SPEKTRSKPIA MAGETYZEG REZASU JĄDRWEG IZTPÓW SPIIE WIĘKSZYM IŻ 1/2
PDZIAŁ IZTPÓW spin = 1/2 spin > 1/2 duża zawartość naturalna 1, 19 F, 31 P 14 mała zawartość naturalna 3, 13, 15 2, 17, 33 S Jądra o spinie większym niż 1/2 posiadają moment kwadrupolowy; z powodu sprzężenia kwadrupolowego ich czas T 1 jest krótki Drugi czynnik skracający T 1 : niesparowane elektrony (np. metale przejściowe)
+ Jądro o spinie ½ Ładunek dodatni rozłożony symetrycznie Moment kwadrupolowy Q równy zero + + + + Jądro o spinie większym niż ½ Ładunek dodatni rozłożony niesymetrycznie Moment kwadrupolowy Q różny od zera Miara oddziaływania momentu kwadrupolowego z polem elektrycznym cząsteczki: sprzężenie kwadrupolowe Stała sprzężenia kwadrupolowego QF (z): e 2 Qq zz h 1/T 1 = 1/T 2 ~ QF, η, τ c
I szerokość połówkowa sygnału (z) szerokość w połowie wysokości, half-width, LW, W 1/2 ½ I W 1/2 ~ 1/T 2 Jądra o spinie ½ ( 1, 13, 15...): W 1/2 = 0.3 1.5 z Jądra o spinie > ½ : W 1/2 = kilka z kilka kz lub więcej (!!!)
Trudność rejestracji widma MR jąder o krótkim czasie T 2 (T 1 ) T 1 >= T 2 D1 (0 s) AQ W 1/2 ~ 1/T 2 nm X czas T 2 krótki = W 1/2 duża prescan delay (> 10 µs) Relaksacja próbki trwa w czasie całego eksperymentu Sygnał próbki może zaniknąć zanim rozpocznie się rejestracja (dla krótkich czasów T 1 ) Skrócenie odstępu pomiędzy pulsem a rejestracją zaburza linię podstawową widma Korzystny krótki impuls o dużej mocy moc jest ograniczona wytrzymałością sondy 90 o 90o 90 o + - sygnał + zaburzenie zaburzenie
Sprzężenia z jądrem o spinie większym niż 1/2 spin ½ - dwie możliwe orientacje wektora µ w polu magnetycznym spin 1 - trzy możliwe orientacje wektora µ w polu magnetycznym z z x x y y spin ½ (rzut na oś z: 1/2, -1/2) spin 1 (rzut na oś z: 1, 0, -1 spin 3/2 (rzut na oś z: 3/2, 1/2, -1/2, -3/2
Sprzężenie jądra o spinie 1 z jądrem o spinie ½ (sygnał 13 w l 3 i Dl 3 ) 1 J( 13-2 ) = 32 z 1 J( 13-1 ) = 214 z l 3 l 3 Dl 3 Efekt izotopowy δ(l 3 ) δ(dl 3 ) = 0.2 ppm
Wpływ jądra o spinie > ½ na kształt sygnału jądra o spinie ½ ( efekt odsprzęgania, przypadek 1 / 14 ) Kształt sygnału: T Q, J Symulacja dla układu 1-14 1 J( 14-1 ) = 60 z 1 14 1 MR 1 : 14 : T Q 0.0004 s 0.001 s 0.003 s 0.009 s 0.04 s W 1/2 800 z 320 z 100 z 35 z 8 z
Magnetyczny rezonans jądrowy azotu 14 ( 14 MR) aturalna zawartość: 99.64%, spin: 1, częstość: 36.118 Mz (11.744 T) Zakres przesunięć chemicznych i kalibracja: jak w spektroskopii 15 MR: sygnał 14 nitrometanu (0 ppm) lub ciekłego amoniaku (0 ppm); Przesunięcie chemiczne: jak przesunięcie chemiczne 15, z dokładnością do 1 ppm zas relaksacji T 1 : bardzo krótki, T 2 = T 1 < 1 sekundy. Można skrócić czas D1 i AQ. Widmo: szerokie sygnały, od kilkudziesięciu z do kilku kz. Szerokość sygnału zależna m.in. od symetrii otoczenia chemicznego i gęstości ładunku wokół jądra. Stałe sprzężenia J: J( 15 -X) = -1.4027 J( 14 -X). Bardzo często występuje efekt odsprzęgania i sprzężenia są niewidoczne. Jądro 14 rozczepia sygnał jądra o spinie 1/2 na trzy składowe, nie na dwie!!
