Nmr spektroszk pia vegy sz mesterkurzus vemksi 4312s szalontai g bor folyad kf zis nmr
This presentation is the property of its rightful owner.
Sponsored Links
1 / 38

NMR spektroszkópia (vegyész mesterkurzus: VEMKSI 4312S Szalontai Gábor: folyadékfázisú NMR PowerPoint PPT Presentation


  • 113 Views
  • Uploaded on
  • Presentation posted in: General

NMR spektroszkópia (vegyész mesterkurzus: VEMKSI 4312S Szalontai Gábor: folyadékfázisú NMR. 2D NMR: heteronukleáris két- dimenziós eljárások 2010. április 26. Az X mag frekvenciája. Eredmény: az összetartozó X,Y magpárok kijelölése. Az Y mag frekvenciája.

Download Presentation

NMR spektroszkópia (vegyész mesterkurzus: VEMKSI 4312S Szalontai Gábor: folyadékfázisú NMR

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Presentation Transcript


Nmr spektroszk pia vegy sz mesterkurzus vemksi 4312s szalontai g bor folyad kf zis nmr

NMR spektroszkópia(vegyész mesterkurzus: VEMKSI 4312SSzalontai Gábor: folyadékfázisú NMR

2D NMR: heteronukleáris két-dimenziós eljárások 2010. április 26.

Az X mag frekvenciája

Eredmény: az összetartozó X,Y magpárok kijelölése

Az Y mag frekvenciája


Nmr spektroszk pia vegy sz mesterkurzus vemksi 4312s szalontai g bor folyad kf zis nmr

Azegy-kötéses heteronukleáris két-dimenziós eljárások lehetséges eredményei

Az X mag frekvenciája

1J(13C-1H)

~ 125-215 Hz

Az Y mag frekvenciája


Nmr spektroszk pia vegy sz mesterkurzus vemksi 4312s szalontai g bor folyad kf zis nmr

Több-kötéses heteronukleáris két-dimenziós eljárások lehetséges eredményei

Az X mag frekvenciája

2J(13C-1H)

~ 5-15 Hz

Az Y mag frekvenciája

3J(13C-1H)


Nmr spektroszk pia vegy sz mesterkurzus vemksi 4312s szalontai g bor folyad kf zis nmr

Skaláris csatolásokon alapuló heteronukleáris korrelációk: az X mag detektálása ún. direkt 2D mérésekkel

  • egy-kötéses korrelációk (HETCOR)

  • két- három-kötéses korrelációk (COLOC, FLOCK)

  • J-spektroszkópia (a spin-echo felhasználásával) APT, het2DJ és hom2DJ


Az elj r s alapja i nsensitive n ucleus e nhancement by p olarization t ransfer

Az eljárás alapja: Insensitive Nucleus Enhancement by Polarization Transfer

t= 1/4J

90o1Hy impulzus

90o1Hx impulzus

t= 1/4J

t = 1/4J

t = 1/4J

180o

1H lecsatolás

180o

180o1H impulzus

Akvizició +/- x

13C 180o impulzus

13C 90o x impulzus

INEPT DEPT

pJD = Θ


A legyszer bb hetcor 2d elj r s

A legyszerűbb HETCOR (2D) eljárás

90o1Hy impulzus

90o1Hx impulzus

t1

t2

moduláció t1 alatt:

kémiai eltolódás, csatolások

Akvizició +/- x

13C 90o x impulzus


A legyszer bb hetcor 2d elj r s eredm nye egy 13 c 1 h magp r eset ben

A legyszerűbb HETCOR (2D) eljárás eredménye egy13C-1H magpár esetében

1H-13C csatolás

13C

Ez lenne a kívánatos!

1H


Egy k t ses korrel ci k hetcor 2d elj r s

Egy-kötéses korrelációk (HETCOR: 2D eljárás)

90o1H impulzus

90o1H impulzus

(gerjesztés)

t= t1/2

D2/2

D2/2

t= t1/2

D1/2

D1/2

1H lecsatolás

180o

180o

13C 180o impulzus

(szén lecsatolás)

180o

180o

13C 90o impulzus

(PT lépés)

F2 tengely: normál szén spektrum, de a kvaterner szenek hiányoznak!

