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Tipos de NMR 2D
Espectroscopia NMR bidimensional (2D) inclui:-
Homonuclear
- Atraves de ligação: CUSTO, TOCSY, 2D-INADEQUATE, 2D-ADEQUATE
- Através do espaço: NOESY, ROESY
Correlação heteronuclear
- Correlação HSQC, HMQC
- Correlação HMBC
Exemplos de atribuição espectral 2D
Atribuição de 12,14-ditbutylbenzochrysene
Atribuição de acetato de colesterilo
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Base de NMR 2D
Em um experimento 1D-NMR a fase de aquisição de dados ocorre logo após a seqüência de pulsos. Esta ordem é mantida também com experimentos complexos, embora uma fase de preparação seja adicionada antes da aquisição. Entretanto, em um experimento 2D-NMR, o estágio de aquisição é separado do estágio de excitação por estágios intermediários chamados de evolução e mistura. O processo de evolução continua por um período de tempo rotulado como t1. A aquisição de dados inclui um grande número de espectros que são adquiridos da seguinte forma: a primeira vez que o valor de t1 é definido próximo de zero e o primeiro espectro é adquirido. Na segunda vez, t1 é aumentado em Δt e outro espectro é adquirido. Este processo (de incremento de t1 e aquisição de espectros) é repetido até que haja dados suficientes para análise utilizando uma transformada de Fourier 2D. O espectro é normalmente representado como um mapa topográfico onde um dos eixos é f1 que é o espectro na dimensão t1 e o segundo eixo é o que é adquirido após as fases de evolução e mistura (semelhante à aquisição 1D). A intensidade do sinal é mostrada por uma cor mais forte quanto mais intensa for.
No mapa topográfico resultante os sinais são função de duas freqüências, f1 e f2. É possível que um sinal apareça em uma freqüência (por exemplo, 20 Hz) em f1 e em outra freqüência (por exemplo, 80 Hz) f2 o que significa que a freqüência do sinal mudou durante o tempo de evolução. Em um experimento 2D-NMR, a transferência de magnetização é medida. Por vezes isto ocorre através de ligações ao mesmo tipo de núcleo como em COSY, TOCSY e INADEQUATE ou a outro tipo de núcleo como em HSQC e HMBC ou através do espaço como em NOESY e ROESY.
As várias técnicas 2D-NMR são úteis quando 1D-NMR é insuficiente como quando os sinais se sobrepõem porque as suas frequências ressonantes são muito semelhantes. As técnicas 2D-NMR podem poupar tempo especialmente quando interessadas na conectividade entre diferentes tipos de núcleos (por exemplo, próton e carbono).
O experimento básico 2D-NMR (fig. 1) consiste em uma seqüência de pulsos que excita os núcleos com dois pulsos ou grupos de pulsos e depois recebe a decadência de indução livre (fid). Os grupos de pulsos podem ser puramente de radiofrequência (rf) ou podem incluir pulsos de gradiente magnético. A aquisição é realizada muitas vezes, incrementando o atraso (tempo de evolução – t1) entre os dois grupos de pulsos. O tempo de evolução é denominado t1 e o tempo de aquisição, t2,
Fig. 1. Seqüência básica de pulsos para aquisição 2D
2D transformação de Fourier
O FID é então transformado em Fourier nos dois sentidos (fig. 2) para render o espectro. O espectro é convencionalmente apresentado como um diagrama de contorno. A frequência de evolução é rotulada f1 e a frequência de aquisição é rotulada f2 e plotada da direita para a esquerda.
Fig. 2. Transformada de Fourier 2D
O espectro 2D é normalmente plotado com suas projeções 1D para maior clareza. Estas podem ser projecções genuínas ou os espectros 1D equivalentes. Num espectro homonuclear existe normalmente uma diagonal (com excepção do 2D-INADEQUATE) que representa a correlação de picos para si mesmos e não é em si muito informativa. Os sinais afastados da diagonal representam correlações entre dois sinais e são usados para atribuição. Por exemplo, no espectro homonuclear COSY da Fig. 3, o sinal 1H a 1,4 ppm correlaciona-se com o sinal 1H a 2,8 ppm porque existem picos cruzados mas não se correlacionam com os sinais a 7.3 ppm.
Fig. 3. Espectro CÓSSICO 2D do etilbenzeno
Num espectro heteronuclear não há sinais diagonais e todos os sinais representam correlações. Por exemplo, no espectro de correlação heteronuclear HSQC de curto alcance na fig. 4, o sinal 1H a 1,4 ppm correlaciona-se com o sinal 13C a 15,7 ppm, o sinal 1H a 2.8 ppm correlaciona com o sinal 13C a 29,0 ppm, etc.
Fig. 4. Espectro 2D HSQC de etilbenzeno
Os sinais num espectro 2D nem sempre são de fase pura. Algumas vezes, a fase não pode ser expressa simplesmente como em HMBC e 2D-INADEQUATE, neste caso um espectro de magnitude é traçado. No entanto, os espectros de magnitude sacrificam a resolução em relação aos espectros de fase pura (e ao contrário das funções de janela que ampliam as linhas, não produzem ganhos de sensibilidade). Portanto, sempre que possível, o espectro 2D deve ser faseado. Os sinais resultantes podem ser de fase pura, antifásicos ou faseados negativamente como na fig. 5. Os sinais negativos são convencionalmente representados por contornos pontilhados ou vermelhos.
Fig. 5. Possíveis fases para uma correlação entre dois doublets
