2005)

Richtlijnen voor het gebruik van de Varian Unity Inova-400 FTNMR. (Concept 6/2005)

Medewerkers van Organische en Anorganische Chemie ( aio’s, postdocs, studenten en research-assistenten) kunnen na te zijn geintroduceerd door Ad Swolfs ( Org Chemie, tel 53269) gebruik maken van de Varian Unity Inova-400 FTNMR. Afhankelijk van ervaring en noodzakelijke NMR-toepassingen heeft men na inschrijving via de elektronische agenda toestemming om NMR-metingen hierop uit te voeren. Bij twijfel over instellingen parameters of het funktioneren van de NMR-spektrometer dienen zij onverwijld met een van beide contact op te nemen. Verder dienen de volgende regels te worden nageleefd: -Probewisseling, alleen door de supervisors. -Bij afwezigheid van de supervisors in combinatie met problemen spektrometer, dient van het probleem een aantekening gemaakt te worden in het logboek volgens de hierin aangegeven richtlijnen. -Metingen die bijzondere meetomstandigheden vergen overleggen met de supervisors. -Niet manipuleren met chemicalien in de NMR-ruimte, alleen ‘meetklare’ NMRbuizen. -In de NMR-ruimte niet drinken, roken of etenswaar nuttigen. Algemene gegevens: Frekwentie 400 MHz ( 1H ). Magneetveld 9.4 Tesla. Veiligheid: - 0.5 mT ( 5 Gauss ) lijn op ongeveer 2.5 m ( rood/wit plakband ). Binnen dit gebied gelden er allerlei restricties tav dragers van pacemakers en metalen implantaten. Verder bestaat er mogelijke schade aan creditcards of schade tgv het aantrekken van metalen voorwerpen door de magneet. -

Magneetdewar is gevuld met cryogene vloeistoffen (helium ( -270 oC ), stikstof ( -200 oC )). Bij een quench van de magneet (plotselinge ontlading van de magneet) komen deze als gas vrij. Eea gaat gepaard met een sissend geluid uit de afgasopeningen en ‘damp’vorming. De labruimte moet in dit geval onmiddelijk verlaten worden ivm mogelijk verstikkingsgevaar vanwege zuurstofgebrek.

Hardware: Het console voor besturing van het NMR-experiment is een Unity Inova van Varian. Voor de dataverwerking is de acquisitiecomputer gekoppeld aan een SUN-Sparc Ultra 5, die op zijn beurt verbonden is met het Ethernet (domein: sci.kun.nl ).

1

Probes: 1: Varian Indirect 1H {15N-31P} probe tevens voorzien van z-gradient spoel. 90o– Pulse 1H = 7.7 μ ( = 10-6) s

( tpwr = 55 )

Tempbereik: -20 oC - +80 oC 2:

Varuker (gemodificeerde Bruker QNP-probe ( 1H , 13C, 31P, 19F)). 90o – Pulse 1H = 13.5 μs

3:

( tpwr = 58 )

Varuker (gemodificeerde Bruker Inverse probe ). Tempbereik: -150 oC - + 180 oC.

(Tot nu 4/2001 is alleen de QNP-probe in kombinatie met het Bruker AMconsole gebruikt bij temperaturen van –60 oC tot +120 oC ). Speciale dieptemal, die gelabeld is met QNP gebruiken voor de positie van de NMR buis in de Varuker probes. NMR buizen + hoogte van de vloeistof kolom. Aanbevolen worden NMR buizen van Wilmad 507-PP-7 ( 7 inch ) voor routinewerk. Voor de Varuker probes moet de 8 inch 507 buis gebruikt worden. Voor langdurige metingen (oa 2D) is Wilmad 528-PP de aangewezen buis. Deze buizen zijn voor Organische Chemie verkrijgbaar bij Ad Swolfs. 1

H-metingen: 5-10 mg materiaal oplossen in 0.7 ml (gedeutereerd) oplosmiddel. Oplossing filtreren over een medicinaal (=vetvrij) watje in een pasteurpipet. Geconcentreerde oplossingen en vaste zwevende deeltjes geven bredere NMR lijnen en problemen met shimmen.