R4 R3 + R1 R2 X - Inne związki dogodne do pomiarów 14 MR: R1 = R2 = R3 = R4 ostry sygnał 14 (mała gęstość ładunku, symetria otoczenia) izonitryle R nitrozwiązki R 2 grupy R różne: poszerzenie sygnału 14 (zaburzona symetria) Aminy: szerokie sygnały 14
2 J( 14-1 ) = 1.6 z 3 J( 1-1 ) = 6.8 z Ph + 1 J( 14-13 ) = 4.7 z 3 1 J( 14-13 ) = 6.5 z * * 3 J( 14-1 ) = 2.2 z 3 J( 1-1 ) = 6.8 z 2 J( 14-13 ) = 0 z
Pomiar 15 : probówka 10 mm; ok. 100 150 mg związku, kilkugodzinny czas pomiaru Pomiar 14 : kilkadziesiąt mg związku, czas pomiaru: kilka kilkanaście minut
Magnetyczny rezonans jądrowy tlenu 17 ( 17 MR) aturalna zawartość: 0.037%, spin: 5/2, częstość 67.784 Mz (11.744 T) Wzorzec zewnętrzny: 2 (0 ppm) Zakres przesunięć chemicznych: 0 ppm 1100 ppm. Sprzężenia z innymi jądrami: zazwyczaj niewidoczne (są wyjątki, np. R 3 P=) zas relaksacji T 1 : bardzo krótki, T 1 = T 2 < 1 s. Można skrócić czas D1 i AQ. Sygnały: szerokie, od kilkudziesięciu z do kilku kz Przykładowe przesunięcia chemiczne: alkohole, etery od - 40 ppm do + 100 ppm ketony, aldehydy od + 580 ppm do + 540 ppm aceton 573 ppm nitrometan 607 ppm azotyny (-=) od + 800 ppm do + 860 ppm r 2 2-7 ok. + 1120 ppm octan etylu 172 ppm (--), 308 ppm (=)
Magnetyczny rezonans jądrowy siarki 33 S ( 33 S MR) aturalna zawartość: 0.76%, spin: 3/2, częstość 38.348 Mz (11.744 T) Wzorzec zewnętrzny: S 2 (0 ppm) Zakres przesunięć chemicznych: od + 750 ppm do 240 ppm ppm. Sprzężenia z innymi jądrami: zazwyczaj niewidoczne zas relaksacji T 1 : bardzo krótki, T 1 = T 2 < 1 s. Można skrócić czas D1 i AQ. Sygnały: szerokie, od kilkudziesięciu z do kilku kz i więcej (!!!) S S R S + S - 240 ppm - 30 ppm od 300 ppm do 340 ppm R 750 ppm
Magnetyczny rezonans jądrowy deuteru 2 ( 2 MR) aturalna zawartość deuteru ( 2, D): 0.015%, spin: 1, częstość 76.753 Mz (11.744 T) Zakres przesunięć chemicznych i kalibracja: jak w spektroskopii 1 MR. Sprzężenia z innymi jądrami: jak dla jądra o spinie 1. Przeliczenia sprzężeń: J( 1-1 ) = J( 2-1 )*6.51 = J( 3-1 )*0.94 Zastosowania: Znaczenie związków chemicznych, i śledzenie ich przemian (chemia, organizmy żywe) Wykorzystanie 2 jako sondy w złożonej cząsteczce (białko, polimer) Badanie wiązań wodorowych i efektów izotopowych
