Э. Дероум - Современные методы ЯМР для химических исследований (1125882), страница 74
Текст из файла (страница 74)
л/4 в нашем случае). Для намагниченности в плоскости х — у эта последовательность будет совершать поворот намагниченности по оси г на угол ~р (рис. 8.42). То, что произойдет в реальном эксперименте, будет сильно зависеть от качества спектрометра. Для выявления мнимой части эксперимента с квадратурным детектированием мы расположим эту группу импульсов непосредственно после третьего импульса последовательности ' То есть вызываемый импульсом поворот вектора нвмвгниченностн.— Прим.
перев. (в). Рис. 8,42. Составной в-импульс. !ХАОЕО()АТЕ [18] и, опустив взаимно погашающую пару нмпульсов (л/2)„и (л!2) „, получим — — т — л — т— Существует еще возможность использовать фильтр типа эха. Она основана на зависимости интенсивности сигналов типа эха и анти-эха от длительности последнего импульса. Здесь слишком сложно дать полное обоснование такого'эксперимента.
Упомянем только, что задание последнего импульса равным 2л!3, по существу, устраняет компоненту анти-эха, не требуя дополнительных экспериментов со сдвигом фазы [19]. Выбор цифрового разрешения может быть сделан обычным путем. Для этого необходимо стремиться сохранить время регистрации данньвх по г, по крайней мере равным Т1, чтобы избежать потери чувствительности.
Время регистрации данных по г, может быть очень коротким. На первый взгляд может показаться, что полоса спектра по в, должна быть в 2 раза больше, чем по в„из-за того, что двухквантовые частоты являются суммой химических сдвигов. Но в действительности, если мы будем считать обе спектральные полосы равными, то, хотя и произойдет отражение двухквантовых частот, это не приведет к неоднозначностям (рнс. 8.43).
Последовательность связей углеродных атомов скелета выявляется так же, как уже описано выше, а при определенных обстоятельствах чувствительность для одинакового времени эксперимента улучшается в /2 раз [20]. Исходный эксперимент 1(к(АБО()АТЕ. Наконец, мы подошли к тому, с чего началось измерение углерод-углеродных констант спинспинового взаимодействия. Строго говоря, этот предмет не совсем подходит для главы, посвященной гомоядерной корреляции. Но он столь тесно связан с описанными выше экспериментами, что было бы неразумно его от них отрывать. Углерод-углеродные взаимодействия проявляются в спектрах 'зС как 'эС-сателлиты линий.
Сателлиты, обусловленные прямымн константами, находятся на расстоянии 15 — 25 Гц от линий и, конечно, имеют амплитуду, составляющую 0,55вгв 341 Глава 8 340 ~о Ю о яи яи Ряс. 8.43. Схематическое представление двумерного спектра !ХАРЕС)1)АТЕ, такое, хак ва рис. 8.39, во с заведомым отражением ло тп Это ве вносит никакой неоднозначности. от основного сигнала. Константы через две и три связи, имеющие значения 0 — 15 Гц, проявляются в виде сателлитов на расстоянии Π— 7 Гц от основной линии. Для реальных форм линий, полученных на сверхпроводящих магнитах, это означает, что сателлиты от прямых констант должны непосредственно легко наблюдаться, а сателлиты от дальних констант могут потеряться на крыльях линии. Трудности могут возникать не только при плохой форме линии, но также нз-за боковых полос от вращения, имеющих обычно интенсивность порядка 0,1 — 1%, н, конечно, нз-за примесей. Чтобы надежно обнаруживать линии сателлитов, весьма полезно устранить нз спектра основной сигнал вместе с боковыми полосами от вращения, а также вообще все сигналы, кроме сателлитов.
Как мы уже знаем сейчас, этого можно достигнуть с помощью двухквантовой фильтрации. Если мы не будем проводить изменений 1, в двумерном 1ХАОЕ( й)АТЕ (т. е. фиксируем Ч = 0), то получим после- довательность представляющую собой одномерный эксперимент с двухквантовой фильтрацией. Использование уже описанного циклировання фазы (конечно, без компоненты квадратурного детектирования по 1,) приводит к спектру, в котором подавляются все сигналы, возникающие от несвязанных ядер. В то же время сигналы спиновых систем АВ нлн АХ останутся в спектре, хотя и без какого-либо улучшения чувствительности, поскольку мы по-прежнему наблюдаем сигналы от 0,01% ядер. Компоненты дублетов проявляются в виде характерных линий с противоположными фазами (рис. 8.44).
Для достижения успеха в этом эксперименте требуются большое количество вещества и столь же высокая стабильность работы спектрометра, как в экспериментах с ЯЭО, а также правильный выбор частоты повторения и т. Последние два условия широко обсуждаются в кинге Бакса [5] (гл. 5), поэтому я не буду здесь их рассматривать. Двумерная корреляционная спектроскопия ЯМР Рас. 8.44. Часть одномерного спектра !ХАГЗЕ(67АТЕ "С для атома углерода, связанного с двумя другими; можно различить дяе разные прямые константы. Хорошо виден небольшой остаточный свгяал от основной (яерасщеплеввой) линии; он ае попадает точно ва центр дублетов вследствие изотопного сдвига пря замещении "С ия "С. Вследствие ограничений по чувствительности н из-за специфичности информации, получаемой из спектра !ХАТ)Е( ПЗАТЕ, маловероятно, что этот эксперимент станет широко использоваться в его первоначальной форме.
Однако идея использования двухквантового фильтра (или фильтра более высокого порядка) в одномерном спектре для разделения сигналов, представляющих интерес, от основных интенснвных сигналов нмеет много возможных приложений, в частности в биохимии. Одним нз очевидных примеров было бы прослеживание двахщы меченных по 'зС метаболнтов непосредственно в биологической системе. Такой эксперимент следовало бы сравнить с методом обратного переноса поляризации, уже рассмотренным в гл. 6, и с методиками разностного сливового эха в гл. 10. 8.5.2.
ХОЕЗт' или обменная спектроскопия Введение. Если вы вернетесь назад н снова посмотрите на рнс. 8.1, то поймете, что существует еще одна получаемая прн действии последовательности СОэУ компонента намагниченности, которую мы до сих пор полностью игнорировали. Это часть поперечной намагниченности, возвращенная к направлению осн г прн действии второго импульса. Отметим, что та намагниченность также модулируется как функция Ч, т.е. она представляет собой частоту, меченную точно так же, как н намагниченность в плоскости х — у.
Конечно, в СОоУ эта компонента не генерирует сигналов, поэтому нам даже не следует беспокоиться о том, чтобы устранить ее прн циклнрованин фазы. Однако, поскольку она была вовлечена в некий физический процесс, мы можем провести двумерный эксперимент, который позволит его зарегистрировать. Для этого нужно возвратить намагниченность в плоскость х — у и продетектнровать возникающий сигнал. Можно представить себе по крайней мере два информативных взаимодействия, в которые может быль вовлечена г-компонента меченой частоты: химическнй обмен с другим ядром и ядерный эффект Оверхаузера.
342 Глава В 24З Двумерная корреляционная спвктроскопия ЯМР Результат химического обмена, возможно, легче представить. Если мы выжидаем время после второго импульса, используя последовательность я я я — — — т — — — т 2 ' 2 2 называемую ХОЕВ, в таком случае при наличии обмена то ядро, г-намагниченность которого модулнруется при одном химическом сдвиге в течение т,, может мигрировать к другому положению за период т, называемый временем смешивания.
Следовательно, оно имеет другой химический сдвиг в течение периода т,, и результирующий спектр будет похож на спектр СОэУ, а кросс-пики будут наблюдаться между обменивающимися положениями. Этот эксперимент, прнменяемый для обнаружения химического обмена, представляет собой двумерный аналог обычного эксперимента по переносу намагниченности и для сложных систем должен обладать обычными преимуществами двумерных спектров. Однако, как мы увидим дальше, он имеет целый ряд технических недостатков.
Ядерный эффект Оверхаузера 1ЯЭО) также приводит к тому, что изменения в г-намагниченности одного ядра приводят к изменению г-намагниченности другого. Поэтому пары ядер, которые показывалн бы ЯЭО в одномерном спектре, могут иметь кросс-пнкн в данном двумерном эксперименте. В методе обычного равновесного ЯЭО, который рассмотрен в гл. 5, изменение з-намагниченности, используемое нами, представляет собой насыщение (т.е. устранение) ее, но при этом любое нарушение теплового равновесия также может воздействовать на заселенности соседних ядер. ХОЕВ является двумерным аналогом неравновесного ЯЭО, рассмотренного в гл. 5 (разд.
5.2.4). Итак, экспернмент ХОЕВУ позволяет определять пути хнмического обмена и устанавлнвать пространственную структуру быстро и с хорошим разрешением, что характерно для двумерного метода. Таким, образом, он кажется весьма привлекательным. Я не хотел бы показаться слишком пессимистичным, но все же должен указать вам на ряд основных трудностей, связанных с его применением. Очевидно, что обменные и ЯЭО-взаимодействия здесь невозможно различить. Но тот же недостаток свойствен и обычным одномерным методам, поэтому нет прнчнны на этом основании избегать непользования ХОЕВ, Обычно из химин известно, могут лн протекать обменные процессы в данном соединении, что позволяет правильно интерпретировать спектр ХОЕэ г'.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
