Двумерные спектры

Рис. 8.24. Четыре типа формы линии, которые могут возникать в фазочувствительных двумерных спектрах.

Существует альтернатива спецпроцессору. Многие фирмы предлагают вместо него специальный быстродействующий процессор с плавающей запятой, поскольку для одного из основных применений, а именно, для построения двумерных спектров ЯМР мощности спецпроцессора не хватает. [c.51]

Фурье-преобразование (как и в одномерном случае) имеет действительную и мнимую части. Обычно вычисляют только действительную часть или модуль функции 5 ((0, (02). Интенсивности в двумерных спектрах имеют вид поверхностей, представленных как график функции двух переменных, т.е. напоминают изображение земной поверхности. Графически двумерные спектры представляют двумя способами. Первое представление - двумерная поверхность —дает наглядную картину 2М-спектра (рис.2.15). Второе представление выглядит как географическая карта, на которой линии уровня соответствуют сигналам одинаковой интенсивности (рис.2.16). Такое представление обычно используется при обработке двумерных спектров для того, чтобы избежать перекрывания слабых сигналов сильными. [c.89]

Рис.3.28. Наглядное представление двумерного спектра 2,3-ди-бромпропионовой кислоты, полученного по методу С05 -45 при двухквантовой фильтрации, (а) рассчитанный спектр, (Ь) -фрагмент, (с) - соответствующий экспериментальный спектр [3.20 .

Улучшение за счет дополнения нулями оказьшается лишь космети-ческ1тм, поскольку никакой дополнительной информации в спектре не прибавляется. Тем не менее часто оно полезно. При работе с одномерным спектром обычно применяют дополнение нулями в сочетании со специальными приемами увеличения разрешения для улучшения вида сложных мультиплетов (см. разд. 2.5.4). В двумерных экспериментах, где время регистрации иногда бывает слишком коротким, дополнение нулями часто с успехом используется для улучшения вида спектра по крайней мере по одной из координат. Несколько подробнее этот вопрос обсуждается в гл, 8, При регистрации двумерных спектров или в других случаях, когда оказывается неверным предположение о том, что ССИ спадает почти до нуля в течение /1 , нужна большая аккуратность для выполнения корректной аподизацш (см. ниже). [c.44]

МЕМ действительно имеет большие преимущества при обработке либо очень неполных данных, либо спектров, накопленных с коротким временем регистрации. Используя в этом случае преобразование Фурье, мы должны применять аподизацию. При этом какую бы взвешивающую функцию мы ни выбирали, она неизбежно будет уширять линии. Применяя МЕМ, мы подбираем модельный сигнал во временнбй области независимо от уровня шума, и проблема обрезания просто не возникает (рис. 2,23), Весьма возможио, что МЕМ окажется особенно полезным при обработке двумерных спектров, для которых часто используются довольно короткие времена регистрации [3]. Большинство современных спектрометров еще не оснащено программами для применения МЕМ нри обработке данных. Объем вычислений здесь больше, чем при использовании преобразования Фурье. Однако нет сомнений в том, что в скором времени такие программы станут доступными. [c.52]

Второй важный вопрос заключается в том, как правильно представлять результаты эксперимента OSY. Двумерный спектр можно представить как совокупность одномерных спектров (строк), смещенных относительно друг друга. Такое представление используется до сих пор для того, чтобы подчеркнуть природу данных. Но по мере того как растет сложность спектра, оно оказывается излишне громоздким, и интерпретация спектра может приводить к недоразумениям. Значительно более ясное представление о соотношении между диагональными н не-диагональнымн сигналами мы получим, если будем использовать контурную форму записи, точно таким же образом, как изображается на картах форма горного массива. В качестве иллюстрации на рис. 8.8 показаны в форме контурного представления те же самые данные, что и на рис. 8.7. Достаточно реальное представление о спектре можно получить, прописав только один нижний контур (что, кстати, и быстрее), а не несколько уровней, как изображено на рисунке. Нри этом представление об относительной высоте пика в той или иной степени можно составить по его величине (площади контура). Для работы со спектром OSY полезно иметь под рукой график обычного спектра, что позволит легче идентифицировать сигналы на диагонали. Для того [c.271]

