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NMR-Automatisierung (Probenwechsler)

Autor: Burkhard Kirste

  1. Grundlagen
    1. Menüs
    2. NUSO-Code
    3. SETS
    4. Extended Parameter
    5. Exclude-Dateien
    6. Anmerkungen
    7. 2D-NMR-Experimente
  2. Praktisches Vorgehen
    1. Dateien
    2. Wichtigste Befehle
    3. Parameter-Dateien
  3. Neues Lösungsmittel
  4. Referenz-Phasenkorrektur
  5. Beispiel-Lauf
    1. SET
    2. RUN
    3. 2D-Experimente
  6. Neues Experiment
    1. SETS
    2. Neues Pulsprogramm. Extended Parameters
  7. Weitere Konfigurationsdateien
    1. BOOTSTRA.EXE
    2. DIAO
    3. SXO
    4. DISNMR.EXE
    5. Mikroprogramme

Grundlagen

Menüs

Menüs sind editierbare Textdateien.

Achtung: Links oben in der Ecke muß unbedingt ein + stehen!

STANENGL.MENU  Standardexperimente (Setup)
               (Akquisition + Prozessierung) 
XNUCENGL.MENU  Pulsprogramme (nur AQ) 
               (X__.AU für 1D, Z__.AU für 2D) 
NUCLENGL.MENU  Tabelle der NMR-Kerne 
SOLVENGL.MENU  Lösungsmittel 
PROBENGL.MENU  Probenkopfliste 
PREXENGL.MENU  Processing AU Programme

NUSO-Code

Der NUSO-Code faßt jeweils einen Eintrag aus den Menüs NUCLENGL (Kern NU), SOLVENGL (Lösungsmittel SO) und PROBENGL (Probenkopf) zu einer Dreierkombination zusammen, z.B.:
H010503.001
C030203.001
Diese Codes setzen sich aus den folgenden Tabelleneinträgen zusammen:

1 Proton [H01 (NUCLENGL.MENU) 
2 C-13 [C03 
1 Chloroform [05 (SOLVENGL.MENU) 
1 5 mm Dual [03 (PROBENGL.MENU)

SETS

SETS dient dazu, Standardexperimente aufzustellen oder abzuändern (Vorsicht!). Vor dem Aufruf von SETS müssen die Parameter des Experiments (mit WJ unter dem entsprechenden NUSO-Code, ggf. außerdem in einer Datei mit spezialisierten AQ- und PR-Parametern) abgespeichert worden sein; ein Eintrag in STANENGL.MENU muß existieren bzw. vorher neu eingefügt werden. SETS setzt dann die Akquisitions- und Prozessierungsparameter zusammen und verbindet sie mit dem entsprechenden Pulsprogramm (aus XNUCENGL.MENU) und Prozessierungsprogramm (aus PREXENGL.MENU) zu einem Experiment, auch Kombinationsexperimente können erstellt werden (Vorteil: es wird nur einmal geshimmt), sofern die Einzelexperimente vorher aufgestellt worden sind.

Beispiel: Die Datei H010503.001 (für SETS benötigt) enthält die Parameter, sie wird mit dem Pulsprogramm für die 1H-Akquisition (X00.AU) und dem Prozessierungsprogramm für 1D-Spektren (PR1D.AU) und dem Experimentnamen PRO (aus STANENGL.MENU) zum Gesamtexperiment PRO0503X.001 zusammengefügt. PRO0503X.001 enthält dann alle für das Experiment benötigten Parameter (inklusive extended Parameter, jedoch ohne exclude-Daten).

Extended Parameter

Extended Parameter für die Automatisierung enthalten weitere Angaben, die für die Signal/Rausch-Bestimmung (SINO, für 13 C-NMR interessant) sowie für die Integration benötigt werden (AZFE [Hz] = ca. J zur Zusammenfassung von Multipletts, AZFW zur Vergrößerung des Integrationsintervalls), und zwar im extended Plot (ADPO), auch für das Peak Picking. Weiterhin wird dort u.a. spezifiziert, ob Enhancement (EM oder GM) durchgeführt werden soll und ob ein Integral geplottet werden soll. Für das Pulsprogramm X00.AU stehen die Parameter beispielsweise in der Datei X00.001. Die extended Parameter können nur mit SET (Setup) erzeugt oder verändert werden, indem die Frage "Easy Setup?" verneint wird. Beispielsweise wird dabei eine Datei MA15000X.101 erzeugt. Diese muß kopiert werden (ADAKOS): COP MA15000X.101/X49.001 (für X49.AU).

