Э. Дероум - Современные методы ЯМР для химических исследований (1125882), страница 81
Текст из файла (страница 81)
Любое отклонение от условия т = 1/У (или 1/2У) ведет к понижению амплитуды детектируемых сигналов, В крайней ситуации, когда т = 1/2У для эксперимента с переключением декаплера (или 1/4У для импульсного эксперимента), сигналы всех ядер, за исключением тех, которые не имеют связанных с ними протонов, оказываются 372 Глава 10 Спиновов эхо я 3-спектроскоп»я 373 Ь ьь х ( Хк)„ х Развязка ...
н 13С, Развязка о м.а. ° 0 Рис. 10.5, Нулевое условие (х = 1/47) для взаимодействующих ядер в эксперимен- те по гетерохдерному У-модулированному совковому эху. Рвс. 10,6. Идентификация четвертвчвых углеродов с использованием нулевого условия (тот же пример, что в ва рис. !0.4).
Обнуление сигналов вротояяроваявых углеродов зависит от точности задания задержки т, поэтому, если есть разброс в значениях констант сввн-спинового взаимодействия, некоторые сигналы устраняются ве ло конца. нулевыми (рис. 10.5 и 10.6). Эта зависимость амплитуды сигналов от длительности т дает нам ключ к тому, как обобщить эксперимент.
К этому я еще вернусь. 10.2.2. Разностное спиновое эхо Фазовое поведение У-модулированного эха может быть использовано как основа для простой техники расшифровки спектров. Рассмотрим специфический пример — вещество, содержащее единственную метку "С. Мы выполним эксперимент по ./-модулированному эху наоборот, используя развязку по углероду и наблюдение протонов. Использование широкополосной развязки по углероду является характерной чертой методов с составными импульсами, описанными в гл. 7. Если ваш спектрометр не дает таких возможностей, то для эха можно использовать импульсный метод, и в получаемом протонном спектре будет наблюдаться взаимодействие с "С.
В данном случае мы должны рассмотреть только группы «Х» (т.е. протоны, присоединенные к гхС) и группы «Хт'» (т.е. протоны, присоединенные к метке "С). Если мы принимаем, что протон-протонные константы настолько меньше, чем углерод-протонные, что их влияние пренебрежимо мало в течение интервала т, равного 1!лен, то анализ проводится точно так же, как и раньше. Положим, что мы выполняем два эксперимента: /я) Н; ( — ) — т — я — т — Выборка ... 1ь 2/„ (кь) Н: д — т — кх — т — Выборка (,г,)„ Первый из них ведет к нормальному спектру, поскольку взаимодействие углерод — протон рефокусируется вместе со всеми другими. Однако во втором эксперименте включение развязки в течение второй половины последовательности останавливает рефокусировку взаимодействия. Таким образом, сигналы от протонов, связанных с меткой "С (и только эти протоны), иивертируются во втором эксперименте.
Вычитание двух спектров усиливает сигналы протонов, присоединенных к метке, н погашает сигналы всех других (рнс. 10,7). Так же как и в случае разностных экспериментов, уровень погашения будет зависеть ог многих аспектов конструкции спектрометра. Практически мы можем ожидать понижения амплитуды нежелательных пиков в несколько сот раз. Достоинство этого эксперимента заключается в том, что он соединяет в себе селективную природу метки 'зС с чувствительностью протонного детектирования. В противоположность обращенному ПЕРТ (гл. 6) мы должны иметь колкую чувствительность по протонам. Потеря сигнала происходит только через механизм поперечной релаксации в течение эха. Обращенный ПЕРТ переносит углеродные заселенности к протонам, понижая таким образом чувствительность в 1,3 — 4 раза; частота повторения также определяется значениями Т, для углеродов.
В то же время эксперимент по обратному переносу поляризации дает много лучшее подавление сигналов протонов, присоединенных к "С, так как они могут быть насьпцены при широкополосном облучении между прохождениями. Поскольку технические требования этих двух конкурирующих экспериментов довольно различны, имеет смысл рассмотреть оба эксперимента прн планировании действий по решению проблемы метки.
Примеры использования разностного спинового эха даны в работе [2]. Спиновов эхо и,l-спвктроскопия 373 Глава 10 374 (В в и т), ив 100 гО 0 -50 -мО .150 гц ~зо мо зо и -м -мя -мя га 'Н: — — т — я„— т— з м. д. гзС. Рис. !0.7. Принпип разностного сливового эха (протонный спектр муравьиной кислоты, обогащенной по "С на 60%; импульсный метод был использован таким образом, чтобы была видна линия от необогащенного соединения). Получены два спектра: один с использованием я-нмпульса по 'зС (вверху слева) и другой без этого импульса (внизу слева).
