ЯМР в одном и двух измерениях - Эрнст Р.
ISBN 5-03-001394-6
Скачать (прямая ссылка):
Гл. 7. Двумерное разделение взаимодействий
7Г/2 7Г
п П і
• « / • •
•v у
тт 2 TT
п П і
\ \ • ч- • \ \ \ \ \ — ••
\ \ \ \ \ \ • • \ \ ' \
Wl OJl
Рис. 7.2.1. а — базовая схема эксперимента для разделения взаимодействий и химических сдвигов в гомоядерных спиновых системах, называемая также «2М ./-спектроскопией», «2М /-разрешенной спектроскопией» и «спин-эхо спектроскопией»; б —схематическое изображение 2М /-спектра для слабо взаимодействующей линейной системы типа AMX (с /ах = 0); все линии имеют смешанные фазы, определяемые выражением (6.5.10); в — «сдвинутый» 2М /-спектр, полученный выстраиванием сигналов при перестановке элементов в матрице данных; проекция на ось аг соответствует спектру с широкополосной развязкой, если при интегрировании приняты меры против взаимной компенсации сигналов с положительной и отрицательной интенсивностью (см. разд. 6.5.5); г — импульсная схема для 2М /-спектроскопии с «фиксированным временем»; д — схематическое изображение 2М-спект?а, полученного в эксперименте с фиксированным временем при Ifax = const. Проекция на ось 0>1 соответствует спектру с развязкой.
Неоднородность внешнего магнитного поля приводит к ушире-нию линий в направлении од, определяемому величиной Г2\ но благодаря действию рефокусирующего импульса не проявляется в направлении од. При условии что эффект диффузии молекул за время t\ пренебрежимо мал, вдоль оси од будет наблюдаться естественная ширина линий.
Двумерная матрица сигналов S(од, од) может быть преобразована в «сдвинутую» матрицу S(од, для которой = од — од [7.3]. После преобразования сдвига мультиплеты 2М-спектра выстраиваются параллельно оси од, как показано на рис. 7.2.1, в. Следует заметить, что преобразование сдвига выполняется путем математической обработки данных и не может быть заменено действием какой-либо импульсной последовательности во время эксперимента. Процедура 1.2. Разделение химических сдвигов и скалярных взаимодействий
433
-6 0 6 J , Гц
Рис. 7.2.2. Сечения «сдвинутого» 2М спин-эхо спектра основного панкреатического ингибитора трипсина (ОПИТ), параллельные оси ач (ср. с рис. 7.2.1,в). Наблюдаются сигналы от 19 метильных групп из 20, содержаишхся в молекуле белка. Сигналы приведены в представлении абсолютных значений [выражение (6.5.35)]. (Из работы [7.3].)
преобразования, как правило, требует интерполяции данных, так как дискретность спектра может оказаться различной в двух измерениях (см. разд. 6.6.1).
Сечения, параллельные оси «і, в преобразованном по вышеуказанному правилу спектре дают мультиплетную структуру сигналов с более высоким разрешением. В качестве примера на рис. 7.2.2 приведены спектры метильных протонов основного панкреатического ингибитора трипсина (ОПИТ) [7.3].
Проекция «сдвинутого» спектра (рис. 7.2.1, в) на ось иг дает IM-спектр, в котором мультиплетное расщепление полностью устранено и положение линий определяется только частотами химических сдвигов [7.2]. Наблюдаемая картина соответствует 1М-спектру, который в принципе мог бы быть получен при последовательной записи сигналов от каждого ядра и одновременном подавлении взаимодействия со всеми остальными ядрами широкополосной гомоядерной развязкой.
Очевидно, что ортогональная проекция спектра на ось шг после преобразования сдвига эквивалентна косой проекции исходного 2М-спектра в направлении, параллельном его диагонали. Однако, как уже отмечалось в разд. 6.5.5, интенсивность всех линий в этой косой проекции будет равна нулю из-за сложной формы сигналов, содержащих смесь противофазных компонентов. Ненулевую проекцию можно по-
309—28 434
Гл. 7. Двумерное разделение взаимодействий
лучить из спектра абсолютных значений. Поскольку в результате такой процедуры линии спектра существенно уширяются, сигнал предварительно подвергают сложной цифровой фильтрации.
Проецируя исходный 2М-спектр на ось сог под определенным углом, можно уменьшить величину мультиплетного расщепления любым наперед заданным образом. На рис. 7.2.3 показана связь между углом ф, который был введен при формулировании теоремы о связи сечения и проекции, и углом <р между направлением проецирования и осью сог, с помощью которого обычно характеризуют косые проекции в 2М /-спектрах. Масштабный множитель, определяющий величину наблюдаемого расщепления в мультиплетах косых проекций, дается выражением
Это позволяет получать 1М-спектры, в которых сохраняется информация о мультиплетной структуре и в то же время отсутствуют трудности, связанные с сильным перекрыванием линий (рис. 7.2.4). Для углов <р = 45°; 53,1°; 63,4° и 90° масштабные множители принимают значения 0; 0,25; 0,5 и 1,0 соответственно. Рассмотренное выше масштабирование дает уникальную возможность преодолеть трудности, связанные с инвариантностью скалярных гомоядерных взаимодействий по отношению к неселективным импульсам. В системах с гетеро-ядерными взаимодействиями, а также для ситуаций, когда в гомоядерных системах возможно селективное возбуждение, изменение масштаба может быть достигнуто более простыми средствами, без привлечения 2М-спектроскопии [7.4].
