ЯМР в одном и двух измерениях - Эрнст Р.
ISBN 5-03-001394-6
Скачать (прямая ссылка):
4.6.1.2. Методы восстановления насыщения
Интерференции последовательных сканов можно совсем избежать с помощью метода восстановления насыщения, использующего последовательность на рис. 4.6.1, в [4.203]. В самом простейшем случае с помощью 7г/2-импульса или составного импульса типа рассмотренного в разд. 4.2.7.1 намагниченность устанавливают в поперечной плоскости. Поперечную компоненту намагниченности уничтожают либо с помощью импульса градиента поля, либо с помощью циклирования фазы. В другом методе (что более надежно) для насыщения спинов может быть использована серия неселектив- 4.6. Исследование динамических процессов
253
ных импульсов. Восстановление намагниченности производится в соответствии с выражением (4.6.2), за исключением лишь того, что в этом выражении отсутствует множитель 2:
Мх(т) = М0[ 1 - exp{-r/7;}]sin ?. (4.6.6)
Метод восстановления насыщения требует меньшего времени, поскольку в этом случае нет необходимости в большой задержке T между экспериментами, однако из-за трудностей достижения полного насыщения могут возникать погрешности, особенно в системах взаимодействующих спинов и в тех случаях, когда необходимо возбуждать широкий диапазон частот. Насыщение может быть неэффективным, если появляются эффекты спин-локинга.
4.6.1.3. Последовательное насыщение
Можно измерить время релаксации Ti с помощью простой последовательности эквидистантных /3-импульсов, изучая насыщение как функцию либо интервала между импульсами (так называемый метод «последовательного насыщения» [4.204]), либо угла ? (метод «переменного угла нутации» [4.205 — 4.207]). Эти методы дают надежные результаты только в тех случаях, когда поперечная интерференция полностью подавлена за счет диффузии спинов в градиентных (импульсных) полях.
4.6.1.4. Селективные возмущения
Как показано на рис. 4.6.1, в обоих экспериментах восстановления инверсии и восстановления насыщения могут использоваться селективные или полуселективные РЧ-импульсы так, чтобы воздействовать соответственно на отдельные линии или отдельные мульти-плеты [4.188, 4.208]. Такого типа эксперимент пригоден для изучения процессов как медленного химического обмена, так и кросс-релаксации.
Применительно к системам с химическим обменом последовательность на рис. 4.6.1,6 часто рассматривается как метод Хофф-мана — Форсена [4.209 — 4.211]. Для простоты рассмотрим систему с двумя состояниями А и В, находящуюся в химическом и магнитном равновесии. Путем селективной инверсии спинов А можно получить неравновесное состояние в начале периода восстановления С М$(т = 0) =- Mo a Mf(т = 0) = Mo. Как показано на рис. 4.6.2 [4.212], «метка» (т. е. инверсия) состояния А частично передается состоянию В через обмен и кросс-релаксацию. Этот эксперимент не- 254
Гл. 4. Одномерная фурье-спектроскопия
НЗ О 5 ' 15 ' 25 м.д.
Рис. 4.6.2. Селективная инверсия-восстановление (селективный перенос поляризации) намагниченности фосфора-31 в реакции аденолита киназы ATP + AMP <=* 2ADP (аденозин тримоно- и дифосфатов) в химическом равновесии. Инвертированный сигнал при 10 м.д. соответствует суперпозиции с*-фосфатов ADP и ATP. Для промежуточных значений времени задержки реакция вызывает уменьшение ампяитуды сигнала фосфата AMP при -4 м.д. (Из работы [4.212].)
посредственно связан с обменной 2М-спектроскопией, в которой «метка» осуществляется двумя неселективными 7г/2-импульсами, разделенными периодом эволюции t\, а не селективным 7г-импуль-сом. Поскольку динамика намагниченности при обмене подчиняется одним и тем же законам как в одно-, так и в двумерных экспериментах, мы рекомендуем читателю обратиться к разд. 9.3, в котором рассматриваются вопросы взаимного влияния обмена, кросс-релаксации и спин-решеточной релаксации.
Применительно к измерению ядерных эффектов Оверхаузера последовательность на рис. 4.6.1,6 обычно называют нестационарным методом NOE [4.213, 4.214]. Как и его двумерный аналог (эксперимент NOESY, рассматриваемый в разд. 9.3), нестационарный одномерный метод наилучшим образом подходит для изучения больших молекул с большими временами корреляции Tc > wo 1, когда спин-решеточная релаксация достаточно медленный процесс, чтобы конкурировать с кросс-релаксацией.
Импульсную последовательность, показанную на рис. 4.6.1,г, можно применять для измерений кросс-релаксации двумя разными способами: если восстановление рассматривается как функция длительности селективного РЧ-импульса (с т = 0), то этот эксперимент можно рассматривать как усеченный NOE [4.215, 4.216]. Селективный импульс насыщения должен быть достаточно длинным, чтобы переходные колебания затухали под действием неоднородности РЧ-поля, и в то же время достаточно коротким по сравнению с 4.6. Исследование динамических процессов
255
временной шкалой кросс-релаксации. Этот метод также пригоден для изучения больших молекул.
Если селективные импульсы на рис. 4.6.1,г действуют на систему в течение периода времени, большего чем обратная величина скорости релаксации, и если т = 0, этот метод можно рассматривать как стационарный метод измерения эффекта Оверхаузера [4.147]. Этот метод наилучшим образом подходит для изучения малых молекул в предельном случае быстрого движения (тс < со<Г'). В этом случае конкуренция спин-решеточной и кросс-релаксации подразумевает, что кросс-пики в двумерных обменных спектрах чрезвычайно малы (см. гл. 9), и стационарный метод одномерного NOE остается наиболее эффективным для исследования эффекта Оверхаузера.