Akvizició +/- x

F1 tengely: normál proton spektrum (csökkentett intenzitással)


Hetcor x h magp rok azonos t sa az x mag detekt l s val d 1 d 2 be ll t sa

HETCOR: X, H magpárok azonosítása az X mag detektálásával: D1 D2 beállítása

D1 = 1/2J szerepe: alatta nincs X lecsatolás, tehát működik a transzfer!

D2 = ~ 0,3 /J (2-2,5 ms a H-C esetre) szerepe: szerkesztés!


P ld k heteronukle ris korrel ci kra 13 c 1 h d irekt x m r s hetcor ciklosporin

Példák heteronukleáris korrelációkra: 13C-1Hdirekt X-mérés HETCOR : ciklosporin

1H

13C


T bb k t ses korrel ci k coloc 2d elj r s

Több-kötéses korrelációk (COLOC: 2D eljárás)

Elvileg hasonló, de mivel sokkal kisebb csatolásokon alapul (3-15 Hz) ezekhez sokkal nagyobb D1 és D2 szünetek kellenek, amelyek alatt a jel intenzitása csökken!

Megoldás: t1 –et a D1 szüneten belülre helyezik.

Bónusz : n1 –ben a homonukleáris csatolások nem jelennek meg, csak a kémiai eltolódások modulálják a jelet t1 alatt!


T bb k t ses korrel ci k coloc 2d elj r s1

Több-kötéses korrelációk (COLOC: 2D eljárás)

90o1H impulzus (gerjesztés)

90o1H impulzus

(PT lépés)

t= t1/2

D1- t1

t= t1/2

1H lecsatolás

180o

D2

refókuszálás

180o

13C

13C 90o impulzus

(PT lépés)

13C 180o impulzus

(lecsatolás)

Akvizició +/- x


Probl ma egy 2d k s rlethez m g mindig gyenge az rz kenys g

Probléma: egy 2D kísérlethez még mindig gyenge az érzékenység

  • Megoldás az ún. inverz detektálás, ami egy bő mag (általában, de nem szükségszerűen proton) detektálását jelenti (általában, de nem szükségszerűen) erre a célra átalakított mérőfejen.


Nmr spektroszk pia vegy sz mesterkurzus vemksi 4312s szalontai g bor folyad kf zis nmr

Skaláris csatolásokon alapuló heteronukleáris korrelációk: az X mag mérése proton-detektált ún. indirekt mérésekkel

  • egy-kötéses korrelációk

    • Heteronuclear Multiple Quantum Correlation

    • Heteronuclear Single Quantum Correlation

  • két- három-kötéses korrelációk (HMBC)

    MB= multiple bond


Nmr spektroszk pia vegy sz mesterkurzus vemksi 4312s szalontai g bor folyad kf zis nmr

Jegyzet: 4.3.6 ábra. Heteronukleáris korrelációk koherencia diagramjai és elméleti érzékenységei. (a) és (b) hagyományos eljárások (az X-magot detektálják), (c) és (d) eljárások (protoninverz detektálás történik). Preparation, Evolution, Mixing és Detection a kétdimenziós eljárások már ismertetett szakaszai.


Az inverz s norm l m r fejek tekercs elrendez sei

Az inverz és normál mérőfejek tekercs elrendezései

normál eset:

X-tekercs

(belül)

H-1 tekercs (kívül)

inverz eset:

X-tekercs

(kívül)

H-1 tekercs (belül)


Inverz heteronukle ris korrel ci k tulajdons gok

Inverzheteronukleáris korrelációk: tulajdonságok

  • „Bő” mag (1H) detektálás

  • X mag lecsatolás történik

  • Polarizáció-átvitel az X magról a H-ra (az X magnak megfelelő magot detektálunk, de proton érzékenységgel (ez (64/4)x100 -szeres (?) érzékenységnövekedést jelent a 13C-1H pár esetében)

  • Csak a skalárisan csatolt HX párok jelennek meg.

  • A proton relaxáció a meghatározó.

  • A skaláris csatolási állandó alkalmas megválasztásával „szortírozhatóak„ a megjelenő X magok.