Exclude-Dateien

Exclude-Dateien sollten als Zusatz zu jeder NUSO-Code-Datei erstellt werden, z.B. H010503.EXCL als Ergänzung zu H010503.001, um die Bereiche von Lösungsmittel und TMS aus den Skalierungsroutinen auszuschließen. Dabei handelt es sich um reine Textdateien, die mit EDIT bearbeitet werden können (Abspeichern mit ESC S, Abbruch mit Ctrl-Q). Beispiel für Chloroform:
7.5   7.0 
0.5   -0.5
(Achtung: Änderungen in Exclude-Dateien können heimtückisch sein!)

Anmerkungen

Das AM270 (und das AC250) arbeiten mit einem Pulse Programmer (nicht mit einem Process Controller), Breitbandentkopplung erfolgt mit dem Kommando BB, nicht mit CPD (Vorsicht: in den Mikroprogrammen auf den Floppies steht CPD; das ist durch BB zu ersetzen!). Verwendet wird die WALTZ-Entkopplung (MOD = 1; P9 = 100 micro-sec und S2 = 21H liefern am AM270 90-Grad-Pulse). Kühlung ist daher nicht erforderlich! Die Standard-Vorgabe verwendet 30-Grad-Pulse für das Protonenspektrum und 45-Grad-Pulse für das breitbandentkoppelte 13 C-NMR-Spektrum.

2D-NMR-Experimente

Alle 2D-NMR-Experimente setzen die Durchführung von Vorbereitungsexperimenten voraus. Beispielsweise wird vor einem COSY-Experiment erst ein normales 1H-NMR-Experiment aufgenommen, um den relevanten Bereich herauszufinden und SW zu optimieren. Zur Vorbereitung einer H,C-Korrelation werden ein 1H-NMR-Spektrum und ein DEPT-45 aufgenommen.

Praktisches Vorgehen

  1. Möglichst gleiche Füllhöhe der Röhrchen.
  2. Paketweise gleiche Lösungsmittel einsortieren.
  3. Kombinierte Experimente einsetzen. Beispiel: PRO0503X.001 (1H-NMR) und CAR0503X.001 (13 C-NMR) shimmt zweimal, das Kombinationsexperiment PCA0503X.001 bewirkt das gleiche, shimmt aber nur einmal.
  4. SINO (Signal-Rausch-Limit) kann zu langen Meßzeiten führen. Begrenzung mit loop (z.B.: SINO TO 8 TIMES 10).
  5. Datei-Organisation: Empfehlenswert ist die Anwendung von 4-Zeichen-Codes (Monat/Tag, z.B. MA14), so daß Pauschalkommandos wie DIR MA14*.* oder DEL MA14*.* ermöglicht werden. Hinweis: ADAKOS (aus DISNMR erreichbar über den "Toggle" Ctrl-X) erlaubt auch ? als Platzhalter für ein Zeichen.

Dateien

Lautet der 4-Character-Code z.B. MA14, so legt das System etwa folgende Dateien an:

  
MA140X.101  Parametersatz für 1. Experiment (0), 1D (X),  
            Magazin-Position 1 (+ 100 gibt die Extension .101) 
MA140F.101  FID dazu 
MA140S.101  Spektrum dazu 
MA140X.102  (etc.) Parametersatz für Magazin-Position 2 
MA140X.103  hier ein Vorbereitungsexperiment für COSY 
MA141Z.103  Parametersatz für COSY 
MA141103.SER  FID-Matrix aus COSY 
MA141103.SMX  transformierte Matrix aus COSY 
MA14JOUR.NAL  Protokoll-Datei 

Die Bedeutung der Kennbuchstaben ist also: X für 1D-Parameter, F für FIDs, S für Spektren und Z für 2D-Parameter.

Wichtigste Befehle

Die Befehle müssen stets aus Job 1 abgeschickt werden; in Job 2 erfolgt die Akquisition, in Job 3 die Prozessierung.

SET    F1  Setup (Aufsetzen der Meßreihe) 
RUN    F2  Starten der Akquisition und/oder der Prozessierung 
HALT   F3  Stoppen: Halt (temporär) oder Terminate (endgültig) 
CONT   F4  Fortsetzen einer angehaltenen Meßreihe 
LIST       Detaillierte Liste und Status der aufgesetzten
           Experimente 

SET kann in der Regel im Easy-Setup-Modus betrieben werden. Eine Serie von (z.B. 8) analog zu behandelnden Proben kann auf einmal konfiguriert werden, indem die Frage "Another sample?" mit * 8 beantwortet wird.

