Диссертация (Новые подходы к извлечению структурной информации из одномерных и двумерных спектров ЯМР высокого разрешения), страница 8

Кроме того, фазы сигналовдиагонального и кросс-пиков отличаются друг от друга на по обоим частотным измерениям. Если при обработке спектра в фазочувствительном режиме с помощью фазовой коррекции диагональные пики привести в форму поглощения по обоим частотным измерениям (форма двойного поглощения), то кросс-пики по осямибудут находиться вформе дисперсии (форма двойной дисперсии) и наоборот (рис. 12).

Поэтому спектрыCOSY обычно представляют в виде абсолютных амплитуд комплексного спектра.Фазовые свойства двумерных пиков в спектре COSY являются причиной трудностей, возникающих при наблюдении и интерпретации кросс-пиков, расположенных близкок главной диагонали. Кроме того, при расчете абсолютной амплитуды спектра происходитнежелательное уширение компонентов двумерных пиков. Для получения спектров COSYв фазочувствительном режиме, свободных от перечисленных недостатков, необходимомодифицировать импульсную последовательность добавлением малой задержки и треть37его 90° импульса. Получившаяся последовательность DQF-COSY [72, 73] позволяетрегистрировать спектры, в которых компоненты двумерных мультиплетных пиков находятся в противофазе, но между диагональными и кросс-пиками отсутствует относительный фазовый сдвиг, поэтому спектры DQF-COSY можно обрабатывать в фазочувствительном режиме.Рис.

12. Спектр COSY спиновой системы AX с различной фазовой коррекцией [51, с. 198].Тонкая структура кросс-пика A → M в спектре COSY спиновой системы AMXСистема трех спинов характеризуется резонансными частотами,,и КССВ,. Появление кросс-пика между сигналами A и M обусловлено переносом поляри-,зации между этими спинами. Ответственная за него константаостальные – пассивнымикомпоненты с расщеплением,называется активной, а.

Кросс-пик содержит антифазные спектральныеАкт.. Если в период смешения спин X претерпелдействие 90° импульса, то в структуре кросс-пика пассивные константы проявятся в видесинфазных расщеплений (рис. 13а,г). Если в периоды свободной эволюции и смешенияспин X не испытывал радиочастотных воздействий, пассивные константы в структурекросс-пика проявятся в виде смещений (трансляций) антифазных компонент напопои(рис.

13б,в,д,е) [74-76]. Направление смещения определяется относительнымизнаками пассивных констант. Качественно оно соответствует вектору трансляции с поло-38|агбд|1|ев|1|1|||1Рис. 13. Структура кросс-пиков A → M в спектрах COSY спиновой системы AMX.а) ||||, ||; спин X испытал действие -импульса в период смешения;б) ||||, ||; спин X не испытывал действие импульсов в период смешения,иодного знака;в) ||||, ||; спин X не испытывал действие импульсов в период смешения,иразного знака;г) ||||, ||; спин X испытал действие -импульса в период смешения;д) ||||, ||; спин X не испытывал действие импульсов в период смешения,иодного знака;е) ||||, ||; спин X не испытывал действие импульсов в период смешения,иразного знака.39жительным углом наклона “↗”, если||и||одного знака (рис.

13б,д), и сотрицательным углом наклона “↘” в тех случаях, когда эти выражения разного знака(рис. 13в,е). Кросс-пики, в структуре которых все пассивные константы проявляются ввиде трансляций, получили название “кросс-пики типа E.COSY” (от англ. exclusive COSY)[74].2.1.4.3. Методы измерения КССВ по двумерным мультиплетамПо расщеплениям и трансляциям спектральных компонент в двумерных мультиплетах COSY можно судить о величинах и относительных знаках КССВ. Однако, ввиду неочень высокого разрешения (особенно по оси) и достаточно сложной структурымультиплетов, прямое измерение КССВ не всегда возможно.

Для упрощения структурысечений кросс-пиков COSY предложен метод DISCO (от англ. difference or sum in COSY)[70, 71], который состоит в сложении или вычитании нормированных по интенсивностисечений мультиплетов диагональных (IP, от англ. in-phase, рис. 14) и кросс-пиков (AP1,AP2, от англ. antiphase, рис. 14). Суммарные и разностные мультиплеты сечений кросс-пиков (AP1±AP2) содержат расщепления, соответствующие суммам и разницам модулейактивных констант. Сложение и вычитание сечений кросс- и диагональных пиков (IP±AP)приводит к мультиплетам, содержащим расщепления, обусловленные пассивными взаимодействиями, при этом суммарный и разностный мультиплеты смещены относительнодруг друга на величину активной КССВ.