В разностном спектре (справа) сигналы, обусловленные снин-спнновым взаимодействием, рефокуснруются, а сигналы ядер, не имеющих констант, исчезают. Для многих случаев простое разностное спиновое эхо, возможно, будет давать недостаточное подавление сигналов протонов, не связанных с меткой. К счастью, эксперимент можно улучшить, если заменить я!2-импульс последовательностью, известной как ТА)ЧОО (3]. Эта последовательность для селективиого возбуждения действует по-разному на ядра разного типа в соответствии с тем, связаны они с гетероядром или нет, действуя как я(2-импульс на связанные ядра и как я-импульс в противном случае.
Это достигается с помощью спинового эха: На рис. 10.8 показано действие этой последовательности при т, равном 112/сн. Сравним эту последовательность с «билинейным оператором поворота», введенным в гл. 9 (равд. 9.3.1). Последовательность ТА(з(СэО сама по себе обычно не дает адекватного подавления сигналов протонов, не связанных с меткой, но в сочетании с разностным спиновым эхом получаемые результаты сравнимы с достигаемыми при использовании обращенного ПЕРТ, но при этом с лучшей чувствительностью. В этом +++++ Рис.
10.8. Последовательность ТА(ЧОО для селективного возбухщения ядер имеющих гетероядерную константу. Рнс. 10.9. Селективное детектирование протонов, прнсоедипенных к мазке 'зС, с помощью разностного спннового эха; начальный я/2-импульс заменен последовательностью ТА(ЧОО. Во время регистрации применяется широкополосная развязка по "С. Подавление сигналов от необогащенных молекул подобно тому, что получается лрн использовании обращенного ОЕРТ, но чувствительность значительно выше.
Это тот же самый образец, который использовался для рнс. 6.19, однако эксперимент был проведен спустя некоторое время; в слабопольной области относительно основного сигнала видны некоторые сигналы о~ продуктов разложения вещества. содержащего изотопную метку. Спи»овсе эхо и И-спектроскопия 377 Гпдвд 10 37Б 'Н: Развязка в, б з "С: (3)„— 63 'Н: можно убедиться, сравнив рис. 10.9, демонстрирующий спектр, полу- ченный при сочетании ТАХОО и разностного спинового эха, с рис. 6.19 в гл.
6, на котором для того же самого соединения изображен экспе- римент обращенного ПЕРТ. 10.3. Гетероядерный .г-спектр 10.3.1. Введение Рассмотрим последовательность |-модулированного эха с применением импульсного метода, однако в то же время вместо тщательно определенного интервала т мы будем использовать произвольный интервал 1,!2. Ниже я буду повсюду говорить о наблюдении связанных спнн-спиновым взаимодействием ядер 'Н и 'зС, но, конечно, это может быть любая пара ядер: 1ГЯ'1 ' зС: ~ — ) — — — я„— — — Выборка (,2/„2 " 2 Исследуя рис. 10.10, мь1 можем проследить за поведением дублета. В течение данной последовательности каждая компонента отклоняется на угол яЛ,. Поскольку мы собираемся включить развязку во время регистрации, главный интерес представляет результирующая этих компонент.
Проецируя нх на оси х и у, мы получим величину Мсов(я)г,) вдоль оси у, в то время как проекции компонент вдоль оси х направлены в противоположные стороны н взаимно погашаются. Таким образом, к началу регистрации детектнруемый вектор намагниченности всегда направлен вдоль оси +у, т.е. он имеет постоянную фазу, не зависящую от г,. Однако его амплитуда подвержена модуляции, характер которой определяется величиной константы спин-спинового взаимодействия. Рис. 10.10. Амплитудная модуляция сигнала углерода группы СН вЂ” основа ге- тероялерной з-спектроскопии. Отметим, что эта чисто амплитудная модуляция возникает как результат симметричного расположения компонент дублета, которое в свою очередь обусловлено тем, что сливовая система имеет первый порядок.
В более сложном случае, включающем взаимодействия как между протонами, так и между протонами и углеродом, в системе может встретиться порядок, отличный от первого. Тогда предположение, что мультнплеты должны быть симметричными относительно их центров, оказывается несостоятельным. Это может привести к заметному усложнению вида спектра. Я буду везде подразумевать взаимодействия исключительно первого порядка; более детальный анализ данного вопроса представлен в работе [4].
Если проследить за применением показанной выше последовательности к группам СН, и СН,, то можно убедиться, что в основном линии показывают амплитудную модуляцию в течение г,, степень которой зависит от их положения относительно центра мультиплета. Это означает, что если мы выполняем двумерный эксперимент с варьируемыми г,, то координата», будет содержатыпояько мультиплетиую структуру, в то время как»з будет содержать только химические сдвиги, так как регистрация происходит с широкополосной развязкой. Это и есть Х-спекгпр; он соответствует протонно-связанному углеродиому спектру, в котором мультнплетные структуры разных сигналов разошлись в пространстве и стали направленными по второй координате.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
