פענוח 2D של דיטרטבוטלבזו[g]כריסן

כאן אנו מפענחים את ספקטרומי התמ"ג 1H ו-13C של מולקולה דוגמא: 12,14-דיטרטנוטילבנזו[g]כריסן (תרשים 1) ב-THF-d8. המולקולה הנבחרה נותנן ספקטרה מורכבים של 1H ו-13C-NMR וטכניקות 2D הם אידיאליים עבור הפענוח שלה.

תרשים 1. מבנה מולקולרי של 12,14-דיטרטנוטילבנזו[g]כריסן

12,14-דיטרטנוטילבנזו[g]כריסן

פענוח חלקי אפשרי בלי להזדקק לשיטות 2D. הספקטרום תמ"ג 1H (תרשים 2) מראה שני שיגנלים גדולים באזור מתיל אליפטי (0.7-2 חל"מ) עם אינטגרלים של תשעה התואמים טרטבוטילים. אפשר להמשיך הלאה ולהגיד כי הפרעה סטרית עושה את הסיגנל ב-0.92 חל"מ היא מעט רחבה יותר (עקב רלקסציה מהר יותר) וזה מסיט אותו להיסט כימי נמוך יותר מהטרטבוטיל השני. לכן הסיגנל ב-0.92 חל"מ מתאים ל-tbu14 ואילו הסיגנל ב-1.40 חל"מ מתאים ל-tbu12.

תרשים 2. ספקרטום פרוטון של 12,14-דיטרטנוטילבנזו[g]כריסן ב-THFd8

ספקרטום פרוטון של 12,14-דיטרטנוטילבנזו[g]כריסן

ניתן לקבל פענוח חלקית באזור הארומטי (תרשים 3) באמצעות צורות צימוד. לכל טבעת יש קבוצה משלו של פרוטונים. בהתעלמות מצימודים קטנים, ארוכי טווח (יותר משלושה קשרים), אזור זה צפוי להכיל שתי קבוצות של ארבעה פרוטונים (H1 ל-4 ו-H4 ל-8). כל קבוצה מורכבת משני פרוטונים עם צורת AX (H1, 4, 5 ו-8), ושני פרוטונים עם צורה AXY (H2, 3, 6 ו-7). יש קבוצה של שני פרוטונים AX (H9 ו-10) ואת שני פרוטונים אחרים (H11 ו-H13) כי צפויים להציג רק צימוד ארוך טווח.

תרשים 3. אזור ארומטי של ספקרטום פרוטון של 12,14-דיטרטנוטילבנזו[g]כריסן ב-THFd8

אזור ארומטי של ספקרטום פרוטון של 12,14-דיטרטנוטילבנזו[g]כריסן

שני הדובלטים ב-7.76 ו-8.32 חל"מ (באדום בתרשים. 4) מראים תןפעה ברורה של גגות AB והיעדר צימוד ארוך הטווח שמצביע על כך שהם בקבוצה נפרדת. לכן הם מתאימים H9 ו-H10 אבל לא נוכול להגיד מי הוא מי. נותרו ארבעה דובלטים מסוג AX ב-8.17, 8.54, 8.56 ו-8.62 חל"מ של מי מהם אלה שב-8.54 ו-8.56 חל"מ חופפים. יש גם ארבע טריפלטים (AXY) ב-7.34 ו-7.44 חל"מ וחופפים ב-7.55 ו-7.59 חל"מ. אפקט הגגות מראה בבירור כי שלטריפלטים ב-7.34 ו-7.44 חל"מ הם מצמידים ישירות כמו גם את שני האחרים. כל אחד מהמולטיפלטים מסוג AXY הוא מצומיד למולטיפלט AX אבל לא ניתן להגיד אילו משום שקבועי הפיצול שלהם הם דומים כל כך. ובכל זאת, יש רמז לפיצולים מסדר שני אסימטריים (בנוסף לצימודים לאורך טווח סימטריים) על דובלטים ב-8.56 ו-8.62 חל"מ. הדבר מצביע על כך שהם מצמודים אל הטריפלטים החופפים ב-7.55 ו-7.59 חל"מ. עם זאת, עדיין לא ידוע לאיזה טבעות קבוצות ירוק וכחול שייכות. הנותרים הם שני דובלטים עם צימוד ארוכי טווח (המוצג בתרשים 4 בצהוב) ב-7.59 חל"מ (הטריפלטים מסוג AXY החופפים) ו-7.86 חל"מ הם H11 ו-H13, אבל שוב, לא ניתן לדעת מי הוא מי זהו ככל שפענוח סביר  1D של הספקטרום 1H ליכול להגיע.