Wykorzystanie 2 w pomiarze stałych sprzężenia J( 1-1 ) i J( 13-13 ) X X X X Układ spinowy A 2 na widmie 1 MR 1 sygnał (singlet). Problem: jak zmierzyć 3 J( 1-1 )? 13 Układ spinowy ABX (AA X) 2 R R Układ spinowy AX J( 1-1 ) = J( 2-1 )*6.51 Układ spinowy AA XX 2 Układ spinowy A 2 lub A 2 X Układ spinowy AMX (AMM X)
Pomiar geminalnej stałej sprzężenia 2 J( 1-1 ) Dl 2 2 l 2 D 3 D 2-10 - 5 0 5 10 z 2 J( 1-1 ) = 2 J( 2-1 )*6.51
PMIAR WEG IZTPU - etapy Wyszukanie literatury z opisem typowego eksperymentu Zdobycie wzorca do kalibracji widma Dostrojenie spektrometru, kalibracja impulsu, optymalizacja parametrów pomiaru Pomiar próbki wzorcowej Pomiar próbki X Wynik pracy: może być negatywny... Ih PA: Izotopy już mierzone: 19 F, 31 P, 17, 29 Si, 77 Se, 113 d, 117 Sn, 119 Sn, 195 Pt, 199 g Dostępny zakres pomiarowy: od ok. 20 Mz do 500 Mz (11.744 T) Poza zasięgiem (???) : 41 K, 57 Fe, 99 Ru, 103 Rh, 187 s, 191 Ir, 193 Ir, 197 Au, 235 U Dostępne w zamian: 39 K, 101 Ru, 189 s graniczenia: Izotopy o małej częstości rezonansowej (zakres aparatu, niska czułość pomiaru) Duża szerokość sygnału (sprzężenie kwadrupolowe, niesparowane elektrony)
Sprzężenia pomiędzy różnymi izotopami: Sprzężenia pomiędzy jądrami o spinie ½ są widoczne (o ile stężenie izotopomeru na to pozwala!) Sprzężenia pomiędzy jądrami o spinie > ½ lub jądrem o spinie ½ i jądrem o spinie > ½ ( 14, 17, 33 S) są zazwyczaj niewidoczne ( efekt odsprzęgania ) Wyjątek: sygnał jądra o spinie > ½ jest ostry Przykład: widoczne są sprzężenia z deuterem (spin 1), sprzężenia J( 14-1 ) w czwartorzędowych solach amoniowych, sprzężenia J( 31 P- 17 ) w pewnych związkach fosforu (wiązanie P=), itp. R δ( 17 ) = 40 200 ppm R P W 1/2 = 100 200 z R 1 J( 31 P- 17 ) = 150 200 z Przy analizie sprzężeń należy uwzględnić statystykę
Etyloamina z punktu widzenia spektroskopii MR 3 2 2 ok. 98% 12 12 14 12 12 15 0.36% 1% 13 12 14 13 12 15 0.36% * 1% = 0.0036% 1% 12 13 14 12 13 15 0.36% * 1% = 0.0036% 0.01% 13 13 14 13 13 15 0.36% * 1% * 1% = 0.000036% Dla uproszczenia: pominięto sprzężenia z 1 i 2 dsprzęganie 1 : Widmo 14 MR: szeroki singlet; ewentualne sprzężenia z 13 widoczne jako linie satelitarne. Sprzężeń prawdopodobnie nie będzie widać z powodu efektu odsprzęgania Widmo 13 MR: składa się z singletów. Sprzężenia z 14 prawdopodobnie niewidoczne; sprzężenia z 13 i 15 dają trudne do obserwacji sygnały satelitarne. Widmo 15 MR: siglet; sprzężenia z 13 widoczne jako linie satelitarne. Widmo 1 MR: ewentualne sprzężenia widoczne jako linie satelitarne. Widma sprzężone z 1 : na widmach 13 i 15 pojawią się sprzężenia z 1 Sprzężenia J( 14 -X): niewidoczne w 3 2 2, ale być może (??) widoczne w soli amoniowej 3 2 + ( 3 ) 4 l -
