Диссертация (Новые подходы к извлечению структурной информации из одномерных и двумерных спектров ЯМР высокого разрешения), страница 9

Применение мультиплет-селективных импульсов в последовательности42Soft-COSY позволяет выделить из всего спектра интересующий кросс-пик E.COSY,зарегистрировать его с высоким разрешением за приемлемое время, с оптимальным использованием вычислительных ресурсов и места хранения данных.Рис. 15. Схемы импульсных последовательностей и соответствующих им спектровstrip-COSY (а, г), endo-COSY (б, д), Soft-COSY (exo-COSY) (в, е) [86, 87].2.1.4.5.

Методы измерения КССВ между спинами с низким естественнымсодержаниемМетоды измерения гетероядерных КССВСистематическому описанию методов измерения гетероядерных КССВ со спинами снизким естественным содержанием (13C, 15N) посвящено две обзорных работы [88] и [89].Остановимся на наиболее часто используемых экспериментах и рассмотрим их основныедостоинства, недостатки и границы применимости.Эксперимент HETLOC [90-92] основан на эксперименте TOCSY, выполненном дляпротонов, непосредственно связанных с магнитноактивным гетероядром.

Для выделения43сигналов протонов, связанных с X-ядром (13C, 15N) непосредственно, период подготовки вимпульсной последовательности HETLOC [91] (рис. 16) содержит блок “z,z-ge X filter”.Период свободной эволюции разделен блоком рефокусировки гомоядерных взаимодействий G-BIRDR, а период смешения содержит TOCSY-спинлок (DIPSI-2).Также имеется вариант импульсной последовательности, позволяющий масштабировать расщепление.

Кросс-пики в спектрах HETLOCв частотном измерениихарактеризуются трансляциямипоипочины и относительные знаки дальних констант, по ним можно определить вели-.Рис. 16. Схема импульсной последовательности HETLOC [91].ϕy ,yx, x ,, ϕx, x,, G1:G2:G3 = 4.6 : 3.6 : 2.Эксперимент HSQC-TOCSY [93] с развязкой и без развязки от X-ядра в периоднаблюдения (рис. 17) основывается на последовательности HSQC с улучшенной чувствительностью и селекцией сигнала градиентными импульсами магнитного поля. Периодсмешения содержит TOCSY-спинлок (DIPSI-2).Мультиплетная структураразвязки, содержит расщеплениеавторы предлагают сравнивать-сечений кросс-пиков HSQC-TOCSY, записанных без. Для измерения малых по величине констант-сечения кросс-пиков с суммами одинаковых сечений,полученных из спектра HSQC-TOCSY с развязкой, смещенных относительно друг другана величину пробной гетероядерной константы.44Рис.

17. Схема импульсной последовательности HSQC-TOCSY [93].ϕy ,y,ϕx ,x,ϕ,x, x, x, x , G1:G2 = 8 : 2.Эксперимент HSQC-HECADE (от англ. heteronuclear couplings from ASSCI-domain(arbitrarily scaled shift and coupling information) experiments with E.COSY-type cross peaks,рис. 18) позволяет измерять гетероядерные КССВ по кросс-пикам типа E.COSY с произвольным масштабированием химических сдвигов и КССВ [94, 95]. Этот эксперимент похож на HETLOC с той разницей, что кросс-пики по осисортированы химическимисдвигами X-ядер и имеют расщепление, пропорциональноекоэффициентом, определяемым соотношением времени∗, с масштабирующим. По кросс-пикам в спектрахHSQC-HECADE можно определять величины и относительные знаки дальних констант.Рис.

18. Схема импульсной последовательности HSQC-HECADE [95].ϕx, x , ϕϕx ,x, ϕϕx, x, x, x , G2:G3 = ±5 : 1.452,ϕ2,,Недостатком экспериментов HETLOC, HSQC-TOCSY и HSQC-HECADE являетсяневозможность измеренияс X-ядрами, не связанными с протонами непосредственно,а также в случаях, когда между протонами отсутствует спин-спиновое взаимодействие0 .Кросс-пики в спектрах, полученных при помощи стандартной последовательностиона характеризуются расщеплени-HMBC, имеют сложную тонкую структуру. По осиями, обусловленными гомоядерным 1H-1H спин-спиновым взаимодействием, а такжефазовой модуляцией протонным химическим сдвигом; по осимультиплетная структуратакже усложнена из-за суперпозиции сигналов от синфазной и смещенных на по фазеразличных антифазных компонентов намагниченности [51, c.