תרשים 4. אזור ארומטי של ספקרטום פרוטון צבעוני של 12,14-דיטרטנוטילבנזו[g]כריסן ב-THFd8

אזור ארומטי של ספקרטום פרוטון צבעוני של 12,14-דיטרטנוטילבנזו[g]כריסן

ניתוח נוסף של ספקטרום פרוטון דורש ניסיונות 2D. ניתן להשתמש בניסונות COSY ו-TOCSY כדי לאשר את הפענוך הראשוני של קבוצות פרוטון COSY תיתן קצת יותר מידע קישוריות. עם זאת, עבור מולקולה זו, NOESY או ROESY נותנים את הקישוריות המלאה כולל בין הקבוצות וכולל את כל המידע שניתן להשיג מ-COSY ו-TOCSY. הפענוך ממשיך כאן באמצעות ניסוי NOESY (תרשים 5) ואילו היישום של COSY, TOCSY ו-ROESY למולקולה זו נדון במקום אחר.

תרשים 5. ספקרטום NOESY 12,14-דיטרטנוטילבנזו[g]כריסן ב-THFd8

ספקרטום NOESY של 12,14-דיטרטנוטילבנזו[g]כריסן

האזור ארומטי (תרשים 6) של הספקטרום מראה התאמות דרך שלושה קשרים הכוללות התאמות מסוג COSY (באמצעות קשר) במופע פיזורי וסיגנלים במופע שלילי טהור עבור המתאמים בין מערכות הטבעת. אלה יכולים לשמש לקביעת שכינות הפרוטונים. לדוגמה הפרוטון ב-8.17 חל"מ הוא ליד הפרוטון ב-7.34 חל"מ על אותו טבעת (ראה תרשים 7 עבור ול-NOESY המקודד בצבע לפי הטבעות, תרשים 8), עובדה שלא ניתן לקבוע בקלות מן הספקטרום ה-1D. הפרוטון 8.56 חל"מ היא על הטבעת ליד הסיגנל ב-8.32 חל"מ, עובדה שלא ניתן לקבוע מהספקטרום ה-1D או ה-COSY. זה מראה שהפרוטון ב-8.56 חל"מ הוא בקבוצה של ארבעה פרוטונים ליד קבוצה של שני פרוטונים. המקרה היחיד במולקולה זו הוא ההמאתה בין H8 ו 9 אשר ידועים עכשיו להיות ב-8.56 ו-8.32 חל"מ.

תרשים 6. אזור הארומטי ספקרטום NOESY של 12,14-דיטרטנוטילבנזו[g]כריסן ב-THFd8

אזור ארומטי של ספקרטום NOESY של 12,14-דיטרטנוטילבנזו[g]כריסן

ניתן להמשיך לפי הקישוריות, אנחנו יכולים לשייך H10 כ-7.76 חל"מ, H11 כ-7.60 חל"מ ו-H13 כ-7.86 חל"מ. בכיוון ההפוך, H7 הוא ב-7.59 חל"מ, H6 ב-7.55 חל"מ, H5 ב-8.62 חל"מ, H4 ב-8.54 חל"מ, H3 ב-7.44 חל"מ , H2 ב-7.34 חל"מ ו-H1 ב-8.17 חל"מ.

תרשים 7. אזור הארומטי ספקרטום NOESY של 12,14-דיטרטנוטילבנזו[g]כריסן ב-THFd8שמראה קישוריות והפרדה לארבעה קבוצות הפרוטונים לפי צבעים

אזור ארומטי של ספקרטום NOESY של 12,14-דיטרטנוטילבנזו[g]כריסן צבעוני

תרשים 7. המבנה של 12,14-דיטרטנוטילבנזו[g]כריסן ב-THFd8שמראה קישוריות והפרדה לארבעה קבוצות הפרוטונים לפי צבעים

של 12,14-דיטרטנוטילבנזו[g]כריסן צבעוני

כל שנותר הוא להקצות את טרטנוטילים. tbu14 ב-0.92 חל"מ מותאם עם H1 ו-13 בעוד ש-tbu12 ב-1.40 חל"מ מותאם עם H11 ו-13 בספקטרום ה-NOESY (תרשים 9) שמאשר את הפענוך הקודמ.

תרשים 9. אזור הטרטנוטיל ספקרטום NOESY של 12,14-דיטרטנוטילבנזו[g]כריסן ב-THFd8

אזור הטרטנוטיל של ספקרטום NOESY של 12,14-דיטרטנוטילבנזו[g]כריסן

ספקטרום הפחמן (תרשים 10) מראה 26 סיגנלים בנוסףלמולטיפלטים של הממס, THF, (ב-66.36 ו-24.18 חל"מ). תחת איסוף הרגיל (ללא לשהיה רלקסציה ארוך למדי) ועבוד עם פוקציה חלון מעריכי עם הרחבה של הרץ אחד) לעיבוד בתנאים כפי שמוצג בתרשים 10, הפחמנים המחוברים פרוטונים להופיע גבוה יותר מאשר לאלה שאינם קשורים פרוטונים.