  • Nemcsak egy-kötéses korrelációk jelennek meg, ha a tényleges csatolás eltér a feltételezettől.

  • Az f1 (X) dimenzióban megjelennek a proton-proton csatolások (a passzív JHH csatolások modulálják a jelet t1 alatt).


Heteronukle ris korrel ci k indirekt m r sek t bb kvantumos korrel ci k hmqc elvi s ma

Heteronukleáris korrelációk: indirektmérések, több-kvantumos korrelációk (HMQC, elvi séma)

A D periódus alatt létrejövő antifázisú 1H mágnesezettséget az első szén impulzus viszi át a csatoló szén partnerre (több-kvantum koherenciák, két (p= +1 +1=2) és zéró-kvantumosak (p=+1 -1=0), jönnek létre), a t1 időszak alatt mind a proton, mind a szén eltolódások modulálják ezeket a koherenciákat, de az aktív JCH csatolások nem. Miután ezek közül csak a szén eltolódásokra van szükségünk az f1 dimenzióban, a proton csatornába helyezett Xp impulzus segítségével megszabadulunk az 1H eltolódások moduláló hatásától. Ezután a második szén impulzus visszafordítja a több-kvantum koherenciákat érzékelhető egy-kvantum mágnesezettségeké, amelyek azonban ismét antifázisúak, ezért egy második Dszünetre is szükség van, hogy a széles-sávú X-lecsatolást alkalmazni lehessen.


Proton detekt lt egy k t ses korrel ci k h eteronuclear m ultiple q uantum c orrelation

Proton-detektált egy-kötéses korrelációk (Heteronuclear Multiple Quantum Correlation)

  • = 1/(2JXH)

90oX PT impulzus

Kifejlődés

t1 ideig

13C

13C (X) lecsatolás

90o X PT impulzus

1H 90o impulzus

(gerjesztés)

Akvizició +/- x

  • = 1/(2JXH)

    antifázis kialakul

1H 180o impulzus

(refókuszálja proton eltolódásokat)

F2 tengely: normál szén spektrum, de a kvaterner szenek hiányoznak!

F1 tengely: normál proton spektrum (csökkentett intenzitással)


Inverz heteronukle ris korrel ci k akad lyok

Inverz heteronukleáris korrelációk: akadályok

4.3.8 ábra. A nem kívánt mágnesezettségek kiszűrése az HMQC szekvenciában, az első 13C impulzus inverziójával a szatellitek fázisa is invertálódni fog, fázisléptetés segítségével (az első szén impulzus fázisát 90 fokkal lépdeltetve) kapjuk a-t és b-t, majd ezeket egymásból kivonva c-t. A kivonási maradék azonban még így is jelentős.


Heteronukle ris korrel ci k indirekt m r sek egy kvantumos korrel ci k hsqc elvi s ma

Heteronukleáris korrelációk: indirektmérések, egy-kvantumos korrelációk (HSQC, elvi séma)

HSQC (Heteronuclear Single-Quantum Correlation):

mint azt a neve is sugallja, a leglényegesebb különbség az HMQC-hoz képest, hogy ebben az esetben a t1 periódus alatt csak egy-kvantumos 13C koherenciák vannak jelen, az H-X csatolások refókuszálódnak a periódus végére, tehát csak a szén (X) kémiai eltolódás marad mind moduláló hatás és természetesen csak ez jelenik meg f1-ben.

A polarizáció-átvitelt a protonokról a szén-13 magokra és vissza két INEPT szekvencia betét valósítja meg.


Nmr spektroszk pia vegy sz mesterkurzus vemksi 4312s szalontai g bor folyad kf zis nmr

Skaláris csatolásokon alapuló heteronukleáris korrelációk: az X mag mérése proton-detektált ún. indirekt mérésekkel

  • egy-kötéses korrelációk

    • Heteronuclear Multiple Quantum Correlation

    • Heteronuclear Single Quantum Correlation

  • két- három-kötéses korrelációk (HMBC)

    MB= multiple bond


Proton detekt lt t bb k t ses korrel ci k n jch 3 9 hz h et m ultiple b ond c orrelation

Proton-detektált több-kötéses korrelációknJCH) = 3-9 Hz (Het. Multiple Bond Correlation)

Antifázisú multiplettek vannak!