Struktura sygnału 13 w mieszaninie izotopomerów 1% 12 13 14 singlet 0.01% 13 13 14 dublet, 1 J( 13-13 ) 0.36% * 1% = 0.0036% 12 13 15 dublet, 1 J( 15-13 ) 0.36% * 1% * 1% = 0.000036% 13 13 15 kwartet, 1 J( 15-13 ) i 1 J( 13-13 ) δ( 13 ): różne dla każdego izotopomeru ( efekt izotopowy ) Sygnał 13 : suma powyższych sygnałów
Efektywna technika pomiaru: obserwacja pośrednia ( inverse ) Pomiar właściwości spektralnych MR jednego izotopu poprzez obserwację widma drugiego izotopu.
Dwa sposoby obserwacji tej samej stałej sprzężenia Układ dwóch sprzężonych ze sobą jąder: np. 13-1 w l 3 Widmo 1 MR: Widmo 13 MR: δ, dublet, 1 J( 13-1 ) = 214 z δ c, dublet, 1 J( 13-1 ) = 214 z Przesunięcie chemiczne 1 (δ ) można odczytać z widma 1 MR Przesunięcie chemiczne 13 (δ c ) można odczytać z widma 13 MR Wartość 1 J( 13-1 ) można odczytać z obu widm, 1 i 13 MR ( 1 ) ( 13 ) ( 1 ) > ( 13 ) Informacja o 1 J( 13-1 ) znajduje się w satelitarnym widmie 1 MR (sygnały 13 1 ), zagłuszonym przez sygnały 12-1, 100 razy silniejsze (!!)
Widmo 13 MR R Widmo 1 MR Widmo 1 MR filtrowane (usunięte sygnały 12-1 )
Przeniesienie informacji o przesunięciu chemicznym 13 do widma 1 I M o 1 I M o, cos(ω c τ) I 90 o 180 o τ 1 1 13 90 o 90 o τ t τ 2 τ 4 τ τ 3 bserwacja pośrednia lub odwrotna (inverse): obserwacja jądra o małej czułości za pośrednictwem jądra o dużej czułości ( 13-1, 13-19 F, 13-31 P...)
11.744 T Mz 13 1 197 Au 2 (D) 31 P 19 F 3 (T) 8.563 76.753 202.404 470.385 125.721 500 533.317 15 50.664 14 36.118 118 izotopów o liczbie spinowej różnej od 0
zułość pomiaru: 13 15 187 s (X- 1 ): Pomiar 1D wprost : 1 1 1 Pomiar IEPT γ / γ X = ν / ν X 4 10 43 Pomiar 2D inverse ( γ / γ X ) 5/2 = (ν / ν X ) 5/2 32 306 12430 (X- 31 P): Pomiar 2D inverse (ν P / ν X ) 5/2 3.3 32 1296
DWUWYMIARWA SPEKTRSKPIA MR (2D MR) W2D WIDM_2D
Przykładowe dwuwymiarowe widmo MR
Sekwencja impulsów z systematycznie inkrementowanym czasem ewolucji τ τ m.... I ~ M o, cos ϖ c τ 90 o 180 o τ 3 τ 3 τ m 1 13 90 o 90 o τ t τ 2 τ 2 τ 1 τ 1 czas t (s) częstość (z) I I ~ M τ