1D 13C-metingen: Ivm lage gevoeligheid ( 13C isotoop 1% natuurlijk voorkomen ) is een meer geconcentreerde oplossing van ong. 50 mg/0.7 ml aan te bevelen. Voordat de buis ingebracht wordt in de magneet, moet de buitenkant met bv een Kleenex tissue worden schoongemaakt. Kleine verontreinigingen kunnen turbine (tbv het spinnen ) en spoel vervuilen.

Kort het VNMR-programma.

2

Alleen geautoriseerde gebruikers hebben toegang tot het VNMR programma. Om te voorkomen dat iedere gebruiker bij elke meetsessie moet in en uitloggen, is gekozen voor een algemene loginnaam org , met als ‘password’ inova400 . Normaliter is deze gebruiker aktief. Indien monitor in de standby stand is geschakeld ( na langere tijd van geen keybord aktie ), moet dit ‘password’ worden opgegeven om weer het CDE bureaublad zichtbaar te maken. Na het opstarten van VNMR is op het CDE bureaublad in ieder geval het volgende zichtbaar: -Combinatiewindow ( status, input, menu-button window ). -Grafisch window ( FID, spektrum, pulssequentie, dir-file overzicht ). -Informatiewindow ( dg interface ). In de status is aangegeven: Seq: bv std1h (standaard 1H), std13c, dept, COSY. Exp: bv exp3 (mogelijk is 1-9999) te vgl’n met job 1-3 op het Bruker ACconsole. In het input window kunnen commando’s worden gegeven of parameter waarden worden aangepast. Opstarten routinematige NMR-meting: Geinstalleerd is een Chempack-module, waarvan een aantal routinematige metingen beschikbaar zijn via button CustomQ in het dg window. Klik met linker muisknop op CustomQ. Het dg window geeft een overzicht van de metingen. Voordat de NMR-buis in de magneet wordt geplaatst, moet je eerst controleren of de meting van je voorganger is afgelopen. Normaliter is slechts een spinner aanwezig, zodat afwezigheid ervan een indicatie is voor meting actief, of spinner als zodanig met NMR-buis nog aanwezig in de magneet. De NMR-buis moet voorzien van spinner op de juiste hoogte, rechtstandig in de ‘upper-barrel’ inlaat worden ingebracht, waarbij ‘eject-air’ duidelijk hoorbaar moet zijn. Afhankelijk van de geplaatste probe, moet een speciale dieptemal worden gebruikt. Voor de ‘Varuker’-probes alleen de speciaal gelabelde QNP-mal gebruiken. Aangezien de magneetcryostaat op rubberbandjes is geplaatst ivm het onderdrukken van trillingen, moet vooral niet geleund worden tegen de cryostaat bij het inbrengen van het sample. Mbv eject in het dg window wordt het sample lift systeem geactiveerd. Na het plaatsen van het sample zoals hierboven aangegeven, kan mbv insert het sample worden ingebracht. Indien het oplosmiddel anders is dan van je voorganger, dan verdient het aanbeveling om eerst handmatig te locken en vervolgens globaal Z1C(oarse) en Z2C(oarse) te optimaliseren. Kies in het Combinatiewindow in de eerste rij Acqi. Een nieuw venster wordt zichtbaar, waarin gekozen kan worden voor lock, shim etc. In tegenstelling tot Bruker werkt ‘het locken’ bij Varian via regeling middels het disperse lock-