Adatfeldogozás: abszolútérték!

Nincs refókuszáló szünet!

90oX PT impulzus

Kifejlődés

t1 ideig

13C (X) lecsatolás

13C

90o X PT impulzus

1H

1H 90o impulzus

(gerjesztés)

  • = 1/(2nJXH)

    antifázis kialakul

    ~ 100 ms !!

    Relaxáció!!

1H 180o impulzus

(refókuszálja proton eltolódásokat)

Akvizició +/- x


Alkalmaz si p ld k

Alkalmazási példák

  • 1H-13C korrelációk

    • Izo-kodein (hsqc gp)

    • Porfirin származék (hsqc gp)

    • Ciklosporin

    • Mentol (hsqc gp, hmbc gp)

  • 1H-15N korrelációk

    • Izo-kodein (hsqc gp)

    • Ciklosporin (hsqc gp)

    • Önszerveződő komplexek (hmbc gp)

    • Ru-komplexek


P ld k heteronukle ris korrel ci kra 13 c 1 h gradiens seg tett indirekt m r sek hsqc izo kodein

kodein 1 999 e:\Avance400 HSQC

F1 [ppm]

[ *1e6]

1.5 mg izo-kodein in CDCl3

HSQC-ge

ns=12 ni=1k resolution 20 Hz

J=132 Hz

60

2005.8.17.

SzG

3

14h

80

2

100

1

120

0

6

5

4

3

F2 [ppm]

Példák heteronukleáris korrelációkra: 13C-1Hgradiens-segített indirekt mérések (HSQC ): izo-kodein

13C

13C

ns=12 ni=1k resolution 20 Hz

F1 [ppm]

60

80

100

120

J=132 Hz

6

5

4

3

F2 [ppm]

Mérési idő =

1H


P ld k heteronukle ris korrel ci kra 13 c 1 h gp indirekt m r sek hsqc t fenil porfirin

porfirin 1 1 e:\Avance400 HSQC

[ *1e6]

F1 [ppm]

F1 [ppm]

porfirin C-13 - H1 detected NMR in CDCl3

porfirin C-13 - H1 detected NMR in CDCl3

22 mg/0.5 ml

22 mg/0.5 ml

HSQC experiment with Z-gradient

Sample: 9605

J=132 Hz

J=132 Hz

132

2.0

132

SzG

SzG

2005.8.17.

2005.8.17.

1.5

133

133

1.0

134

134

0.5

0.0

135

135

8.8

8.6

8.4

8.2

8.0

F2 [ppm]

8.8

8.6

8.4

8.2

8.0

F2 [ppm]

Példák heteronukleáris korrelációkra: 13C-1Hgp-indirekt mérések (HSQC ): t.fenil-porfirin

13C

1J(13C-1H) = 132 Hz

Mérési idő = 10 h

1H


P ld k heteronukle ris korrel ci kra 13 c 1 h inverz detekci hsqc ciklosporin

Példák heteronukleáris korrelációkra: 13C-1H (inverz) detekcióHSQC: ciklosporin

13C

1H


Heteronukle ris egy k t ses korrel ci k hsqc g radient p romoted 13 c 1 h mentol

menthol 1 1 e:\Avance400 HSQC

[ *1e6]

[ *1e6]

F1 [ppm]

F1 [ppm]

P28= 1000usec

30

30

0

0

3

3

40

40

2

2

- 20

- 20

50

50

60

60

- 40

- 40

70

70

1

1

3.5

3.5

3.0

3.0

2.5

2.5

2.0

2.0

1.5

1.5

F2 [ppm]

F2 [ppm]

Heteronukleáris egy-kötéses korrelációk (hsqc-gradient promoted) 13C-1H: mentol

1J(13C-1H) = 135 Hz

Mérési idő =


Heteronukle ris egy k t ses korrel ci k hsq c g radient p romoted 15 n 1 h formaldehid

Heteronukleáris egy-kötéses korrelációk (hsqc-gradient promoted) 15N-1H: formaldehid

15N

Minden proton az egyetlen N maggal csatol, ha az 15N!