Причина, почему я уделил столько времени этому, в общем все-такн техническому вопросу, состоят в том, что использование этих методов для квадратурного детектирования по Vj еще не достаточно широко распространено. В то же время широко распространена практика регистрации спектров с помощью тех процедур (о них пойдет речь ниже), в которых компоненты поглощения и дисперсии смешиваются сложным образом. Многие сложности н недостатки двумерной спектроскопии, характерные для альтернативного подхода к квадратурному детектированию по V,, отсутствуют в спектрах, полученных по одному из описанных выше методов. Поэтому следует ожидать, что они постепенно получат широкое распространение. Однако в момент написания преобладающее большинство спектров, приведенных в литературе, да и большая часть двумерных спектров в этой книге получены не таким способом. Сейчас, в переходный период, если вы сами являетесь пользователем спектрометра, у вас может появиться желание оснастить этими фазочувствительными методиками эксперимент OSY нлн другие двумерные эксперименты. Описанный здесь подход применим для любого двумерного эксперимента, в котором именно амплитуда сигнала модулируется как функция [c.287]

В тех случаях, когда сам по себе внд двумерного спектра не содержит прямой информации о фазе, остается единственная возможность попытаться изобрести и выполнить независимый калибровочный эксперимент. Для OSY простое решение заключается в проведении эксперимента для i, = О с использованием длительностей импульсов, несколько меньших, чем rt/2, с тем, чтобы регистрировать сигналы. Фазовые параметры этого спектра могут затем использоваться для коррекции по Vj. В других экспериментах может потребоваться совсем другой модельный спектр для получения фазовых параметров, что может оказаться нетривиальной задачей, поскольку требуемая фазовая коррекция зависит от точной длины некоторых относительно коротких временных интервалов. Этот вопрос обсуждается в работе [3], [c.295]

Из обсуждения этого вопроса следует, что разумно уменьшить число прохождений для каждого инкремента ij до абсолютного минимума. Есть два обстоятельства, когда это становится невозможным. На некоторых спектрометрах попытки использовать процедуру Y LOPS при циклировании фазы могут вызывать появление дополнительных артефактов на это следует обрапггь внимание инженера по обслуживанию приборов. Важно, что реальная чувствительность эксперимента может оказаться слинпсом низкой и потребуется дополнительное накопление. На первый взгляд может показаться, что для сильных сигналов будет достаточно ограничиться только четырьмя прохождениями на инкремент, но в действительности это не так. Мы ие должны забывать, что все сигналы ССИ по имеют вклады в окончательный преобразованный спектр. Первый нз описанных выше экспериментов содержит в общей сложности 2600 прохождений. Это не совсем эквивалентно регистрации одномерного спектра с таким же числом прохождений нз-за того, что, как упоминалось выше, для более поздних шагов по ty сигнал будет меньше, а также из-за того, что весь сигнал распределен в двумерном спектре по большему числу пнков, но тем пе менее чувствительность довольно высока. Для протонного эксперимента на современном спектрометре с большой рабочей частотой обычно достаточно нескольких миллиграммов вещества средней молекулярной массы для того, чтобы пользоваться минимальным числом прохождений. Если вы будете улучшать разрешение или попытаетесь регистрировать малые коистанты, то чувствительность быстро упадет, поскольку нужно будет накопить много спектров, да еще к тому же для больших значений ty. Это пример [c.303]

Шум в двух измерениях. Двумерные спектры содержат случайный шум, возникающий главным образом за счст тепловых шумов в датчике и начальных каскадах приемника. Он имеет ту же природу, что и шум в одномерном спектре, и в эксперименте OSY при наблюдении протонов становится значимым лишь при достаточно слабых сигналах в спектре. Значительно больше неприятных осложнений возникает из-за случайной интерференции сигиалов, зависяшей от способа проведения эксперимента, Поскольку интерферограммы, образующие координату ty, получаются как результат большой серии экспериментов, разнообразные нестабильности аппаратуры могут вызывать ложные модуляция сигнала. Представим, например, что произойдет, если импульсы, используемые для возбуждения сигнала, были ие всегда одинаковыми по длительности и ш интенсивности. Тогда амплитуда сигналов в период t будет меняться нежелательным для иас образом, приводя в итоге к появлению случайных частотных компонент по зтой координате. Аналогично этому появление ложной частотной модуляции может быть вызвано любой нестабильностью отношения поля к частоте, возникающей из-за недостаточной эффективности системы стабилизации, или если прибор подвергается внешним воздействиям. Этн эффекты, а также множество других [7], которых так много, что иногда кажется удивительным, что эксперимент вообще работает, приводят к явлению, называемому шумом по ty. [c.316]

Рис. 8.39. Схематический двумерный спектр АПР иАТЕ для последовательности систем АХ. Те части спектра, которые расположены снаружи от заштрихованных лииий, не могут содержать сигналов.

