kształtu linii jest również wykorzystywana do określenia parametrów aktywacji ΔH‡, ΔS‡ i ΔG‡ dla tych przegrupowań atomów.

Analiza kształtu linii dynamicznych widm NMR w celu scharakteryzowania przegrupowań sfer koordynacyjnych w chiralnym kompleksie poliwodorku renu

Dynamic solution nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy is the typical method of characterizing the dynamic rearrangements of atoms within the ...

Metoda ta bada dynamiczne zachowanie ośmiu atomów, które są związane z centralnym atomem metalu poprzez dopasowanie kształtu linii dynamicznego widma NMR. Wizualny charakter techniki dopasowania kształtu linii pozwala na gotowe opracowanie dynamicznych modeli wymiany w porównaniu wyników modelu z obserwowanymi widmami. Dopasowanie kształtu liniowego widm NMR to metoda stosowana do badania różnych dynamicznych procesów molekularnych o energiach aktywacji w zakresie od 5 do 25 kilokalorii na mol.Spodziewam się, że początkujący użytkownicy będą mieli pytania dotyczące sposobu uzupełniania danych wejściowych dla aplikacji do dopasowywania kształtów linii. Pomocne jest ćwiczenie w aplikacji, zwłaszcza z doświadczonym użytkownikiem. Na początek połącz 0,15 grama borowodorku sodu i 0,41 grama oksotrichlorobis trifenylofosfiny renu-V w dwu- lub trzyszyjkowej 100-mililitrowej kolbie okrągłodennej wyposażonej w gumową przegrodę i port gazowy lub 100-mililitrowej kolbie Kjeldahla wyposażonej w gumową przegrodę.W dygestorium należy użyć kawałka gumowej rurki ciśnieniowej, aby połączyć port gazowy naczynia reakcyjnego z jednym z zaworów odcinających podwójnego szklanego kolektora dla próżni i azotu. Podłącz szklany kolektor próżniowy do pompy próżniowej z gumową rurką ciśnieniową, szklany kolektor azotu do regulowanej butli z azotem, a gaz wylotowy z kolektora azotu gazowego do kurka, który może być użyty do skierowania odpowietrzanego gazu przez dwucentymetrową kolumnę oleju mineralnego lub rtęci. Następnie otwórz kran na butli z azotem i dostosuj ciśnienie przepływającego gazu do 34 funtów na cal kwadratowy i odpuść przepływ azotu przez bełkotkę rtęciową.Następnie należy opróżnić gaz z wnętrza naczynia reakcyjnego, regulując zawór odcinający na szklanym kolektorze, aby połączyć naczynie z kolektorem próżniowym, i napełnić naczynie reakcyjne gazowym azotem, zmieniając kurek szklanego kolektora, który łączy kolektor gazowy z naczyniem reakcyjnym. Następnie dodaj osiem mililitrów odtlenionej wody i osiem mililitrów odtlenionego tetrahydrofuranu do ciał stałych w naczyniu reakcyjnym za pomocą strzykawki. Po uzyskaniu koloru od pomarańczowego do jasnobrązowego dla mieszaniny reakcyjnej, przefiltruj mieszaninę przez 30-mililitrowy szklany lejek o średnim środku i przemyj odzyskane ciało stałe trzy razy za pomocą 15-mililitrowych porcji wody, metanolu i eteru etylowego.Następnie umieścić kolbę w skraplaczu wyposażonym w port gazowy i dodać objętość ośmiu mililitrów odtlenionego tetrahydrofuranu do naczynia reakcyjnego za pomocą strzykawki, rozbijając złącze między kolbą okrągłodenną a skraplaczem. Następnie wlać mieszaninę reakcyjną do 25 mililitrów metanolu w 125-mililitrowej kolbie Erlenmeyera i dodać pięć mililitrów wody, aby wywołać tworzenie się kłaczkowatego żółtego osadu. Aby przygotować spektrometr, wprowadź natężenie przepływu 200 litrów na godzinę dla gazu chłodzącego i temperaturę docelową 290 kelwinów dla sondy, pozwalając spektrometrowi ustabilizować się w temperaturze docelowej przez dwie minuty.Po podkładkowaniu próbki pod kątem 290 kelwinów, zmień nazwę pliku dla każdego z wcześniej zmierzonych widm, dodając temperaturę na końcu nazwy pliku i uzyskaj zestaw trzech widm o temperaturze 290 kelwinów. Następnie zwiększ natężenie przepływu gazu chłodzącego o więcej lub równe 30 litrów na godzinę w razie potrzeby, aby ustabilizować się przy następnej temperaturze i obniżyć temperaturę docelową o 10 kelwinów. Aby przeprowadzić analizę kształtu linii mierzonych widm, kliknij przycisk Edytuj zakres, aby wprowadzić górne i dolne przesunięcia chemiczne dla dopasowania kształtu linii, a następnie kliknij przycisk OK, aby zaakceptować te limity.Następnie należy uruchomić model do dopasowania kształtu linii, klikając zakładkę SpinSystem w oknie dopasowania kształtu linii i kliknąć przycisk Dodaj, aby umożliwić zbudowanie systemu wirowania modelu. Następnie usuń zaznaczenie