ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Селективные одномерные эксперименты из "Селективная фурье-спектроскопия ямр и ее приложение к исследованию процессов молекулярной динамики" Со времении своего применения для решения химических и биохимических проблем спектроскопия ЯМР играет заметную роль в измерении констант скорости обменных реакций. Среди различных методов ЯМР, использующихся для таких целей, наиболее элегантные основаны на явлениях по переносу намагниченности [2]. [c.19] Мд и М° - значения и в условиях Больцмановского теплового равновесия. [c.19] Уравнения (4) и (5) определяют времениную зависимость и М ,, существующую после некоторого дополнительного возмущения, которое вызывает переходное отклонение от установившихся стационарных значений во время непрерывного насыщения спина С. Однако после такого возмущения намагниченность С остается насыщенной, а намагниченности А и 5 должны релаксировать обратно к своим независимым от времении значениям М и М1, а не к Больцмановским равновесным значениям М° и М . [c.21] Последнее условие достигается, когда АГ, / 1. Оно означает, что время жизни ядер А в основном определяется скоростью переноса их в В, а не процессом спин-решеточной релаксации. [c.23] Для иллюстрации этого типа измерений рассмотрим гипотетические спектры обменивающихся ядер А.ВтлС (см. рис. 3). [c.23] Следует отметить, что вследствие симметрии реакций в обменном уравнении А В С, зная данные для АГ, и АГ,, легко получить значения для и К Следовательно, если спины А непрерывно насыщаются, дополнительные насыщения или инверсия спинов В к С будут давать АГ и А соответственно. Хотя рассмотрена система, включающая лишь две реакции, этот результат можно легко обобщить и на множественные реакции [3]. [c.25] Рассмотренная выше методика была продемонстрирована на примере трехпозиционного обмена, в котором используется аденозинтрифосфат более чем в одной реакции. [c.25] Спектры, показанные на рис. 4, Ь, с, получены с помощью импульсной последовательности типа DANTE для селективного возбуждения разностного сигнала С(6), что приводит к изменению в интенсивности дублета связанного углерода С(7). Разностный спектр (рис. 4, с) дает ясное представление о возможности однозначного отнесения пары угле-родов С(6)-С(7). [c.26] Другим экстравагантным примером извлечения связности С-С из 1М-спектров с применением селективных методов возбуждения может служить одномерная многоимпульсная методика, позволяющая определить константу 1(С-С) методом селективного переноса поляризации. Чтобы вызвать процесс поляризации, вначале, как известно, необходимо осуществить селективную инверсию одной части мультиплета. Это можно осуществить с помощью мягких импульсов. Перенос поляризации между гомоядерно связанными спинами и Сд может иметь место в случае, когда два вектора намагниченности, связанные со спином, действующим как источник переноса поляризации (напримф С ), располагаются антипараллельно вдоль одной из поперечных осей ( л -ось, например) до применения жесткого импульса (скажем, т1/2 [С, у]), обычно используемого для наблюдения всего ЯМР-спектра. Если таким образом удается генерировать населенности, то наблюдаемый сигнал, возникающий от С , по-видимому, будет представлять собой мультиплет с интенсивностями резонансных линий 0 2, составленный из двух частей, - обычного дублета 1 1 , возникающего от разности в населенности Сд, и 1 1 сигнала поляризационного переноса, возникающего от разности в населенности С . [c.27] На рис. 5 показаны изменения в разности относительных фаз компонент дублетного сигнала С, наблюдаемого от метильной группы обогащенного этилиодида после приложения мягкого импульса (1 -25 мс в резонансе) при варьировании длительности импульса. [c.27] Следует отметить, что для импульса длительностью 19 мс (135° в резонансе) две компоненты дублета находятся строго в противофазе и отличаются по фазе на 90° относительно сигнала немагнитного изотопа. Отметим, что наблюдение -2 0 мультиплета (случай с) и его превращение в 0 2 мультиплет, согласно случаю d, хорошо согласуется с расчетными данными. Поэтому результатом сложения спектров для случаев с и является 1 -1 дублет с полным подавлением центральной компоненты, возникающей от необогащенного вида образца. Чередование фаз начального мягкого импульса от 0 (С, + j ) к 0 (С, - х) также вызывает фазовое изменение наблюдаемого сигнала после С жесткого импульса (рис. 6). [c.28] Несмотря на описанные выше экспериментальные трудности, удалось зарегистрировать спектр ЯМР бутанола-2 с естественным обогащением ядер (рис. 7). [c.29] Для резонансного возбуждения бьш выбран углерод группы СН2. Подавление центральной компоненты, как и ожидалось, быстро улучшается при удалении от места приложения возбуждающего импульса. Близкая к месту приложения мягкого импульса группа 1-СН3 дает остаточный сигнал. Тем не менее, группа СН , связанная с гидроксильным углеродом, имеет константу = 37 Гц, а к 4-СН3 углероду -= 32,5 Гц. Все спектры регистрировались на частоте 50,4 МГц (модифицированный ЯМР-спектрометр фирмы Брукер ). [c.29] Эксперименты по переносу населенности, по-вндимому, дают ключ к решению задачи при условии, что существует механизм распространения возмущения населенности вдоль всей цепи. Кроме того, они обладают некоторыми характерными практическими преимуществами. Импульсные искажения приводят к появлению нежелательных поперечных компонент намагниченности, но их можно подавлять фазовым циклирова-нием, импульсными градиентами постоянного поля или введением коротких произвольных задержек. Поскольку для создания инвертированной населенности требуются лишь РЧ импульсы, нет необходимости в фазовой когерентности импульсов селективного возбуждения индивидуальных переходов. Вопрос сводится к тому, какой вид селективного возбуждения населенности практически доступен. [c.30] Это возмущение населенности можно наблюдать на частоте спина 5, прикладывая подходящий импульс чтения (рис. 8). [c.31] Это приводит к новой структуре, показанной на рис. 8, с. В этом случае импульс чтения обнаруживает антифазный дублет на резонансной частоте спина К. Следовательно, предлагаемая методика рекурсивна, так как если ввести в рассмотрение четвертый спин Q, то ZZZ-импyль , приложенный на центральной частоте мультиплета спина Я, переносит возмущение населенности к спину Q в виде члена 2R Q . Тем самым достигается распространение возмущения вдоль цепи четырех связанных спинов, а, в принципе, такое применение ZZZ-импyль oв может быть расширено до связанных спинов. [c.32] Концы цепи идентифицируются на основе химических сдвигов и величин констант связи. Для получения разностных спектров использовался эксперимент с начальным ZZ-импyль oм и инверсией фазы приемника. Резонанс 2-спина - антифазный дублет (дальнее расщепление за счет пассивных мета- и пара-связей), который является доминирующим резонансом, хотя остаются небольшие резонансы на частотах /-, 8- и Л-спи-нов. Эксперимент повторяется не менее трех раз. Сначала облучается 5-спин, затем К, и, наконец, вне резонанса оба спина 5 и Л. После этого амплитуда сигнала спина О уменьшилась на порядок, указывая на ослабление переноса через альтернативный пу гь I- R- Q или /- 5- Л или /— 2, включая слабые мета- и пара-связи. Эти паразитные переносы можно подавлять, используя полный импульсный цикл (см. табл. 1). [c.34] Одним из новшеств этих экспериментов является 27-импулъс, предназначенный для подготовки членов вида 2/,5 способом, подобным тому, как это делается в ШЕРТ-последовательности. [c.34] Вернуться к основной статье