Рис, 8.40. Двумерный спектр INADEQUATE лимонена (7). Время регистрации по составляло 30 мс (256 инкрементов при спектральной полосе 9 кГц 128 прохождений на инкремент). Остаточные одноквантовые еи1 налы видны на линии Vi = 0. Поскольку X было подобрано для средней по величине константы С—С между алифатическими углеродами, два корреляционных пика за счет взаимодействия через двойную связь имели низкую интенсивность и не проявились на [c.335]

Рис.2.1б. Контурное представление двумерного спектра ЯМР НРг-протеииа. Линии уровней вычислены и построены исходя из двумерного спектра, показанного на рис.2.15.

Еслн мь1 проделаем то же самое для такого сильного ядра, как 41, то проблема чувствительности исчезает, но вместо нее возникают другие сложности [14]. Выбор задержки т в случае С прост для систем АХ ее оптимальное значение составляет l/4i (для сильносвязанных систем нужны несколько различающиеся значения, см. книгу [5]). Диапазон значений J для прямых углерод-углеродных констант относительно невелик (примерно 35-55 Гц). Для протонов, напротив, зависимость т от J оказывается более сложной нз-за того, что часто приходится иметь дело со сложными спиновыми системами, да н диапазон изменения констант спин-спинового взаимодействия оказывается шире (для сравнения, скажем, от 2 до 20 Гц). Другая проблема д.пя систем, содержащих более двух спинов, состоит в том, что двухквантовая когерентность при действии последнего импульса может перераспределяться по всем переходам в спиновой системе это усложняет интерпретацию каждой строки но Vi, соответствующей сигналам от пары связанных ядер. К счастью, этот недостаток может быть частично устранен в результате того, что последний импульс задается равным Зтг/4, а не л/2, что по аналогии с OSY-45 ограничивает большую часть перераспределения теми переходами, в которых участвующие ядра непосредственно формируют двухквантовую когерентность [14] (здесь термин непосредственно используется в прямом смысле, безотносительно связи между переходами). На рнс. 8.41 представлен протонный двумерный спектр INADEQUATE 2,3-дибромцропноиовой кислоты с завершающими импульсами л/2 и Зл/4. [c.336]

Рис. 8.41. Двумерные спектры INADEQUATE Н 2,3-дибромпропионовой кислоты с варьированием угла последнего (или считывающего ) импульса. Пики, возникающие в результате нежелательного переноса намагниченности к пассивным спинам, помечены стрелками на левом спектре.

Рис. 8.43. Схематическое представление двумерного спектра INADEQUATE, такое, как на рис. 8.39, но с заведомым отражением по Vj. Это не вносит никакой неоднозначности.

Устройство диспергирующих систем подобно уже описанным для атомно-эмиссионной спектрометрии (разд. 8.1). Большинство производимых систем ААС основаны па одноэлементном определении. Для выбора линий используют, следовательно, монохроматор на основе вращающейся плоской решетки. Недавно были разработаны системы с одновременным многоэлемент-ным определением, использующие полихроматор на основе решетки эшелле 79 штрих/мм с применением дисперсии на скрещенных пучках для получения двумерных спектров. [c.48]

Двумерная (2D) спектроскопия ЯМР 5шляется новым поколением экспериментов ЯМР. В то время как одномерный спектр имеет одну частотную ось, абсциссу, и интенсивности, отложенные по ординате, в двумерном спектре обе оси, абсцисса и ордината, являются частотными, а интенсивности отложены по аппликате. Далее мы сначала обсудим 20-спектры, в которых химические сдвиги протонов по обеим осям коррелируют друг с другом. Этот метод известен как H,H- OSY (из корреляционной спектроскопии). Ниже мы узнаем о видах информации, которые можно получить из 2В-спектров, в которых коррелируют химические сдвиги ядер Н и С это метод гетероядерной Н, С-корреляционной спектроскопии, или H, - OSY. Не вдаваясь в теорию, мы можем сравнить результаты, получаемые в обоих методах, и понять, как нужно анализировать эти спектры. [c.249]