Właściwości widma 2D MR Widmo 1D / widmo 2D: Koncepcja pomiaru, a nie rodzaj widma. Są różne widma 1D i 2D... Widmo 1D: Rozmiar widma: 32 K 64 K (32768 65536 pkt); rozdzielczość spektralna 0.3 0.8 z / pkt Widmo w trybie fazoczułym Widmo 2D: Rozmiar widma [1024 2048] x [ 256 1024]; rozdzielczość spektralna kilka kilkanaście z / pkt Widmo w trybie fazoczułym lub w trybie absolutnej wartości ( magnitude ). Stosuje się funkcje ważące. I(ν) = Re(ν) * cos(φ) + Im(ν) * sin(φ) intensywność sygnału dodatnia lub ujemna I(ν) = (Re(ν) 2 + Im(ν) 2 ) 0.5 intensywność sygnału dodatnia Sposób rejestracji widma: detekcja kwadraturowa w jednym lub obu wymiarach Projekcje: projekcja wewnętrzna / projekcja zewnętrzna Przekrój widma: kolumna lub wiersz z matrycy 2D
Klasyfikacja widm dwuwymiarowych (2D MR) J-spektroskopia (J-resolved spectroscopy) widma typu SY (orrelation Spectroscopy) J (z) δ (ppm) δ (ppm) δ (ppm) δ / J() ( 19 F, 31 P...) δ x / J() (X = 13, 19 F, 31 P...) δ x / J(X) (X = 13, 19 F, 31 P...) SY (δ /δ ) sprzężenia J TSY (δ /δ ) sprzężenia J ESY (δ /δ ) sprzężenia D (E) RESY (δ /δ ) sprzężenia D (E) EXSY (δ /δ ) wymiana chemiczna (= ESY)
Klasyfikacja widm dwuwymiarowych (2D MR) widma typu ETR (eteronuclear orrelation Spectroscopy) δ x (ppm) widma inne: IADEQUATE 2D ADEQUATE widma zero- i dwukwantowe widma pseudodwuwymiarowe (DSY) δ (ppm) XRR (δ /δ x ) sprzężenia J(X) L (δ /δ X ) sprzężenia J(X) SQ (δ /δ X ) sprzężenia J(X) MQ (δ /δ X ) sprzężenia J(X) MB (δ /δ X ) sprzężenia J(X) ESY (δ /δ X ) sprzężenia D (E)
J-spektroskopia (J-resolved spectroscopy) J (z) δ (ppm) δ / J() ( 19 F, 31 P...) δ x / J() (X = 13, 19 F, 31 P...) δ x / J(X) (X = 13, 19 F, 31 P...)
jres 4 6 5 3 2 1 2 3 4 6 2 5 2 1 J (z) δ (ppm)
4 6 5 3 2 1 2 3 4 6 2 5 hjres 2 1 J( 13-1 ) [z] δ( 13 ) [ppm]
widma typu SY SY (δ /δ ) sprzężenia J TSY (δ /δ ) sprzężenia J ESY (δ /δ ) sprzężenia D (E) 90 o τ 90 o RESY (δ /δ ) sprzężenia D (E) EXSY (δ /δ ) wymiana chemiczna (= ESY) SY (orrelation Spectroscopy) korelacja δ δ lub δ X - δ X X A SY (sprzężenia od 2 do kilkunastu z) SY-LR (sprzężenia poniżej 2 z) β-sy E.SY DQF-SY Relayed SY A X δ( 1 ) [ppm] Widma fazoczułe (I>0, I<0) ( phase sensitive spectrum ) Widma absolutnej wartości (I>0) ( magnitude spectrum ) δ( 1 ) [ppm]
Symetryzacja widma typu SY surowe widmo SY (widoczny szum t1) widmo po symetryzacji τ 1 τ 2 τ 4 τ 3 δ( 1 )
o o p m p m o o m, p m p
4 6 5 3 2 1 2 3 4 6 2 5 2 1
m ax eq eq eq ax ax ax m eq
