Э. Дероум - Современные методы ЯМР для химических исследований (1125882), страница 69

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 69)

расстояние между пиками стремится в пределе к значению бу/ УЗ, где Бу — ширина линии на полувысоте (см. гл. 5). Поскольку в спектрах СОБт' эффективная ширина линии может оказаться довольно больпюй из-за ограничений, обусловленных оцифровкой, этот фактор может вызвать большие неудобства. Если известна ширина линии, то можно использовать график (рнс. 8.29) для исправления полученных оценок.

При этом, однако, следует иметь в виду, что измерение будет связано со значительной ошибкой, которая быстро возрастает по мере того, как уменьшается расстояние между линиями, Поскольку цифровое разрешение по уз в общем будет ниже, бесполезно пытаться проводить измерения в сечениях спектра по этой координате. Альтернативным методом для расшифровки перекрывающихся мультнплетов является гомоядерная г-спектроскопии, которая обсуждается в гл. 10. Однако этот метод имеет то неудобство, что дает простые результаты исключительно для систем первого порядка.

Исчезновение кросс-пиков. Регистрация кросс-пика между двумя ядрами надежно указывает на то, что онн являются связанными (единственное исключение обсуждается ниже в параграфе «Симметризация»). В то же время п»гсулгслиие кросс-пика следует воспринимать с осторожностью. В этом случае отсутствие взаимодействия, естественно, является наиболее вероятной причиной, ио возможны н другие варианты.

С болынинством из них мы уже имели дело, но поскольку иногда немного трудно преодолеть искушение и не делать далеко идущие выводы из отсутствия корреляции, я решил собрать здесь вместе все этн случаи для того, чтобы подчеркнуть сложность проблемы. двумерная корреляционная спектроскопии ЯМР Прежде всего необходимо уточнить, что означает «отсутствует».

На практике при этом обычно подразумевается, что представляющий интерес кросс-пик расположен ниже нижнего контура, выводимого на график, или в пределе ниже уровня шума в спектре. Таким образом, нет ясного порогового уровня, на котором корреляция исчезает; конечно, чем слабее сигнал, тем с меньшей вероятностью мы можем его наблюдать. Все факторы, понижающие интенсивность кросс-пиков, могут, следовательно, способствовать нх исчезновению. Можно выделить четыре важных фактора: величина константы спин-спинового взаимодействия, ослабление противофазных дублетов из-за неадекватного эффективного цифрового разрешения, неправильное задание параметров взвешивающей функции и огибающей ССИ, что происходит при наличии сильно различающихся значений Т, н неоптимальное задание частоты повторения, что бывает прн наличии сильно различающихся значений Т,.

Отмечу, что величина константы возникает здесь дважды. Она будет определять ослабление протнвофазных дублетов. Можно также показать, что степень переноса намагниченности между ядрами с константой « пропорциональна величине поэтому для очень небольших констант сигнал ослабляется поперечной релаксацией. Из этого фундаментального свойства вытекает, что корреляция через малые константы всегда будет слабой. Что считать «малой константой», будет, очевидно, зависеть от величины Тг или, другими словамн, от ширины линии. Оптимизация измерений малых констант обсуждается в разд.

8.4.2. Осложнения, вызываемые неправильным использованием взвешивающих функций, проявляются в большей степени при использовании магнитудного представления нз-за того, что прн этом возникает необходимость сильноз о улучшения разрешения. Поскольку этот вопрос уже обсуждался ранее, я лишь еще раз укажу, что это, по-видимому, является наиболее общей причиной потери кросс-пика. Ядра, участвующие в химическом обмене (протоны 1к(Н илн ОН), вероятнее всего, могут попасть в ловушку такого типа.

Подобные сигналы и в одномерных спектрах часто не обнаруживают констант. Для фазочувствительных спектров подбор параметров функции окна производится таким же образом, как н в одномерных спектрах, в зависимости от того, требуется ли улучшить отношение сигнал!шум или разрешение. Однако прн этом больше внимания следует обращать иа процедуру аподизации, Это необходимо нз-за того, что ССИ с большой вероятностью обрезан (особенно по у,), а также в силу того, что в спектре, где есть как положительные, так н отрицательные сигналы, боковые лепестки, обусловленные неточной аподизацией сигнала, могут приводить к недоразумениям, особенно в случае контурного представления.

Глава 8 81В 317 аа 5,5 а,а а,а м.а Ьа а,а а,а м.а Для протонов в обычных органических растворителях не характерно сильное изменение значений Т, (особенно, если используются недегазированные растворы), однако возможность этого в принципе следует предусмотреть. В параграфе, посвященном цифровому разрешению и временам выборки данных (см. разд, 8,3.5), предлагается использовать частоты повторения порядка 2 с, хотя это и несколько заниженная оценка.