3

signaal. Op resonantie is het Deuterium signaal zichtbaar als stapfunktie in het grafisch venster van lock en anders als een sinusvormig signaal. Z0 (B-Field bij Bruker) moet indien nodig worden aangepast, totdat deze stapfunktie nagenoeg als zodanig te zien is in het genoemde venster. Dit kan mbv de slider, of via -/+ stapjes ( linkermuisknop is -, met muispijl in het betreffende blokje, rechtermuisknop is + ) Denk daarbij aan voldoende lockpower ( bij regeling moet weer rekening worden gehouden met verzadiging ( voor CDCl3 is dan circa 30 een goede waarde )) en voldoende lockgain ( bij shimmen via lockgain het locklevel instellen op ongeveer 30 , te grote terugkoppeling geeft ‘n locklevel dat ruizig wordt). Het in regeling gaan van het locksignaal is zichtbaar als een continu groen oplichtend status ‘ledje’ op de ‘remote status unit’ naast de monitor. Indien in regeling moet geoptimaliseerd worden voor de lockphase, via –16+, vervolgens –4+. Indien nodig locklevel middels lockgain weer instellen op ongeveer 30. Een niet voor de lockphase geoptimaliseerd locksignaal gedraagt zich erg ongevoelig tijdens het shimmen. Zet spin on ( ongeveer 20 Hz ). Kies vervolgens voor shim. De shim-button bevat een aantal combinaties, die via linker-muisknop (sequentieel) of rechter-muisknop (via linker-muisknop selectie) kunnen worden geselecteerd. Kies voor Z1, Z2, Z1C en Z2C. Begin bij Z1C, neem bv –16+ en volg het locklevel. Dit wordt hoger naarmate het magneetveld homogener wordt. Vervolgens Z2C. Indien verbetering, dan weer terug naar Z1C etc. Klik op de close button van het Acqi venster, indien het locklevel voldoende is geoptimaliseerd. In de volgende stap wordt het locken en shimmen ( Z1C, Z2C, Z3, Z4) (gradient shimmen) nu verder automatisch uitgevoerd. Kies oplosmiddel ( bv CDCl3 ). Selecteer 1H . Kies autolock en autoshim. En kies in het nieuwe window voor je betreffende werkgroep, bv Scheeren. Op de volgende regel begin je op de plaats van N(oone) met je login naam die je gebruikt voor je email adres of een van de wn-machines ( C&CZ ) en vervolgens een volgnummer. (Vb vincentg-1). In het text veld kan je verder nog een titel meegeven aan de meting. De betreffende meting wordt dan opgeslagen in de volgende directory: /export/home/org/data/Scheeren/vincentg-1/ Vervolgens ok en exit. In het volgende window kies je voor de instellingen van de 1H-meting. Kies spectrale breedte (bv –2 <-> 14 ) en vervolgens voor scans en Relaxation Delay. Eindig met ok & exit. Nogmaals CustomQ en kies voor StartACQ. Het NMR-systeem gaat nu automatisch locken en shimmen en nadat een voldoende goede ‘fit’ is bereikt, wordt gestart met een 1H-meting. In het status window worden de verschillende acties weergegeven. Automatisch wordt aan het einde van de meting een plot geproduceerd en kan je op het beeldscherm via commando’s of muisakties het spectrum bekijken.