LB i wprowadź wartość poszerzenia linii ręcznie za pomocą myszy i przycisku LB na pasku narzędzi dopasowania kształtu linii. Dodaj pierwsze jądro do modelu, klikając zakładkę Nucleus, a następnie klikając przycisk Dodaj, a pojawi się zestaw wartości domyślnych dla jądra pierwszego.Następnie dostosuj przesunięcie chemiczne dla jądra pierwszego, wprowadzając wartość przesunięcia chemicznego w nowym polu NuISO lub za pomocą narzędzia przesunięcia chemicznego na pasku narzędzi dopasowania kształtu linii. Dla jądra pierwszego wprowadź liczbę równoważnych jąder dla jądra pierwszego, przy czym każda połówka jądra spinu jest równa 0,5 w liczeniu, a następnie wprowadź sumę spinów do pola Pseudo Spin, aby uwzględnić wszystkie równoważne jądra. Korzystając z pola W cząsteczce, przypisz rezonanse, które powstają z różnych cząsteczek, do oddzielnych cząsteczek, używając oznaczeń, takich jak 1, 2 i tak dalej dla różnych cząsteczek, a w przypadku rezonansów, które powstają z pojedynczej cząsteczki, przypisz 1 dla wszystkich wartości W cząsteczce.Następnie należy dodać drugie i wszystkie kolejne jądra do modelu, klikając na zakładkę Nucleus, a następnie klikając na przycisk Dodaj. Następnie uwzględnij sprzężenie spinowo-spinowe między jądrami, wprowadzając sprzężenie w odpowiednim polu JM lub dostosowując przycisk sprzężenia skalera na pasku narzędzi dopasowywania kształtu linii. Rozpocznij proces opisywania wymiany atomów klikając na zakładkę Reakcja i klikając w pole wyboru.jeśli stała szybkości wymiany ma być zmieniana w dopasowaniu kształtu linii, należy wprowadzić liczbę jąder do wymiany w polu Wymiany dla pierwszej wymiany w modelu. Następnie zdefiniuj wymiany między zakładkami jądra w polach poniżej pola Wymiany, upewniając się, że wymiany są cykliczne, w tym sensie, że jeśli jądro zostanie przesunięte z jądra pierwszego, inne jądro musi zostać przeniesione do jądra pierwszego. Użyj przycisku prędkości wymiany na pasku narzędzi dopasowania kształtu linii, aby zmienić początkową wartość K w celu iteracyjnego dostosowania wartości K, nawet jeśli pole wyboru jest zaznaczone dla stałej szybkości.Dodaj więcej wymian do modelu, klikając zakładkę Reakcja, a następnie klikając przycisk Dodaj. Użyj narzędzi na pasku narzędzi dopasowania kształtu linii, aby dostosować zmienne początkowe i rozpocząć iteracyjne dopasowywanie kształtu linii, klikając przycisk Rozpocznij dopasowanie widma na pasku narzędzi dopasowania kształtu linii. Kontynuuj dopasowywanie iteracyjne, aż nie zostanie znaleziona żadna zmiana w najlepszym nakładaniu się widma i modelu lub do momentu osiągnięcia 1 000 iteracji.Jeśli dopasowanie zatrzyma się na 1 000 iteracji, kontynuuj dalsze iteracje za pomocą przycisku Rozpocznij dopasowanie widma, a widmo modelu zostanie wyświetlone z rzeczywistym widmem w celu porównania. Dynamiczne widma NMR fosforu-31 odsprzężonego z protonami kompleksu renu mierzono w kilku temperaturach. Widma pokazują koalescencję dwóch rezonansów, które powstają z diastereotopowych atomów fosforu w jeden rezonans w wyższych temperaturach.Określono zależność temperaturową różnicy w przesunięciach chemicznych między dwoma rezonansami fosforu-31 odsprzężonymi protonami. Ekstrapolacja pozwala na oszacowanie przesunięć chemicznych poszczególnych rezonansów w wyższych temperaturach. Określono zależność temperaturową dla przesunięć chemicznych rezonansu wodorków.Przesunięcia chemiczne obliczone na podstawie najlepszych dopasowań liniowych wykorzystano do dopasowania kształtu linii obserwowanych widm. Wyniki dopasowania kształtu linii do parowej wymiany ligandów wodorku w miejscu A, wymiany kołowrotu trzech sąsiednich ligandów wodorkowych oraz wymiany protonów między jednym protonem wody a unikalnym ligandem wodorkowym porównano z obserwowanym obszarem wodorkowym serii widm NMR fosforu 31 odsprzężonych z protonami od 225 kelwinów do 240 kelwinów. Porównanie modeli rearanżacji ligandów wodorkowych, z wymianą protonów i bez niej, z widmem NMR fosforu 31 odsprzężonym z protonami mierzonym przy temperaturze 225 kelwinów.Stałe szybkości wynikające z dopasowania kształtu linii widm NMR fosforu 31 bez protonów wykazują dobre dopasowanie do równania Eyringa. Zmiany temperatury próbki nie powinny przekraczać 10 kelwinów, a temperatura docelowa powinna być utrzymywana przez co najmniej dwie minuty w celu ochrony sondy przyrządu.

