Двумерная спектроскопия ЯМР (стр. 2 из 2)
Как правило, информация, полученная с помощью эксперимента COSY, может быть получена и с помощью метода SECSY, в котором сбор данных задерживается по сравнению с методом COSY на величину ti: в эксперименте используется импульсная последовательность 90° –Ай– 90° – fй– сбор данных. При использовании этой последовательности вид спектра будет несколько иным. Одномерному спектру соответствует спектр, расположенный на средней линии. Кросс-пики располагаются на наклонных прямых, расположенных под углом 135° по отношению к средней линии. Так как при использовании метода SECSY не удается получить спектры с кросс-пиками, фаза которых соответствует фазе поглощения, то спектроскопия SECSY применяется в том случае, когда объем памяти для накопления данных в экспериментах COSY недостаточен. Метод cynep-SECSY является более чувствительным вариантом метода SECSY.
Первым из двумерных экспериментов, нашедших практическое применение, является разрешенная двумерная спектроскопия, в которой используется следующая импульсная последовательность: 90° – ti– 180° -1\ – сбор данных. J‑разрешенный спектр по информативности соответствует одномерному спектру, в котором мультиплеты повернуты перпендикулярно оси. Как и в одномерном случае, этот эксперимент можно использовать для исследования процессов химического обмена. Соответствующая импульсная последовательность приведена на рис. Внешний вид NOESY‑спектров совпадает с видом спектров, полученных по методу COSY, с той лишь разницей, что в данном случае кросс-пики не устанавливают соответствия между взаимодействующими спинами, а определяют, какие из спинов участвуют в обмене. Интенсивность этих кросс-пиков зависит от длительности ттвыбранного периода смешивания. С ростом Ттинтенсивность кросс-пиков непрерывно возрастает, достигает максимального значения, а затем снова уменьшается до нуля. Зависимость от времени при этом соответствует наблюдаемой в одномерном случае при обнаружении ЯЭО. При малых значениях интервала смешивания Ттдля интенсивности кросс-пика /дв между линиями, которые соответствуют резонансу спинов А и В, справедлива формула
где IАВобозначает расстояние между ядрами.
На практике используется две модификации спектроскопии NOESY. Эксперимент NOESY с подавлением интенсивности сигналов, расположенных на главной диагонали. Эксперимент ROESY, в котором проводится измерение ЯЭО во вращающейся системе координат. Иногда для этого эксперимента используется сокращение CAMELSPIN. Эксперимент полезен, если необходимо провести качественное отнесение линий в спектре, а эксперимент проводят в том случае, если времена корреляции Тс таковы, что в лабораторной системе координат ЯЭО практически не наблюдается.
2. Корреляция в гетероядерном случае
Гетероядерная корреляция, т.е. корреляция между одномерными спектрами ЯМР, полученными для разного сорта ядер, обладает рядом привлекательных свойств. Прежде всего, эти методы, как и большинство методов двумерной спектроскопии, приводят к улучшению разрешения в спектрах, т.е. позволяют провести отнесение линий в сложных перекрывающихся спектрах. Корреляция между двумя различными спектрами ЯМР, например, на ядрах№и 13С облегчает отнесение линий в спектрах, так как в протонных спектрах содержится дополнительная информация о спектрах 13С, и наоборот. Отнесение линий существенно упрощается, если проведено полное отнесение в спектре хотя бы одного из ядер. Двумерные корреляционные спектры могут быть дополнительно использованы также и для того, чтобы повысить чувствительность в спектрах ядер с низким естественным содержанием, т.е. повысить возможности детектирования ядер с низкой чувствительностью. Простейший вариант гетероядерного корреляционного эксперимента совершенно аналогичен эксперименту COSY: используемая в этом методе импульсная последовательность также состоит из двух 90°-ных импульсов, между которыми имеется интервалдлительностью ц, причем импульсы подаются на частоте, соответствующей резонансу ядра I, а спад свободной индукции записывается в течение времени Я2.Различие состоит в том, что в момент, когда подается второй 90°-ный импульс на частоте резонанса ядра I, подается дополнительный 90°-ный импульс на частоте резонанса ядер 5. Отношение сигнал/шум, достигаемое при использовании различных методов, описывается следующим выражением:
Здесь уехс-гиромагнитное отношение ядерных спинов, которые возбуждаются в первом периоде эксперимента, до проведения наблюдения, ayobs– гиромагнитное отношение ядер, наблюдение которых проводится в данный момент. В экспериментах с накоплением данных необходимо учитывать и такие параметры, как время продольной релаксакции Туехсвозбуждаемых спинов и интервал между импульсами TR.
Следовательно, наилучшее значение отношения сигнал/шум может быть достигнуто в таком эксперименте, в котором сначала осуществляется перенос поляризации от спинов с большимгк спинам с меньшим у, а затем, на стадии детектирования, осуществляется обратный перенос поляризации. В частности, для системы N-'rl оценка подформуле показывает, что теоретически чувствительность в спектрах N может быть увеличена примерно в 300 раз.