1H


Heteronukle ris egy k t ses korrel ci k hsq c g radient p romoted 15 n 1 h ciklosporin

Heteronukleáris egy-kötéses korrelációk (hsqc-gradient promoted) 15N-1H: ciklosporin

2,3J(15N-1H) = 90 Hz

Figyelem:

ha nem látjuk az NH jelet a proton spektrumban, akkor elég reménytelen a dolog, hiszen az átvitel nem valósulhat meg pl. kémiai csere vagy gyors relaxáció miatt!!

15N

1H

~ 25 mM, old. benzol-d6 ~ 1 óra alatt


P ld k heteronukle ris egy k t ses korrel ci k hmbc g radient p romoted 15 n 1 h p ligandum

Példák: heteronukleáris egy-kötéses korrelációk (hmbc-gradient promoted) 15N-1H: p.ligandum

1H

15N

~ 4 mg/0,4 ml CDCl3

Mérési idő ~ 14 óra

2,3J(15N-1H) = 5 Hz


Aj nlott irodalom

Ajánlott irodalom

  • Szalontai Gábor: Egy- és kétdimenziós NMR módszerek, jegyzet (pdf) 2003.

  • A.Derome: NMR techniques for chemists, Pergamon, Oxford, 1996

  • T.D.W.Claridge: High-Resolution NMR Techniques in Organic Chemistry, Pergamon, Oxford, 1999

  • M.H.Lewitt: Spin dynamics, Wiley, Chichester 2002


T rgradiens seg tett korrel ci s spektroszk pia l sd a 4 2 4 fej

Térgradiens-segített korrelációs spektroszkópia (lásd a 4.2.4. fej.)

A zavaró 1H-12C vagy 1H-14N jelpárok kiszűrése az összes inverz kísérletben alapvető fontosságú.

Térgradiens-impulzusok alkalmazása a szűrésre, HMQC

(a) abszolútérték

és (b) fázisérzékeny változatok

Ezek a mérések erre a célra kialakított, gradiens tekerccsel ellátott mérőfejet igényelnek.


J spektroszk pia a spin echo felhaszn l s val apt het2dj s hom2dj

J-spektroszkópia (a spin-echo felhasználásával) APT, het2DJ és hom2DJ

  • Az eddigiek során már több esetben foglalkoztunk a spin-echo jelenségével, számos impulzus-szekvencia tartalmazott egy vagy több spin-echo-t, elsősorban az evolúciós periódus (t1) alatti kémiai eltolódás függés megszüntetésére, de más célból is.

  • Az alábbiakban néhány olyan alkalmazásról lesz szó, amelyekben a spin-echo-k képezik a szekvencia alapját, összefoglaló néven gyakran J-spektroszkópiának is nevezik ezeket az eljárásokat. A 2D spektroszkópia korai időszakában (1980-as évek) ezek az érdeklődés középpontjában voltak, azóta ez a helyzet némileg változott, de még mindig számos olyan feladat van, amelyek megoldásában igen előnyösen alkalmazhatók.


Heteronukle ris j modul lt spin echo

Heteronukleáris J-modulált spin-echo

Kifejlődés tideig

Kifejlődés tideig

Akvizició +/- x

90o13C impulzus (x)

py

1H csatorna

Szélessávú lecsatolás

1H 180o impulzus


Vektordiagram heteronukle ris j modul lt spin echo

Vektordiagram: heteronukleáris J-modulált spin-echo

  • 4.4.1.1 ábra. Spin-echo kifejlődése egy AX (a) és egy AX2 (b) spinrendszer esetében.

  • Mivel a szétterülés frekvenciája kétszeres az utóbbiban, a t időszak végén létrejövő echo jel fázisa 180 fokkal eltér az AXecho-étól.

  • APT: egy alternatív megoldás a J-modulációra (kapuzott lecsatolás)

  • (szintén az AX rendszer esetén) .


Heteronukle ris j modul lt spin echo k l nbs g spektrumok

Heteronukleáris J-modulált spin-echo: különbség spektrumok


  • Login