line-shape-analysis-dynamic-nmr-spectra-for-characterizing

Research

JoVE Journal

Chemistry

Chemia

Struktura roztworu NMR peptydu modelowego metalochaperonu z Cu (I) została określona, a szczegółowy protokół od przygotowania próbki i zbierania danych 1D i 2D do struktury trójwymiarowej jest opisany.

Oznaczanie struktury i koordynacji kompleksów peptyd-metal metodą 1D i 2D 1H NMR

Kompleksy fosforowo-wodorowe rutenu są powszechnie stosowane w jednorodnych reakcjach katalitycznych, takich jak uwodornienie. Przedstawiono syntezę szeregu nowych kompleksów rutenu trójzębnego zawierających ligand N-trifosu N(CH2PPh2)3. Dodatkowo opisano reakcję stechiometryczną kompleksu dwuwodorkowego Ru–N-trifosu z kwasem lewulinowym.

Synteza, charakterystyka i reaktywność szeregu kompleksówPh N-trifosu rutenu

Tutaj prezentujemy protokół syntezy złożonego związku organicznego składającego się z trzech niepłaskich jednostek poliaromatycznych, które można łatwo zmontować z rozsądną wydajnością.

Otrzymywanie heksahelicenu funkcjonalizowanego koranulenem przez katalizowaną miedzią(I) cykloaddycję alkinoazydowych nieplanarnych jednostek poliaromatycznych

Ten artykuł opisuje metody znakowania spinów kierowanych przez miejsce i odtwarzania pentamerycznych kanałów bramkowanych ligandem do badań elektronowego rezonansu paramagnetycznego. Protokół ten można dostosować do dowolnego białka błonowego. Opisana tutaj metoda rekonstytucji może być również stosowana do pomiarów patch-clamp prądów makroskopowych i jednokanałowych w zdefiniowanym układzie lipidowym.