AUTOSAMA.AU ist das für die Akquisition verwendete Mikroprogramm,
AUTOSAMP.AU steuert die Prozessierung.

(Diese beiden Programme werden beim Programmstart aus SCHSAMA.AU bzw. SCHSAMP.AU von DISNMR.EXE durch Kopieren neu erzeugt.)

Abbruch der Akquisition ggf. mit Ctrl-H, Ctrl-K, Abbruch der Prozessierung mit Ctrl-E. (Die Prozessierung fängt üblicherweise sofort an, wenn der FID da ist.)
SX - automatischer Probenwechsel, SXM - manueller Probenwechsel.

Parameter-Dateien

Bruker liefert einen Satz von Parameter-Dateien, die für ein AC300 erstellt wurden und die sich aus ADAKOS mit Hilfe des Kommandos PARACON3 auf das betreffende Gerät konvertieren lassen. PARACON3 wird statt COPY verwendet, um die (konvertierten) Dateien von den Floppies auf die Festplatte zu übertragen. Dabei werden die Angaben in DISNMR.CONF verwendet und Pulslängen, Pulsleistungen sowie Plotparameter (CX und CY; z.B. CX = 30, CY = 18; CY darf nicht Null sein) abgefragt. Achtung: PW und RD müssen unbedingt auf Null gesetzt sein!

SXO - Probenwechsel-Optionen (kein akustisches Signal)
DIAO - Dialog-Optionen
DISNMR.EXE konfiguriert das DISNMR-Programm automatisch beim Neustart
BOOTSTRA.EXE ist der "AUTOEXEC" beim Neustart des Computers

Neues Lösungsmittel

Die Lösungsmittel-Eigenschaften sind unter dem NUSO-Code im PREFILE.999 abgespeichert. Anzeige der gespeicherten Daten ist möglich mit IPRS Ctrl-L, Löschen eines Eintrags mit Ctrl-D. Gespeichert werden absolute Frequenz in Hz (= Cursor Offset, bezieht sich auf optimiertes O1), Lage des Lösungsmittelsignals in ppm, Intervallbreite (0.4 ppm), Lock Power (im gelockten Zustand; nahe dem Sättigungswert) und Feldwert (Vorschlag: korrekter Wert minus 10). Beispiel (DMSO, 1H):

IPRS
NUSO Code: H011203 (Kern/Lösungsmittel/Probenkopf)
Absolute frequency [Hz]: 5024.073 (Cursor Offset O1)
Diff. solvent - ref peak: 2.49
Interval width [ppm]: 0.40
Lock power (locked state): 31
Field: 475

Das Lösungsmittel läßt sich ggf. in SOLVENGL.MENU nachschlagen oder auch nachtragen. Ggf. muß O1 bestimmt werden; Standard ist der Bereich von 16 bis -4 ppm.

Test des Locks: AU TESTLO.EB (LOPO EXIT), LOCK.

IPRF (unabhängig vom Lösungsmittel) setzt Field drift (0), Normalization value (0.0P für TMS) und Mean noise factor (20).

Referenz-Phasenkorrektur

Referenz-Phasen sind in CALPHASE.* abgespeichert. Dazu wird eine Phasenkorrektur von Hand durchgeführt (mit EP P etc.); APKM erzeugt CALPHASE.1H (Protonen) bzw. CALPHASE.XNUC (13 C). Die Daten lassen sich (auch im manuellen Betrieb) mit APK abrufen. Alternativ kann mit APFM eine Datei CALPHASE.SYST für alle Kerne erstellt werden. (Dann müßte allerdings in den Mikroprogrammen APK durch APF ersetzt werden.) In APKN steht die minimale Anzahl der Linien, die gefunden werden muß (default 1). DEPT-Experimente benutzen ein DEPT-45 zur Phasenkorrektur.

Beispiel-Lauf

SET

Aus Job 1 (!): SET oder F1

Hinweis: Änderungen (mit ESC, C oder DEL aktivieren) werden jeweils mit dem Cursor in den jeweiligen Tabellen angewählt.

