Э. Дероум - Современные методы ЯМР для химических исследований (1125882), страница 82
Текст из файла (страница 82)
Тот же самый эксперимент может быть выполнен с использованием переключения декаплера вместо я-импульса на протонах, как описано выше для одномерного з-модулированного эха (эксперимент с «переключаемым декаплером»). В этом случае из-за того, что з-модуляция происходит только в течение половины г„расстояния между линиями по этой координате уменьшаются вдвое. В зависимости от обстоятельств это можно рассматривать и как полезное, н как нежелательное свойство.
10,3.2. Примеры гетероядерных 7-спектров Существуют две до некоторой степени крайние ситуации, когда выгодно применить гетероядерный У-спектр: стремление либо к очень высокому, либо к очень низкому разрешению по координате и,. В первом случае эксперимент используется в качестве средства разделения мультнплетов, которые перекрывались бы в обычном спектре; он также имеет то преимущество, что устраняет неоднородность за счет спинового эха. Во втором случае это скорость и высокая чувствительность при определении мультиплетности интересующих нас сигналов.
Для большинства структурных проблем применяется быстрый эксперимент с низким разрешением, но я буду обсуждать оба, Эксперимент с высоким разрешением ио координате г,. Так же как и в эксперименте с высоким разреизением, в ./-спектре можно наблюдать мультиплеты с есгпеегпвенными ширинами линий. Это происходит из-за 378 379 Глава 10 Спи»овсе эхо и ./-спектроскоп»я того, что огибающая сигнала в течение г, определяется истинным значением Т,, а не Т$, когда спииовое эхо устраняет неоднородность магнитного поля.
(Как и обычно в случае спииового эхв, ограничения возникают вследствие диффузии внутри образца.) Однако использованию этой особенности могут мешать другие практические трудности. Если наблюдаются истинные ширины линий, то потребуется тонкая опифровка по координате тм поскольку значения Т, для углеродов могут быть большими, зачастую достигая 1О с и выше. Идеальными были бы времена регистрации, в несколько раз большие, чем величины Т„однако при этом потребуется много инкрементов по г, при небольшой ширине спектра по этой координате. Самыми широкимн мультиплетами у протонно-связанных углеродов являются квартеты, возникающие для метильных групп. Имея в виду, что прямая КССВ не превышает 200 Гц, нам может потребоваться оцифровать диапазон спектра в 600 Гц (для эксперимента с импульсами по протонам).
Это означает, что иикремент по г, должен быть около 0,8 мс. Чтобы получить время регистрации по г, хотя бы 10 с, мы должны, таким образом, сделать более глыглчи прохождений. Это редко удается, так как частота повторения эксперимента определяется временами Т, для "С и поэтому оказывается достаточно малой. Чувствительность также будет низкой, поскольку многие эксперименты необходимо проводить с большими значениями А,; следовательно, время регистрации по уд '1' должно быть не меньше чем Т$, даже если меньшие значения давали бы приемлемое разрешение по этой координате. Одновременное выполнение двух этих условий приводит к очень большим массивам данных.
Может показаться, что вариант эксперимента с переключаемым декаплером уменьшает проблему оцифровки по у, (фактически вдвое) из-за того, что в этом методе диапазон спектра вдвое уже. Однако при этом желаемое нами разрешение, а также расстояние между линиями также будут вдвое меньше, что, напротив, создает проблему для получения высокого разрешения. Для описанных ниже экспериментов с низким разрешением уменьшение диапазона спектра оказывается полезным.
Кроме того, есть и другие преимущества использования метода переключаемого декаплера перед импульсным, которые мы обсудим в разд. 10.3.3. Приняв во внимание все эти соображения и имея известное терпение, прн необходимости, если того потребует эксперимент, можно получить довольно высокое разрешение в Г-спектре. Хотя массив данных может иметь большой объем, нужно всего лишь, чтобы было место для его хранения, так как его обработка, как правило, не вызывает серьезных проблем, поскольку можно не выполнять полное двумерное преобразование. Вместо этого достаточно преобразовать только по координате тз и затем для преобразования по уг выбирать единичные столбцы, соответствующие интересующим иас химическим сдвигам. Эти сечения могут быть дополнены нулями и преобразованы с большим числом точек как обычные одномерные спектры. На рис. 1О.11 показаны выде- ы .1гв» ч 111 4" -""' с.
хь«днйй гч. гч Рнс. 10.11. Сечения через координату у, гстсроядсряого У-спектра металло- органического соединения с высо«ям разрешением цо яо В принципе таким образом могут быть получены естественные ширины линий. ленные таким образом сечения из У-спектра металлооргаиического соединения. Отметим, что, хотя сам двумерный спектр следует представлять в виде магнитуды (ограничения, определяющие этот выбор, мы обсудим ниже в разд. 10.3.3), отдельные сечения могут быть настроены по фазе на сигнал чистого поглощения. Основным неблагоприятным фактором для получения высокоразрешенных гетероядерных констант с помощью У-спектра является относительно большая ширина спектра, которая определяется наличием больших по величине прямых констант.