J = 4.5 z / 0.4 z J = 4.5 z / 1 z SY: od 2 do kilkunastu z LG RAGE SY (SY-LR)? SY SY-LR (D.Gryko i wsp.) (zakres widma: 6.4 8.1 ppm)
SY widmo fazoczułe 2 I sprzężenie pasywne sprzężenie aktywne SY DQF-SY (Double Quantum Filtered SY) E.SY: upraszczanie multipletów 2D Podobny efekt: β-sy
6 3 SY ( 31 P - 31 P) 2 Me P 7 5 7 Me 6 P 5 P 1 P 2 P P 4 Me P 3 Me Me 1 4 T.laridge igh-resolution MR Techniques in rganic hemistry, xford 1999
TSY - Total orrelation Spectroscopy SY korelacja δ atomów bezpośrednio sprzężonych, J() 0 (pary -, -, - ) relayed-sy korelacja δ pomiędzy jądrami bezpośrednio niesprzężonymi, ale sprzężonymi z trzecim jądrem, np. J() = 0, ale J() 0 i J() 0 Zasięg korelacji: zależny od parametrów eksperymentu TSY j.w., metoda bardziej efektywna SY 90 o τ 90 o M TSY 90 o "spin lock" τ czas mieszania ( mixing time ) 20 100 ms spin lock = ujarzmianie spinów
4 6 5 3 2 1 2 3 4 6 2 5 TSY - Total orrelation Spectroscopy 2 1 SY TSY 30 ms TSY 60 ms
ESY uclear verhauser Effect Spectroscopy RESY Rotating Frame verhauser Effect Spectroscopy (AMELSPI) ESY 90 o 90 o 90 o τ czas mieszania ( mixing time ) RESY 90 o "spin lock" τ czas mieszania ( mixing time )
ESY uclear verhauser Effect Spectroscopy RESY Rotating Frame verhauser Effect Spectroscopy (AMELSPI) Metody wykorzystują efekt verhausera (sprzężenia D) r < 0.5 nm, I cross ~ r -6, τ c b a a b I cross / I diag 0-0.2 log ( ω τ ) 0.5-0.34 ESY RESY ESY: Sygnał diagonalny : + Pozytywny E: - egatywny E: + Wymiana: + RESY: Sygnał diagonalny : + Sygnał RE: - Sygnał TSY-RE: - Sygnał RE-TSY: - Wymiana: +
ESY 90 o 90 o 90 o τ t m zas mieszania 800 ms zas mieszania 1400 ms
m ax eq ax ax m I AB / I XY = r AB -6 / r XY -6
R R' R'' wiązanie peptydowe R' R R'' Struktura I-rzędowa: sekwencja aminokwasów Struktura II-rzędowa: konformacja łańcucha Struktura III- i IV-rzędowa: budowa przestrzenna łańcucha S S S S
ddziaływania RE α D (n = 6) β D (n = 7) γ D (n = 8) n S 3 - + S 3 - + + + + + + + + + + + + + + β D (n = 7) γ D (n = 8) + + + Ref:.-J. Schneider, Rec. Trav. him. Pay-Bas, 112 (1993) 412
1 MR ESY (2D) (Materiały f-my BRUKER)
EXSY Exchange Spectroscopy ( = ESY) b a a 3 (a) 3 (b) b EXSY / ESY Sygnał diagonalny : dodatni E: sygnał ujemny lub dodatni Wymiana: sygnał dodatni
R R Rh Rh Rh Rh Rh Rh R R Rh Rh * * * * * *
diag. E wymiana * *