Enter 4-character-code: MA14 
Probe ID: 03 
Do you want easy set up? Y 
Sample number: 111 (= 100 + n) 
Experiment: PCA (oder Namen eintippen, z.B.: CAR05) 
Solvent: Chloroform (falls noch nicht spezifiziert) 
Plot title? Standard 
Change more AQ or PR params.? N 
Repeat dialogue? N 
Perform another experiment with the same sample? N 
Set up another experiment? *8

RUN

Aus Job 1 (!): RUN oder F2

Start data acquisition? Y 
Enter number of start sample: 111 
Enter 4-character-code: MA14 
Is the first sample already in the magnet? Y 
Start data evaluation and plotting? Y 
Enter sample number to start with: 101 
Enter 4-character-code: MA14

2D-Experimente

2D-Experimente werden stets über ein 1D-Vorbereitungsexperiment aufgerufen, das automatisch die Folgeexperimente durchführt. Zur Durchführung einer H,C-Korrelation wählt man beispielsweise LX0 aus; LX1 und LX2 folgen automatisch.

Neues Experiment

EDIT STANENGL.MENU
P16 - STANDARD PROTON SI=16K [P16
C32 - STANDARD C13 SI=32K [C32
(ESC S zum Beenden von EDIT mit Speichern.)
RJ H010503.1
PJ H010503.001
(Parameter ändern; bei SI-Änderung auch Plotgrenzen neu eingeben)
WJ PRO16.1 (temporär, als Beispiel)

SETS

SETS setzt ein neues Experiment auf (nur von Job 1!). Änderungen mit ESC oder C aktivieren und aus den Tabellen auswählen.

Probe ID? 03 
Nucleus? 1H 
Acquisition experiment: X00 
Processing experiment: PR1D 
Solvent: Chloroform 
Set up solvent parameters? N 
Set up processing and plotting parameters? N
      (würde ganze Liste abfragen) 
Change more acquisition and processing parameters? Y 
RJ PRO16.1 (im Beispiel) 
PJ PRO16.1 (im Beispiel) 
(Parameter ändern) 
(DPO falls gewünscht) 
EX 
Repeat dialogue? N 
Perform another experiment? N 
Enter name for this experiment: P16

Neues Pulsprogramm. Extended Parameters

Man erstellt zuerst ein neues Pulsprogramm, z.B. X49.AU. Dieses muß in XNUCENGL.MENU eingetragen werden (49 SINO Proton mit neuem Pulsprogramm [X49). Dann ruft man SET auf, "Easy Set Up?" N. Man ändert dann die Parameter. Wichtig sind "Processing and Plotting" (enhancement function EM oder GM, Integral, SINO, AZFE, AZFW). Mit ADPO könnte man die Spreizung für expandierte Plots einstellen (z.B. auf 20 Hz/cm). Die dabei zunächst erstellte Datei, z.B. MA000X.101, muß unter ADAKOS umkopiert werden (hier auf X49.001). Anschließend kann man mit SETS ein "Easy"-Experiment aufsetzen (hier muß X49.001 existieren und kann nicht verändert werden).

Weitere Konfigurationsdateien

Hinweis: Will man in ADAKOS das Display aktivieren, geht man wie folgt vor. (DISNMR) DY schaltet die Graphik aus, Ctrl-X schaltet um zu ADAKOS, DSP ON schaltet in ADAKOS das Display an. Umgekehrt (ADAKOS) DSP OFF, Ctrl-X, (DISNMR) DY .

BOOTSTRA.EXE

wird bei jedem Computer-Neustart ausgeführt ("AUTOEXEC"). Gesamtspeicher des ASPECT 3000: 512K (Worte zu 24 Bit).
 
EDIT BOOTSTRA.EXE 
DMP 256K (war vorher DMP ALL) 
ON A 
DISB90 
EXIT 
ESC S

DIAO

setzt die Dialog-Optionen.

 
Ask for sample name? N 
Allow changing add. params.? Y 
List Title? T 
Ask for probe head? Y (notwending beim ersten Mal) 
Suppress question for plot title? N 
Edit text file? N 
Skip plot title question? N 
Call Pascal program before? N

SXO

Probenwechsler-Einstellungen.

Channel: D 
Number of samples: 60 
Bar codes? N 
Acoustic signal? N 
Skip empty magazines? N (stoppt bei Lücke)

DISNMR.EXE

konfiguriert DISNMR (Original in DISNMR.SAFE); Kommentare stehen in runden Klammern (...). Hier werden u.a. Fragen aus DIAO und SXO beantwortet, vorher testen!

 
EDIT DISNMR.EXE 
MAXM,170 (max. memory in K, in jedem Job) 
(kein Barcode-Leser) 
ESC S

Probelauf: EXE DISNMR.EXE

Mikroprogramme

Die aktuellen, editierten Mikroprogramme stehen in X...AU bzw. Z...AU und nochmals in X...SAFE bzw. Z...SAFE


Burkhard Kirste, 1994/05/07