Часто вы, не задумываясь, можете воспользоваться этим значением и быстро получить желаемую информапию. Но если вы приступаете к работе с сильно разбавленными растворами, то стоит с большим вниманием изучить вопрос о частоте повторения (см. гл. 7). Шум в двух измерениях. Двумерные спектры содержат случайный шум, возникающий главным образом за счет тепловых шумов в датчике и начальных каскадах приемника.

Он имеет ту же природу, что и шум в одномерном спектре, и в эксперименте СОКУ при наблюдении протонов становится значимым лишь при достаточно слабых сигналах в спектре. Значительно больше неприятных осложнений возникает из-за случайной интерференции сигналов, зависящей от способа проведения эксперимента, Поскольку интерферограммы, образующие координату Ч, получаются как результат большой серии экспериментов, разнообразные нестабильности аппаратуры могут вызывать ложные модуляции сигнала. Представим, например, что произойдет, если импульсы, используемые для возбуждения сигнала, были ие всегда одинаковыми по длительности или интенсивности.

Тогда амплитуда сигналов в период Ч будет меняться нежелательным для нас образом, приводя в итоге к появлению случайных частотных компонент по этой координате. Аналогично этому появление ложной частотной модуляции может быть вызвано любой нестабильностью отношения поля к частоте. возникающей из-за недостаточной эффективности системы стабилизации, или если прибор подвергается внешним воздействиям. Эти эффекты, а также множество других Г7], которых так много, что иногда кажется удивительным, что эксперимент вообще работает, приводят к явлению, называемому шумом по Ч. Характеристики шума по Е несколько отличаются от характеристик обычного теплового шума.

Они обусловлены нестабильностями, возникающими при построении длинных ннтерферограмм по 1а, и поэтому наблюдааотся только по координате ааа. Более того, поскольку зги нестабильности должны промодулировать какой-нибудь сигнал для того, чтобы проявиться в виде шума, они возникают только в сечениях, соответствующих сигналам, и пропорциональны амплитудс этих сигналов. Практическим следствием этого является то, что сильные диагональные пики, такие, как сигналы метильных групп или расзвори. телей, сопровождаются шумовой дорожкой, направленной по координате ч,. Обычно зто более чем неприятный источник интерференции сигналов в двумерных спектрах (рис. 8.30) Будет это представлять проблему или нет, зависит от относительной величины интересующих Двумерная корреляционная спектроскопии ЯМР Рис.

8.30. При очсаь высоком пороговом уровне (слева) полоса шума по Б проявляется только лля сильного сигнала при 2,8 м. д., однако пря записи спектра с более низким пороговым уровнем (справа) шумовые дорожки обнаруживаются лля всех сигналов. нас кросс-пиков и наибольшего шума по Ч. Если кросс-пики достаточно велики, то можно подобрать уровень самого низкого контура так, чтобы он был выше уровня шума по Ч. Многие из источников шума по ~а определяются конструкциоиными особенностями спектрометра, поэтому теперь у вас нет возможностей избавиться от того, что вы получили. Однако важно быть уверенным в том, что шум не возрастет еще больше в результате ошибок оператора, и следует принять определенные предосторожности.

Это очень похоже иа оптимизацию условий для регистрации серии разностных спектров ЯЭО, детально обсужденных в гл. 5. Короче говоря, важными факторами являются наличие узкой и сильной линии для канала стабилизации, а также хороший контроль за окружающей спектрометр обстановкой. Если для каждого значения Ч регистрируется много прохождений, что бывает относительно редко для спектров СОВУ, то полезно распределить их по всему периоду регистрации, построив эксперимент из нескольких циклов и повторяя измерения для каждого значения Е в разное время.

Это поможет устранить долговременные нестабильности, Отражение в двух измерениях. Если сигналы находятся на частотах за границами спектрального диапазона, определенного нашей скоростью выборки данных по какой-либо координате, то они, как обычно, появятся отражсиными. В этом отношении принципиальной разницы между одномерной спектроскопией и двумерной нет.

Однако сущеспмуюпа некоторые различия в практическом плане. В двумерном эксперименте вероятность попадания сигналов за пределы спектральной полосы намного больше, поскольку мы всегда стремимся минимизировать 318 Глава 8 Двумеоная короелнинонная спектроскопня цйвр 319 размер массива данных, обрезая спектральный диапазон. Если сигналы, возникасощие от неперенесеипой намагниченности, являются отраженными, то пики расположены на диагонали, но не на своем месте; обычно не составляет проблемы проследить за ними.

Значительно больше недоразумений возникает из-за сигналов, соответствующих переносу' намагниченности, поскольку они в принципе могут отразиться по любой из двух координатных осей. Положение, хоторое займут отраженные пики на одной или двух коордииатнйсх осях, зависит не только от того, насколько их истинные частоты превышают относительные частоты Найквиста, но н от тонких деталей метода квадратуриого детектирования по каждой из координат, Таким образом, достаточно сложно предсказать положение отраженного кросс-пика, и, по-вндимому, лучшим способом получить представление о том, как это происходит, является проведение пробного эксперимента на конкретном спектрометре.

Характеристики

Список файлов книги