widma typu ETR (eteronuclear orrelation Spectroscopy) δ x (ppm) δ (ppm) XRR (δ /δ x ) sprzężenia 1 J(X) obserwacja X L (δ /δ X ) sprzężenia n J(X) obserwacja X SQ (δ /δ X ) sprzężenia 1 J(X) obserwacja MQ (δ /δ X ) sprzężenia 1 J(X) obserwacja MB (δ /δ X ) sprzężenia n J(X) obserwacja ESY (δ /δ X ) sprzężenia D (E) obserwacja X
Dwie koncepcje rejestracji widma korelacyjnego X- 1 Przykład: sekwencja XRR 180 o 90 o 13 1 90 o 90 o τ + 1 / 2J PD τ 1 τ 2 τ 4 τ 3 Widmo 13 MR + informacja o 1 MR bserwacja 13 (pomiar wprost ) Podobna technika: L Przykład: podstawowa sekwencja MQ 90 o 180 o 1 13 90 o 90 o τ PD t τ 1 τ 2 τ 4 Widmo 1 MR + informacja o 13 MR bserwacja 1 (pomiar odwrotny ) Podobne techniki: SQ, MB τ 3
Korelacja 13-1 (X- 1, X-Y) różne techniki XRR L X orrelation obserwacja częstości 13, (obserwacja wprost ). Sekwencja optymalizowana na 1 J( 13-1 ) orrelation via Long oupling obserwacja częstości 13, (obserwacja wprost ). Sekwencja optymalizowana na n J( 13-1 ) SQ MQ MB eteronuclear Single Quantum oherence obserwacja częstości 1 (obserwacja pośrednia ). Sekwencja używana do 1 J( 13-1 ) eteronuclear Multiple Quantum orrelation obserwacja częstości 1 (obserwacja pośrednia ). Sekwencja używana do 1 J( 13-1 ) eteronuclear Multiple Bond orrelation obserwacja częstości 1 (obserwacja pośrednia ). Sekwencja podobna do MQ, uzupełniona o filtr sygnałów korelacyjnych 1 J. Sekwencja optymalizowana na n J( 13-1 ) Powyższe sekwencje występują w wielu wariantach. GSQ, GMB sekwencje wykorzystujące technikę gradientową. Można otrzymać widma typu 13-1, ale również X- 1 (np. 15-1, 103 Rh- 1,...) i X-Y (np. 103 Rh- 31 P,...).
Wielkość fizyczna wykorzystywana w technikach ETR: n J(X-Y), najczęściej n J( 13-1 ) Pomiar jest optymalizowany na określoną wartość n J, a więc wynik pomiaru i wygląd widma zależy od trafnego doboru wartości J!!! W przypadku korelacji 1-13 konieczne jest wykonywanie dwóch eksperymentów, jeden optymalizowany na sprzężenie 1 J, drugi na sprzężenie n J. W skrajnych przypadkach trzeba wykonać kilka pomiarów!!! Widma korelacyjne optymalizowane na n J są często niejednoznaczne!!! W przypadku pomiarów techniką odwrotną należy z widma usunąć sygnały izotopomerów 12-1, które są sto razy silniejsze niż mierzone sygnały izotopomerów 13-1. Techniki te wymagają starannej regulacji aparatu (strojenie sondy, kalibracja). Widmo typu ETR można obrócić o 90 o.