Если вас в этой ситуации в первую очередь интересует тонкая мультнплетная структура, обусловленная дальнимн константами (т.е. константами через две и три связи в спектре "С), то для этого случая предложен хороший альтернативный подход [!5]. Замена х-импульса в центре периода г, «билинейным оператором поворота», уже рассмотренным в гл. 9 гразд. 9.3.1), устраняет ./-модуляпшо, вызванную большими прямыми константами за счет рефокусировки соответствующих компонент мультиплетов. Малые константы прн этом не подвергаются воздействию и поэтому модулируют сигнал как функцию г,. Эта процедура понижает требуемый диапазон спектра до ширины мультиплета, обусловленной дальними константами, и делает возможной тонкую оцифровку по координате у,.
Эксперимент с низким разрешением ио координате вы Традиционной проблемой в спектроскопии ЯМР шС является определение числа протонов, связанных с каждым атомом углерода. Мы рассмотрим сейчас два способа, альтернативных традиционному методу внерезонансной развязки: редактирование спектра посредством переноса поля- Глава 10 381 Спиноаое зхо и .Ьспектроскопия ов а о ш 1 г з Гц зв и ж зь г4 а ж и те ~э ма 2 ризации н применение У-модуллрованного спинового эха. Используя У-спектр, можно заполнить пробел между неполной информацией, предоставляемой одномерным экспериментом по сливовому эху, и полной, оцененной экспериментально с использованием процедуры редактирования на основе У-спектра. Когда структуры 'зС-мультиплетов присутствуют на координате во очевидно, что там содержится вся желаемая информация.
Но если речь идет о сравнении данного эксперимента с конкурирующими методами, то сделать это нужно быстро н с высокой чувствительностью. Для этого требуется определить, каково минимально приемлемое число инкрементов по !,, при котором еШе не происходит потери разрешения. Для данного эксперимента с низким разрешением мы, естественно, выбрали метод с переключением декаплера, который обеспечивает минимальную ширину спектра по т, и более удобен в работе. Обсуждая вопрос о цифровом разрешении в гл. 8 (разд. 8.3.5), мы убедились в том, что для получения эффективной ширины линии бв нам нужно время регистрации 1/бж Теперь, если минимальное значение прямой углерод-протонной константы будет около 130 Гц, в эксперименте с переключением декаплера расстояние между линиямн уменьшается до 65 Гц.
Рис. 10.12. 2-Спектр с низким разрешением по т, обеспечивает быстрое определение мультиплетностн (часть спектра "С холестервлацетата, экспериментальные условия описаны в тексте). Спектр 'Н с широкополосной развязкой (А) приведен над контурным представлением у-спектра (Б), а спектр с внерезонансной развязкой (В) можно сравнить с вертикальными сечениями через т, (Г). Сечения 1 — 4 позволяют очень хорошо определить мультиплетности, а в сечениях 5 и б отчетливо обнаруживается недостаточное разрешение по ть Вследствие перекрывания триплета и квартета в двумерном эксперименте на этих срезах картина выглядит запутанной.
Ее можно исправить, если несколько увеличить время регистрации по т, или даже просто дополнить нулями по этой координате. Максимально приемлемая ширина линии, не приводяшая к неразрешенным линиям, должна быть меньше этого расстояния, скажем 40 Гц. Из этого вытекает время регистрации по вы равное 25 мс.
Диапазон спектра составляет 300 Гц, следовательно, нам нужно около 15 ннкрементов. В этом случае во избежание искажений формы пиков сильно усеченный сигнал по этой координате должен быть умножен на тшательно подобранную взвешивающую функцию. На рис. 10.12 показан спектр, полученный в точно таких условиях, Общее время регистрации составило 30 мин, что сравнимо со временем, необходимым для получения спектра с внерезонансной развязкой с приемлемым отношением сигнал/шум.
Существует возможность еше более понизить число инкрементов по зы используя иной подход к обработке данных Как было показано выше, можно увеличить эффективную ширину линии бч ьь при действии взвешиваюшей функции таким образом, чтобы А,, было примерно 1,4т,зв (ЗТу). Если этого не сделать, то можно показать, что эффективная . 1 АА1 А Л1АА~~111АААААЛЛ Рис. 10.13.
У-Спектроскопия только с 5 инкрементаыи по Н с использованием специальной обработки данных (сы. текст). Для этого соединения при редактировании спектра был получен ошибочный результат (верхние спектры) из-за большой константы 'Усв для С (помечена стрелкой). Однако У-спектр дает вполне однозначный ответ. Спи»своа эко и ./-спектроскопии 383 382 Глава 10 ширина линии составит примерно 0,6/А,, однако сигналы исказятся '1' при усечеиии. Возникающие при этом «вигли» можно удалить другими средствами помимо аподизации.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
