Využijte naši službu NMR pro 2D a další NMR experimenty.
Typy 2D NMR
Dvourozměrná (2D) NMR spektroskopie zahrnuje:-
Homonukleární
- Přes vazbu: COSY, TOCSY, 2D-INADEQUATE, 2D-ADEQUATE
- Přes prostor: Vazby: NOESY, ROESY
Heterojaderná korelace
- Jednovazbová korelace HSQC, HMQC
- Dlouhodobá korelace HMBC
Příklady 2D přiřazení spekter
Přiřazení 12,14-ditbutylbenzochrysenu
Přiřazení cholesterylacetátu
Základ 2D NMR
V 1D-NMR experimentu probíhá fáze sběru dat hned po sekvenci impulsů. Toto pořadí je zachováno i u komplexních experimentů, i když se před akvizicí přidává přípravná fáze. Ve 2D-NMR experimentu je však fáze akvizice oddělena od fáze excitace mezistupni zvanými evoluce a míchání. Proces evoluce pokračuje po dobu označenou t1. Akvizice dat zahrnuje velký počet spekter, která se získávají následujícím způsobem: poprvé se hodnota t1 nastaví blízko nuly a získá se první spektrum. Podruhé se hodnota t1 zvýší o Δt a získá se další spektrum. Tento proces (zvyšování t1 a získávání spekter) se opakuje, dokud není dostatek dat pro analýzu pomocí 2D Fourierovy transformace. Spektrum se obvykle znázorňuje jako topografická mapa, kde jedna z os je f1, což je spektrum v dimenzi t1, a druhá osa je spektrum získané po fázích vývoje a míchání (podobně jako při 1D získávání). Intenzita signálu je znázorněna tím silnější barvou, čím je intenzivnější.
Ve výsledné topografické mapě jsou signály funkcí dvou frekvencí, f1 a f2. Je možné, že se signál objeví na jedné frekvenci (např. 20 Hz) f1 a na jiné frekvenci (např. 80 Hz) f2, což znamená, že se frekvence signálu během doby vývoje změnila. Při 2D-NMR experimentu se měří přenos magnetizace. Někdy k tomu dochází prostřednictvím vazeb na stejný typ jádra, jako je tomu u COSY, TOCSY a INADEQUATE, nebo na jiný typ jádra, jako je tomu u HSQC a HMBC, nebo prostřednictvím prostoru, jako je tomu u NOESY a ROESY.
Různé techniky 2D-NMR jsou užitečné, když 1D-NMR nestačí, například když se signály překrývají, protože jejich rezonanční frekvence jsou velmi podobné. Techniky 2D-NMR mohou ušetřit čas zejména při zájmu o spojitost mezi různými typy jader (např. proton a uhlík).
Základní 2D NMR experiment(obr. 1) se skládá z pulzní sekvence, která excituje jádra dvěma pulzy nebo skupinami pulzů a poté přijímá volný indukční rozpad (fid). Skupiny pulzů mohou být čistě radiofrekvenční (rf) nebo mohou obsahovat magnetické gradientní pulzy. Akvizice se provádí mnohokrát, přičemž se zvětšuje prodleva (doba vývoje – t1) mezi dvěma skupinami pulzů. Doba evoluce je označena t1 a doba akvizice t2.
Obr. 1. Základní sekvence impulsů pro 2D akvizici
2D Fourierova transformace
FID se poté Fourierově transformuje v obou směrech (obr. 2), čímž se získá spektrum. Spektrum se konvenčně zobrazuje jako obrysový diagram. Vývojová frekvence je označena f1 a akviziční frekvence je označena f2 a vykresluje se zprava doleva.
Obr. 2. 2D Fourierova transformace
Dvourozměrné spektrum se pro přehlednost obvykle vykresluje s jeho 1D projekcí. Mohou to být skutečné projekce nebo ekvivalentní 1D spektra. V homonukleárním spektru je obvykle diagonála (s výjimkou 2D-INADEKVÁTU), která představuje korelaci píků k sobě samým a sama o sobě není příliš informativní. Signály vzdálené od diagonály představují korelace mezi dvěma signály a používají se pro přiřazení. Například v homonukleárním spektru COSY na obr. 3 koreluje signál 1H při 1,4 ppm se signálem 1H při 2,8 ppm, protože existují křížové píky, které však nekorelují se signály při 7. ppm.3 ppm.
Obr. 3. 2D COSY spektrum ethylbenzenu
V heterojaderném spektru nejsou žádné diagonální signály a všechny signály představují korelace. Například v heteronukleárním spektru HSQC s krátkým dosahem korelace na obr. 4 koreluje signál 1H při 1,4 ppm se signálem 13C při 15,7 ppm, signál 1H při 2.8 ppm koreluje se signálem 13C při 29,0 ppm atd.
Obr. 4. 2D HSQC spektrum ethylbenzenu
Signály ve 2D spektru nejsou vždy čistě fázové. Někdy nelze fázi vyjádřit jednoduše jako v HMBC a 2D-INADEQUATE, v takovém případě se vykreslí spektrum velikosti. Magnitudová spektra však obětují rozlišení ve srovnání s čistě fázovými spektry (a na rozdíl od okenních funkcí, které rozšiřují linie, nepřinášejí zvýšení citlivosti). Proto by 2D spektrum mělo být pokud možno fázové. Výsledné signály mohou být čistě fázové, protifázové nebo záporně fázové, jak je uvedeno na obr. 5. Negativní signály jsou konvenčně znázorněny tečkovanými nebo červenými obrysy.
Obr. 5. Možné fáze pro korelaci mezi dvěma dublety
.