Korelacja 13-1 optymalizowana na 1 J( 13-1 )
Korelacja 13-1 optymalizowana na n J( 13-1 )
Korelacja 13 1 (SQ) opt. 1 J( 13-1 ) 4 6 5 3 2 1 2 3 4 6 2 5 2 1
Korelacja 13 1 (SQ) opt. 1 J( 13-1 ) m ax eq ax eq eq ax m ax eq
1 2 Korelacja 13 1 (SQ) opt. 1 J( 13-1 ) 3 1, 2 2 3 3 Dl 3 3 1 2 1, 3 2 2 3 303 K 233 K
1 Korelacja 13 1 (SQ) opt. 1 J( 13-1 ) 3 Dl 3 2 233 K 303 K 1 3 2 1, 3 2 2 3 1, 2 2 3
Korelacja 13-1 MQ / MB S optymalizacja 1 J( 13-1 ) optymalizacja n J( 13-1 )
Kamfora: korelacja 13-1 optymalizowana na 1 J( 13, 1 )
zułość pomiaru: 13 15 187 s (X- 1 ): Pomiar 1D wprost : 1 1 1 Pomiar IEPT γ / γ X = ν / ν X 4 10 43 Pomiar 2D inverse ( γ / γ X ) 5/2 = (ν / ν X ) 5/2 32 306 12430 (X- 31 P): Pomiar 2D inverse (ν P / ν X ) 5/2 3.3 32 1296
( 15, 1 ) SQ opt. n J Pomiar wprost : roztwór 0.3 1 M, probówka 10 mm, czas pomiaru rzędu godzin Pomiar inverse : roztwór 0.04 M, probówka 5 mm, pomiar ok. godziny Zysk czułości: 300 razy (10 razy w porównaniu z IEPT)
Korelacja 57 Fe- 31 P sprzężenia z 1 usunięte obserwacja 31 P ( inverse ); wzrost czułości: 556 razy Fe Ph 3 P 57 Fe 31 P T.laridge igh-resolution MR Techniques in rganic hemistry, xford 1999
Eksperymenty hybrydowe SY n J( 1-1 ) TSY n J( 1-1 ) pośrednie korelacja X- 1 n J(X- 1 ) MB/SQ-TSY n J( 1-13 ) pośrednie DEPT-SQ edycja 13 ( i 3 inny znak niż 2 )
ESY eteronuclear 2D E Spectroscopy Widmo korelacyjne 13-1 (X- 1 ); korelacja poprzez oddziaływania E 2 31 P - 1 2 / 15% D 2 + + + P + + + P P 2 2 2 adenina ( 8).Yu, G.Levy, JAS 105 (1983) 6994 13 1 n- 16 34 + l 4 n- 6 14 + S 2 korelacja l 4 (S 2 ) z 1 113 d 1 d(ac) 2 2 2 korelacja d- 2 i d- 3.Seba, B.Ancian, J.Magn. Reson., 84 (1989) 177
Widma 2D różne
Widmo dwukwantowe 13 13 : IADEQUATE 2D 4 6 5 3 2 1 b c d 2 e f 2 a δ + δ δ
Widma wielowymiarowe t A(t) / A(ν) widmo 1D τ t A(t, τ) / A(ν,, ν) widmo 2D τ 1, τ 2, τ 3,... τ1 τ2 t A(t, τ1, τ2) / A(ν,, ν, ν) widmo 3D τ1 1, τ2 1, τ2τ 2,... τ1 2, τ2 1, τ2τ 2,... δ Analogicznie: widmo 4D i nd δ δ
MQ-SY SQ-TSY 3D MB,,P-correlation
τ1 τ2 t A(t, τ1, τ2) / A(ν,, ν, ν) widmo 3D τ1 1, τ2 1, τ2τ 2,... τ1 2, τ2 1, τ2τ 2,... Widmo 1D: D1 0 2 sek., AQ 5 sek. Widmo 2D: D1 2 sek., AQ 0.25 sek. 2D: 256 inkr. x 2.25 sek. = 10 min. 3D: 256 inkr. x 256 inkr. x 2.25 sek. = 41 godz. 4D: 437 dni 5D: 300 lat
zy można ominąć ograniczenia? (trzy przykłady )
US on-uniform Sampling τ 2 τ 2 δ τ 1 τ 1 τ 2 τ 2 δ τ 1 τ 1 δ
adamard spectroscopy Jacques Salomon adamard (1865 1963)
Single scan 2D MR (wykorzystanie gradientów i impulsów o zmiennej częstotliwości chirp pulse ) A. Tal, L. Frydman, Progress in uclear Magnetic Resonance Spectroscopy 57 (2010) 241 292