Двумерный обменный ЯМР-спектр был получен на спектрометре XL-100/15-620/L-100 Varian. Для того, чтобы осуществить MUSEX последовательность, в лаборатории Ростовского НИИФОХ было разработано программное обеспечение для 620/L-100 миникомпьютера. Программа разработана для проведения 2М обменных экспериментов с мультиплетно-селективными импульсными последовательностями и двумерным Фурье-преобразованием. Были получены двумерные спектры для 128 значений /, в диапазоне от 0,002 до 0,256 с шагом 0,002 и с = 0,1 с. При этом использовалась трехимпульсная последовательность [c.109]

В двумерном спектре, снятом в режиме СОЬОС, наблюдается кросс-пик между углеродным атомом С(5) (69,1 м.д.) и протонами при углеродном атоме С(15) (26,3 м.д.), что доказывает внедрение этоксикарбонилметилена по связи 0(1)-С(2) исходного 1,3-диоксолана 4. [c.9]

Развитие двумерной спектроскопииЯМР (2М-ЯМР) открыло новые возможности для развития разнообразных биологических приложений ЯМР. В принципе каждая серия экспериментов, в которых наряду с интервалом времени детектирования 2 варьируется второй параметр, например длительность периода эволюции (рис.2.14), представляет собой двумерный ЯМР. Примером такого эксперимента является серия одномерных спектров, характеризующих некую химическую реакцию, которые измеряются последовательно через определенный промежуток времени (. Если по одной из осей откладывать значения времени Г1, а по другой выписывать спектры, регистрируемые в эти моменты времени, то получим двумерный спектр. Такого рода двумерная спектроскопия известна с момента открытия метода ЯМР. [c.87]

РИС.2ЛЗ. Двумерный спектр ЯМР НРг-протеина в виде поверхности (графика функции двух переменных). Спектр НРг-протеина Staphylo o us aureus. На рис. изображен каждый второй спектр в матрице данных 512x512 точек. На рис. приведены абсолютные значения спектра, хотя обычно сигнал состоит из положительной и отрицательной частей. [c.90]

Отнесение резонансных линий к определенному типу аминокислот основывается на том, что в аминокислотных остатках большинство протонов связаны между собой косвенным спин-спиновым взаимодействием. В то же время спин-спиновое взаимодействие между протонами двух соседних аминокислот очень слабое, поскольку между ближайшими парами протонов На-протоном и амидным, имеются четыре связи (см. рис.3.3), т.е. каждый аминокислотый остаток протеина можно рассматривать как изолированную спиновую систему. Так что для каждой аминокислоты имеет место типичная картина спин-спинового взаимодействия, наблюдаемая в двумерных спектрах ЯМР. Рис.3.25 дает схематическое представление о косвенном спин-спиновом взаимодействии для валинового остатка, соответствующее методам OSY и R T. Такая же картина должна наблюдаться и в реальном экспериментальном спектре (рис.3.26). Интерпретация спектра осложняется не только тем, что неизвестны точные значения химических едвигов для искомых резонансных линий, но и тем, что не может быть проведено надежное отнесение отдельных кросс-пиков в спектре. Это может быть также связано и со слишком большой шириной резонансных линий кросс-пиков, так как уширение линий сопровождается также уменьшением их амплитуды, и часто рассматриваемые линии сливаются с фоном. Поскольку ширины линий, которые в основном определяются временем поперечной релаксации и скоростью химического обмена, заранее неизвестны, то отсутствует уверенность в том, что проведено правильное отнесение линий. Особенно существенно на отнесении линий сказывается ширина линий в спектрах, полученных по методу OSY, в которых пики в подспектре расщепляются на пики с отрицательными и положительными знаками, так что полный интеграл пиков кросс-мультиплета равен нулю. Чем больше ширины линий, тем менее заметны эти линии в спектре. Это проявляется тем нагляднее, чем ближе располож ены одна к другой линии различных знаков, что пршсходит в том сл уча е, [c.132]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология