Э. Дероум - Современные методы ЯМР для химических исследований (1125882), страница 77
Текст из файла (страница 77)
9.2, Улучшенные схемы последовательностей НЯС1 А — с тотероядеряой развязкой яо от а т;, Б — то же самое, яо с рефокусяровкой яо время задержек Л для фззочузстзятельяых экспериментов; В-устранение необходимости точ- 15 вой широкополосной углеродяой развязки с помощью я-ямпульсз ло С я середине т,. Постоянные задержки, такие, как /21, не влияют на амплитудную модуляцию сигнала, но обеспечивают появление частотно-завнснмых сдвигов фаз в рт. Еще раз отмечу, что это не влияет на эксперимент в режиме магнитуды спектра. Но необходимо исключить такие сдвиги фаз, если применяется фазочувствнтельный вариант со спиновым эхом (рис.
9.2, последовательность Б). Практические трудности прн реализации последней последовательности возникают в связи с необходимостью осуществлять широкополосную развязку от ядра Х, что трудно или даже невозможно на современных спектрометрах. К счастью, поскольку 7, изменяется дискретными шагами, вместо развязки можно просто воздействовать одиночным я-импульсом на ядро 1 в центре 7,. Как н в гипотетической схеме широкополосной развязки, описанной в гл, 7 (разд. 7.4), при этом направление прецессии компонент мультиплета меняется на противоположное, а поэтому спин-спииовое взаимодействие исчезает к концу 7,.
Для достижения развязки достаточно только одного импульса, поэтому не происходит накопления ошибок, что препятствует применению тако- го подхода при обычной широкополосной развязке. Однако н здесь часто используют составной импульс. В таком случае оптимальной схемой для фазочувствительного НЯС с развязкой по координатам гт и рг была бы последовательность 17 иа рис. 9.2. Задержка (1/2)Л1 в этой последоватеяьиости эквииблентна т в 1)11ЕРТ, и, следовательно, она должна иметь длительность 1/42 (т. е. /21 = 1/23). Весь диапазон прямых КССВ протонов и углерода составляет 125 — 210 Гп.
Однако в большинстве случаев при записи С вЂ” Н-корреляционных спектров можно принять, что эта константа составляет около 130 — 150 Гц. Тогда 251 будет равно 3 — 4 мс. При необходимости значение /22 можно использовать для редактирования, но обычно оно устанавливается равным 0,3/3 (2 — 2,5 мс для Н вЂ” С-корреляшш) для того, чтобы правильно воспроизводить интенсивности для групп 1Я, 1Я, и 1Я,. В этом случае для системы АХ получается спектр, приведенный иа рис, 9.3. 9.2.2.
Другие экспериментальные еспекты Фазовый цикл. При создании фазового цикла для НЯС самой важной проблемой является исключение аксиальньтх пиков и квадратурное детектирование по рт. Фазовое альтеринроваиие конечного импульса по спину Я и приемника позволяет исключить аксиальные пики. Такая же процедура используется для устранения собственной намагниченности ядра 1 в эксперименте!)з)ЕРТ. При этом необходимо, чтобы квадратурное детектирование проводилось в фазочувствительном режиме с помощью процедуры йпЯН или ТРР1, выбор которой зависит от особенностей конструкции вашего спектрометра.
Однако в литературе часто встречаются примеры создания эксперимента по правилам эха в режиме магннтуды спектра. Для этого случая конечный я/2-импульс по спину Я сдвигается на 90' одновременно со сдвигом преемника на — 90'. Базовый фазовый цикл, таким образом, имеет четыре шага, или две пары из двух шагов, каждая в фазочувствительной ферме. При необходимости этот четырехшаговый цикл может быть рас- 355 354 Глава 9 Гетароядернан спектроскоп»я ширен с помощью последовательности СУСЕОРВ.
В этом случае про- исходит цнклирование фазы всех нмпульсов и приемника с шагом в 90, а также фазовое альтернирование всех л-импульсов. Время регистрацви и частота повторения. Поскольку данный эксперимент включает гетероядерное детектирование, потребуется тщательная оптимизация всех временных параметров для обеспечения приемлемой чувствительности. Изложенные здесь прннцнпы уже обсуждались в гл. 7 (разд. 7.5.2) н 8 (разд.
8.3.5). Так как эта последовательность включает перенос поляризации, то частоту повторения определяют времена Т, ядер В (обьачно протонов). Для релаксации ядер 8 между прохождениями должен быть оставлен период около 1,3Т,. Заметим, что это — время между прохождениями, а не общая скорость повторения, включающая время регистрации, потому что широкополосная развязка от В включается в течение времени г,. Время регистрации по г должно быть по крайней мере равно среднему Т1. для ядер 1. Данное условие легко выполнимо, так как это время не является критическим для общего времени эксперимента. При этом время регистрации по г, может быть очень коротким. В отличие от СОБУ, где нам следовало быть весьма аккуратными, чтобы избежать уменьшения сигнала прн подавлении противофазных пиков, сигналы в НВС находятся в фазе.