4

Voorbeeldcommando’s / muisacties: ds = display spectrum df = display FID ft = Fourier Transformatie phasing=100 het hele spectrum wordt tijdens de fasecorrectie aangepast. phase(180) bij het hele spectrum wordt bij de fase 180 opgeteld Phase button aanklikken, muiscursor in het linkergedeelte van het spectrum, linker-muisknop indrukken. Er verschijnen twee verticale lijnen, binnen dit gebied wordt de nulde orde fasecorrectie uitgevoerd door met de linkermuisknop ingedrukt de muis te schuiven (grof ) of rechter-muisknop ingedrukt ( fijn ). Vervolgens muisknop loslaten en in het rechtergedeelte van het spectrum een gebied selecteren. Muisknoppen reageren op dezelfde wijze als bij de nulde orde correctie. De interactieve fasecorrectie kan worden afgesloten door met de muis op ee button (bv cursor) te klikken. Midden-muisknop ingedrukt houden en naar boven/beneden verplaatsen beinvloedt de y-schaling. Button dscale plaatst een frekwentie schaal onder het spectrum, mbv axis = ‘h’ of ‘p’ kan gekozen worden voor de eenheden Herz of ppm. Indien box ( klik op main menu, 2e regel linkerbutton is zichtbaar ), dan in het grafische window mbv rechter-muisknop een tweede rode verticale lijn actief, die te verplaatsen is. Mbv expand , kan het gedeelte tussen de beide rode lijnen worden geexpandeerd. Indien er verder voor (inverse) 2D-metingen wordt gekozen, is het belangrijk om de juiste PW90 te bepalen voor 1H. Indien matching en tuning is gecontroleerd en niet afwijkt van normale waarden, is de pulslengte uit de betreffende standaard parameterfiles al correct. Matching en Tuning: In het Combinatiewindow(input) tn? of tn=’H1’. Vervolgens coax-kabel afkomstig van de preamplifier die naar de probe (1H kanaal ) gaat aan de preamp-zijde losmaken (bajonetfitting) en aansluiten op de probe-ingang van het ‘magnet console interface’. Selecteer kanaal 1 (+knop), attenuation stand 8, het tune-interface licht op en zorg voor minimale uitslag door aan de tune/match van het Proton-staafje van de probe te draaien ( boven tuning, onderste matching ). Voorzichtig ! ; stoppen indien je weerstand voelt. Indien de uitslag op de display minimaal is, betekent dit dat het betreffende kanaal , sample incluis optimaal is ingesteld. Vervolgens kanaal weer op 0 (- knop) en coax kabel weer aansluiten op de preamplifier. Afhankelijk van de gemonteerde probe, zijn een aantal routinemetingen te selecteren. Varian ID-probe: 1H & 1H detected, vbn COSY, (g)DQCOSY, (g)HSQC . Na het selecteren van 1H & 1H detected kunnen deze metingen respectievelijk gekozen worden, nadat eerst weer een 1H meting is opgegeven. Zet autolock

5

en autoshim op no. Selecteer vervolgens de 2D-metingen en sluit af met ok en exit In het dg-window verschijnt een overzicht van de geselecteerde metingen met de benodigde meettijd. Middels Dialog kunnen evt Parameters worden aangepast. In de eerder genoemde directory staan na afloop van zo’n reeks metingen dan bv de volgende directories PROTON.fid, gDQCOSY.fid etc. Ieder van deze directories bevat dan de noodzakelijke data om je NMR-meting te kunnen uitwerken. Werken met het spectrum in het grafisch window: Horizontaal scrollen, indien het spectrum geexpandeerd is: Button ‘sp wp’ aanklikken en met de linker-muisknop sp aangeven (verticale rode marker) in het spectrum, deze met de linker-muisknop verplaatsen. Klik op rechter-muisknop, er verschijnt een horizontale rode markeerlijn; rechter-muisknop ingedrukt verschuiven boven deze rode markeerlijn geeft compressie, daaronder expansie. Het gedetailleerd uitwerken van 1D-metingen kan dmv WINNMR (Bruker). Op een aantal PC’s verspreid over de werkgroepen van Organische Chemie is dit pakket geinstalleerd. De PC dient daarvoor uitgerust te zijn met een Dongle (WIBU-key) en een Convertor tbv conversie van de Varian-data. De data komen beschikbaar door mbv een FTP-programma ( Wincommander of WS FT-Pro) deze data naar een directory van WINNMR te verplaatsen. De Varian data dienen eerst omgezet te worden in het WINNMR formaat. Voor het uitwerken van 2D-NMR data wordt een Windows NT PC uitgerust met XWINNMR (Bruker).

6