Если извлечение синфазного мультиплета издвумерного спектра затруднено из-за перекрывания сигналов, или он отсутствует, как,например, в спектрах DQF-COSY, его можно взять из двумерных спектров NOESY илиTOCSY [70].Кросс-пики с упрощенной мультиплетной структурой (типа E.COSY) можно получить непосредственно при регистрации двумерных спектров E.COSY. В простейшем случае интенсивности спектральных компонент, обусловленные перемешиванием спиновыхсостояний пассивных ядер, могут быть существенно уменьшены при использованиисмешивающего импульса с малым углом (от 10° до 45°; последовательность β-COSY),получающиеся спектры получили название P.E.COSY (от англ.

primitive E.COSY) [77].Гризингер, Соренсен и Эрнст пришли к выводу, что спектр E.COSY можно представить ввиде комбинации нескольких спектров DQF-COSY [74-76], отличающихся квантовымифильтрами. Оказалось, что можно составить программу фазовых циклов для последова-40тельности DQF-COSY, приводящую непосредственно к спектрам E.COSY, однако времярегистрации такого спектра в три раза больше, чем β-COSY.Структуру кросс-пиков с трансляциями поиза счет взаимодействий с пассив-ными гетероядрами (например, 19F, 31P или в соединениях, изотопно-обогащенных по 13Cи15N) следует ожидать в гомо- и гетероядерных двумерных спектрах (COSY, TOCSY,HSQC), при регистрации которых пассивные ядра не затрагивались действием ни импульсов, ни развязки [70, 78-80].

В случае магнитно-активных гетероядер с низким естественным содержанием, сигналы соответствующих спиновых систем можно выделить с помощью BIRD-фильтра [81], его модификации TANGO [82, 83] и гетероядерного фильтра-½(от англ. “X half-filter”) [84]. В гомоядерной спектроскопии эффект “гетероядра” можнополучить применением селективных импульсов возбуждения [85, 86].абIP+AP1IPAP1+AP2IP–AP1AP1IP+AP2AP1–AP2AP2IP–AP2Рис. 14. Схема применения метода DISCO для упрощения мультиплетной структурысечений кросс-пиков COSY (а) и экспериментальные спектрыDISCO производного дииодотирозина [71] (б).412.1.4.4.

Селективные импульсы для регистрации фрагментадвумерного спектраТочность измерения КССВ по расщеплениям спектральных компонент в двумерныхмультиплетах (например, в кросс-пиках E.COSY и DISCO) лимитирована низким разрешением двумерного спектра, особенно по частотному измерениюи, как правило, непревышает ±0.3 Гц [5, с. 361]. Повысить разрешение двумерного спектра можно увеличением числа инкрементов полибо уменьшением регистрируемых частотных полос.Увеличение числа инкрементов поприводит к чрезмерному возрастанию временинакопления спектра и объема спектральных данных (в основном, содержащих сведения очастотах, не представляющих интереса). Кроме того в течение всего эксперимента необходимо поддерживать высокую однородность магнитного поля, что не всегда удается.Простое ограничение спектральной полосы непрямого измерения приводит к отражению сигналов, поэтому для корректной регистрации спектра необходима дополнительная частотная фильтрация по.

Эрнст с сотр. [86] показали, что роль такого частотногофильтра могут выполнять селективные импульсы в период подготовки. Например, призамене в последовательности COSY первого импульса на селективный (рис. 15а), регистрируемый двумерный спектр по осисодержит сигналы, попавшие в полосу возбужде-ния селективного импульса (рис. 15г).Применение одинаковых (при необходимости, отличающихся фазами) селективныхимпульсов в период подготовки и смешения (последовательность endo-COSY, рис.

15б)позволяет более подробно регистрировать квадратный фрагмент спектра COSY (рис. 15д),содержащий главную диагональ. Последовательность Soft-COSY (рис. 15в) содержит триселективных импульса. Первые два определяют частотную полосу по, должны иметьодну частоту и ширину возбуждения, третий селективный импульс определяет частотнуюполосу по измерению.

Получающийся таким образом спектр схематично представленна рисунке 15е.Купче и Фриман [87] предложили для регистрации спектров Soft-COSY использовать селективные импульсы quiet-SNEEZE, характеризующиеся ровным по фазе и амплитуде профилем возбуждения, а также высокой селективностью (уменьшено возбуждениевне полосы действия импульса по сравнению с импульсами семейства BURP). Спектрырегистрируются без искажений, даже если импульсы quiet-SNEEZE имеют смежные полосы возбуждения и в период смешения подаются одновременно.Селективные импульсы в период смешения не затрагивают спиновые состоянияпассивных ядер.