Такам образом, необходимо только, чтобы АП было достаточно большим для получения нужного нам разрешения по этой координате. Прн рутннном использовании НБС мы просто хотим скоррелировать протонные сдвиги с их гетероядернымн партнерамн — ядрами Х; следовательно, по координате уг допустимо цифровое разрешение в 1О Гц на точку илн более, соответсгвующее А, = 100 мс нли меньше. Если же по уг необходимо получить высокое разрешение, то в таком случае следует увеличить время А, . Однако прн этом '1' чувствительность эксперимента быстро понижается. В гл.
10 (разд. 10.4.3) для такого случая описан альтернативный подход, Идеальный, хотя н трудно выполнимый на практике, способ достижения высокого разрешения по координате протонов состоит в том, чтобы эту координату сделать уо, т.е. выполнить эксперимент «наоборот» [1]. Если эксперимент НЗС содержит небольшое число инкрементов по 1, и частота повторения оптимизирована для протонных времен Т,, то чувствительность этого эксперимента очень высока. Однако, поскольку чувствительность зависит от огромного числа факторов, ее довольно трудно точно предсказать.Я нашел следующее исключительно полезное правило.
Определим возможное число прохождений на каждый инкремент гы задавая общее время эксперимента и требуемое число инкрементов. Затем получим спектр !)5)ЕРТ с этим числом прохождений, т. е. выполним эксперимент с г, = О. Тогда если в спектре проявляется большинство ожидаемых резонансных сигналов даже с плохим отношением сигнал7шум, то двумерный корреляционный экспернмент несомненно будет иметь подходящую чувствительность при условии, что мы правильно подобралн А, и взвешивающие функции. Гетероядерная корреляционная спектроскопня имеет шанс на успех даже тоада, когда в эксперименте с г, = 0 сигналы не видны.
Мы не должны забывать, что есе прохождения дают вклад в конечные сигналы. 9.2.3. Использование НЗС Необходимость применения НВС для решения химических проблем вполне очевидна. Метод НВС позволяет идентифицировать спин-спиновую связь в гетероядерных системах. Здесь мне бы хотелось это продемонстрировать, а также показать некоторые значительные преимущества двумерного варианта. Первое преимущество — скорость. На рис. 9.4 представлены протонный н углеродный спектры соединения 1, 13 с 70 аа 50 40 аа м.ь 7ОО аа 'н и,' 070 Н7 нана нананананан нгн7 н10 на н1 5,5 а,а а,а 7,5 770 Ь5 м.а. Рис. 9.4.
Протонный в углеродный спектры соединения 1. Углеродный спекгр зарегистрирован с использованием Г7ЕРТ (400 прохождений). На рис. 9.5 ис- пользовав тот жа образец лля эксперимента НЯС. 367 Гетероядерная спектроскопяя Збб Глава 9 г,а г,ь и хо мд ! яя гя 4 Рис. 9.5. Спектр НБС соединения 1 П 28 инкрементов по г, для времени регистрации по этой координате в 76 мс; 192 прохождения на иикремеит). Приведено отнесение протонов, полученное с использованием СОВ г' в предыдущей главе. В содержащей много сигналов центральной области непросто определить аротонные слвиги по контурному представлению.
Однако их легко измерить при исследовании вертикальных сечений спектра. Отнесение Н н Нй мо:кет быть обратным. которое мы уже широко исследовали в гл. 8, а на рис. 9.5 — спектр НБС. После того как отнесены сигналы в протонном спектре, упражнение по отнесению углеродных резонансных сигналов является тривиальным. Получение той же самой информации с помощью селективной гетеро- ядерной развязки в этом случае, весьма вероятно, было бы невозможным из-за сильного перекрывания сигналов в протонном снехтре. Но, даже если такие селективные развязки возможны, выполнение более чем двух нлн трех подобных экспериментов чрезвычайно утомительно по сравнению с регистрацией НБС.
Эксперимент НБС может показаться очень простым, но при наличии сильной связи между протонами [7] возникают серьезные осяожнения. В слабосвязанных системах наблюдаются только кросс-пика между протонами и непосредстиенно связанными с ними гетероядерными партнерами. Однако при наличии сильной связи намагниченность может переноситься через систему, приводя к непрямым коррелящгям. Следовательно, в системе типа ̈́— ф— Св — Нв протон Н„может давать кросс-пик с Св, если он сильно связан с Н . На практике подобная ситуация распознается без труда.
При этом необходимо учитывать следующий нюанс: именно "С-сателлиты должны проявлять сильную связь. Система, в которой наблюдается первый порядок для 'хС-изотопомеров, может иметь снльносвязанные "С-сателлиты, потому что относительные химические сдвиги протонов в этих системах могут заметно различаться. Противоположное (т.е. слабая связь "С-сателли- тов при наличии сильной связи у соответствующих ьгС-нзотопомеров) также иногда бывает верным.
Второе преимушество составляет лгпи распределения информации. Обычные гетероядра, такие, как 'ьС и э'Р, имеют диапазон химических сдвигов как в герцах, так и в миллионных долях, намного больший, чем протоны. Часто их спектры состоят нз наборов одиночных линий, поскольку отсутствует гомоядерная связь, что обусловлено либо низким изотопным содержанием партнеров по гомоядерному взаимодействию, либо наличием н молекуле только одного гетероядра с высоким содержанием, а также благодаря широкополосной развязке от протонов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