Znakowanie spinowe skierowane w miejscu i badania spektroskopowe EPR kanałów jonowych bramkowanych ligandem pentamierycznym

Struktury supramolekularnych zespołów białkowych w rozdzielczości atomowej mają duże znaczenie ze względu na ich kluczowe role w różnych zjawiskach biologicznych. W niniejszym artykule przedstawiamy protokół do wykonywania wysokorozdzielczych badań strukturalnych nierozpuszczalnych i niekrystalicznych zespołów białek wielkocząsteczkowych za pomocą spektroskopii magnetycznego rezonansu jądrowego w stanie stałym z wirowaniem pod magicznym kątem (MAS SSNMR).

Badania strukturalne układów makromolekularnych w skali atomowej za pomocą spektroskopii magnetycznego rezonansu jądrowego w ciele stałym

Barwnikowe ogniwo słoneczne zostało solwatowane przez RTILs; korzystając z zoptymalizowanych potencjałów empirycznych, zastosowano symulację dynamiki molekularnej do obliczenia właściwości drgań. Uzyskane widma oscylacyjne porównano z dynamiką molekularną eksperymentu i ab initio; Różne widma potencjału empirycznego pokazują, jak parametryzacja ładunku częściowego ładunku cieczy jonowej wpływa na przewidywanie widm wibracyjnych.

Widma drgań granicy faz N719-chromofor/tytan z symulacji empirycznego potencjału dynamiki molekularnej, solwatowane przez ciecz jonową o temperaturze pokojowej

Tutaj znajduje się szczegółowy opis protokołu wdrożonego w laboratorium do akwizycji i analizy profili dyspersji relaksacyjnej 15N za pomocą spektroskopii NMR roztworu.

15N Dyspersja relaksacyjna CPMG do badania dynamiki konformacyjnej białek w skali czasowej μs-ms

Przedstawiamy protokół do pomiaru dynamiki mikro- do milisekundowej na 13C/15N-znakowanych i nieznakowanych RNA za pomocąspektroskopii 1 H R1ρ spektroskopii magnetycznego rezonansu jądrowego (NMR) z dyspersją relaksacyjną. Protokół ten koncentruje się na przygotowaniu próbek o wysokiej czystości i konfiguracji eksperymentów NMR.

Praktyczne aspekty przygotowania próbki i konfiguracji eksperymentów z dyspersją relaksacyjną 1H R 1ρ RNA

Przedstawiono różne procedury przygotowania atomowo zdefiniowanych szablonów do epitaksjalnego wzrostu złożonych cienkich warstw tlenkowych. Przeprowadzono obróbkę chemiczną monokrystalicznych substratów SrTiO3 (001) i DyScO3 (110) w celu uzyskania atomowo gładkich, jednozakończonych powierzchni. Ca2 Nb3 O10- nanoarkusze wykorzystano do stworzenia atomowo zdefiniowanych szablonów na dowolnych podłożach.

Atomowo zdefiniowane matryce do epitaksjalnego wzrostu złożonych cienkich warstw tlenkowych

Przedstawiono dynamiczny pomiar jonów chlorkowych. Czas przejścia elektrody Ag/AgCl, podczas techniki chronopotencjometrycznej, może dać stężenie jonów chlorkowych w elektrolicie. Ta metoda nie wymaga stabilnej konwencjonalnej elektrody referencyjnej.

Dynamiczny pomiar elektrochemiczny jonów chlorkowych

Poznaj analizę kształtu linii widm NMR do badania dynamicznych przegrupowań w chiralnym kompleksie poliwodorku renu(V). Metoda pozwala wyznaczyć parametry aktywacji procesów koordynacyjnych.

Analiza kształtu linii dynamicznych widm NMR w celu scharakteryzowania przegrupowań sfer koordynacyjnych w chiralnym kompleksie poliwodorku renu (Wideo) | JoVE Journal

Analiza kształtu linii dynamicznych widm NMR w celu scharakteryzowania przegrupowań sfer koordynacyjnych w chiralnym kompleksie poliwodorku renu

Przeglądaj więcej filmów