347]. Поэтому измерениепо кросс-пикам HMBC затруднено, а в некоторых случаях невозможно.В эксперименте J-resolved HMBC-2 [96, 97] (рис. 19) было решено две проблемы –устранение гомоядерных 1H-1H расщеплений в непрямом измерении и введение дополнительной косинус-модуляции погетероядерным взаимодействиемс произвольныммасштабированием (эффективное расщепление обычно увеличивают в ≈30 раз). Такимобразом, по тонкой структуре кросс-пиков в спектрах J-resolved HMBC-2 в измеренииможно достаточно точно определить гетероядерные КССВ, даже несмотря на низкоецифровое разрешение.Рис. 19.

Схема импульсной последовательности J-resolved HMBC-2 [96].,1, ϕ1,x, x , ϕ2x 2,x2, ϕR,x, x, x, x , G1:G2 = 2 : 1.HSQMBC (от англ. heteronuclear single quantum multiple bond correlation, рис. 20) [97]представляет собой гетероядерную корреляцию через одноквантовую когерентность подальней константес градиентной селекцией сигнала без развязки в период де-тектирования. Последовательность HSQMBC, в отличие от HSQC, не содержит блокарефокусировки гетероядерного взаимодействия перед периодом детектирования сигнала.46Поэтому сечения кросс-пиков по осиимеют дополнительное антифазное расщепление. В случае сложных мультиплетов или когдасопоставима с шириной линии,гетероядерную константу можно определить, сравнивая-сечение кросс-пика HSQMBCс суммой одинаковых сечений кросс-пика HSQC, инвертированных относительно другдруга и смещенных на некоторую (подбираемую) величину.

При совпадении сеченийвеличина смещения соответствует.Рис. 20. Схема импульсной последовательности HSQMBC [98].ϕx ,xx ,, ϕx, ϕx, x ,x, x,ϕx, x ,, G1:G2:G3 = 8 : 1: ±2.PIP-HSQMBC (от англ. pure in-phase HSQMBC) [99] – методика (рис. 21), разработанная для регистрации двумерных спектров гетероядерной корреляции, в которыхсечения кросс-пиков по осиполяризации черезсодержат сигналы с чистой фазой поглощения. Переностребует таких задержек, при которых эволюция гомоядерныхпротон-протонных взаимодействийприводит не только к уменьшению эффектив-ности гетероядерного переноса поляризации, но также к появлению намагниченностей,дающих дисперсионный вклад в наблюдаемый сигнал, часть из которых может бытьэлиминирована фазовым циклом и импульсными градиентами магнитного поля.

Парейя сколлегами показал [99], что полное подавление дисперсионных вкладов в сигнал можнополучить, применив адиабатический z-фильтр Трипплтона и Килера [100] сразу послерефокусирующего блока INEPT. При регистрации спектров PIP-HSQMBC без развязки впериод наблюдения гетероядерная константа проявляется в прямом измерении в видедополнительного расщепления и может быть измерена непосредственно или по увеличению ширины мультиплета по сравнению с его шириной в протонном спектре.47Рис.

21. Схема импульсной последовательности PIP-HSQMBC [99].ϕ,δδ,x, x . Перечеркнутый прямоугольник – адиабатический π-импульс, подаваемый содновременно включенным постоянным слабым градиентом магнитного поля. IP-режим:επ , ϕy , AP-режим: ε0, ϕx, ϕx, x , G1:G2 = ±4 : 1.Предложенная импульсная последовательность может быть модифицирована длярегистрации спектров с кросс-пиками, в которых гетероядерное взаимодействие проявится в прямом измерении в виде антифазного расщепления (AP-режим). В этом режимеразвязка в период наблюдения сигнала также должна быть отключена.

Если протонныймультиплет имеет сложную структуру или величина интересующей гетероядерной константы сопоставима с шириной линии сигнала,можно оценить методом DISCO[70, 71] по относительному смещению мультиплетов, полученных сложением и вычитанием сечений кросс-пиков в спектрах PIP-HSQMBC, записанных в IP- и AP-режимах(рис. 14).Количественные методы оценки величинИнтенсивности кросс-пиков в спектрах гетероядерной корреляции через переносполяризации либо через формирование многоквантовой когерентности зависят от величины КССВ. Соответственно, по интегральной интенсивности кросс-пика можнооценить величину активной КССВ. Жу и Бакс показали [101], чтоможно вычислитьиз отношения интенсивностей кросс-пиков в спектрах HMQC и опорном спектре(полученном в результате действия импульсной последовательности HMQC, в которой90° X-импульсы заменены временными задержками такой же длительности, что и 90°X-импульс).Опорный спектр содержит мультиплеты с нулевой частотой по оси. В случаеперекрывания протонных сигналов в одномерном спектре данный метод не подходит для48измерения.