תרשים 10. ספקרטום פחמן של 12,14-דיטרטנוטילבנזו[g]כריסן ב-THFd8

ספקרטום פחמן של 12,14-דיטרטנוטילבנזו[g]כריסן

עם זאת, במקרה זה ניתן לעבד את הספקטרום עם 0.1 הרץ הרחבה מאחר שלסיגנלים יש זמני רלקסציה ארוך, משום שההדוגמהתחת ואקום (ללא חמצן כדי לגרום לתגובה פאראמגנטית) בממסים עם צמיגות נמוכה. בתנאים אלה, פחמנים לא מחוברים לפרוטונים אינם בהכרח מופיעים נמוך יותר מאשר אלה שכן מחוברים, אך מופיעים צרות הרבה יותר בגלל רלקסציה איטית יותר (תרשים 11).

תרשים 11. חלק מספקטרום פחמן של 12,14-דיטרטנוטילבנזו[g]כריסן ב-THFd8 שמראה את ההבדל בין פחמנים המחוברים לפרוטון ובין אלה שלא

חלק מספקרטום פחמן של 12,14-דיטרטנוטילבנזו[g]כריסן

הטרטבוטילים מופיעות באזור האליפטי (פחות מ-100 חל"מ). שתי סיגנלים הגבוהים יותר ב-32.62 ו-30.56 חל"מ שייכים למתילים והשני שני הסיגנלים הנותרים ב-34.24 ו-28.94 חל"מ שייכים לפחמנים רביעוניים. ההשפעה של הפרעה סטרית המשפיעה על היסט כימי פרוטון לא עושה כזה הבדל גדול בהיסט כימי של פחמן יחסית מתחום גדול של היסט כימי 13C כך שלא ניתן לסמוך עליו כסימן. עם זאת, שיעור רלקסציה מהר בא לידי ביטוי בסיגנל רחב יותר של פחמן 0.7 הרץ tbuMe14 ב-32.61 חל"מ לעומת 0.5 הרץ tbuMe12 ב-30.56. חל"מ. הסיגנלים טרטבוטילים הרביעוניים ב-34.24 חל"מ ו-38.94 חל"מ אינם מושפעים באופןמשמעותי על ידי הפרעה סטרית ולא ניתן לשייך אותם מהרלקסציה שלהם.

את הסיגנלים הנותרים בין 119 ל-150 חל"מ הם כולם ארומטיים וניתן להפריד בין אלו הקשורים לפרוטון מאלה שאינם קשורים (תרשים 12). אין אפשרות אמינה לפנך יותר את ספקטרום הפחמן החד-מימדי. (שימו לב להסיגנל ב-125.80 חל"מ הוא למעשה שני סיגנלים, אחד ב-125.78 חל"מ לא היו מופרדים על ידי בורר הסיגנלים האוטומטי.)

תרשים 12. חלק הארומטי של ספקטרום פחמן של 12,14-דיטרטנוטילבנזו[g]כריסן ב-THFd8

חלק ארומטי של ספקרטום פחמן של 12,14-דיטרטנוטילבנזו[g]כריסן

ספקטרום ההתאמה לטווח קצר (חד-קשרי) 1H-13C (HSQCSI) (תרשים 13) מפריד באופן ברור בין האזורים האליפטי והארומטי. מן הספקטרום ה-1H, הפחמנים הצמודים לפרוטון בספקטרום ה-13C שויכו, החל מהטרטבוטילים . הפענוך שלהם מאשרת את ההנחה כי tbu14 נותן סיגנל רחב יותר מ-tbu12.

תרשים 13. ספקטרום 2D HSQCSI של 12,14-דיטרטנוטילבנזו[g]כריסן ב-THFd8

HSQCSI של 12,14-דיטרטנוטילבנזו[g]כריסן

ההפרדה של 13C הוא הגורם המגביל בספקטרום לעיל (תרשים 13). ניתן לפתור את הבעיה באמצעות איסוף ספקטרום בטווח מוגבל בציר 13C (תרשים 14). עם זאת, הסיגנלים שנופלים מחוץ לאזור הנבחר מקופולים, הם לא בפאזה, ייתכן שלא יופר צימוד לגמרי בכיוון אופקי ויש רגישות מופחתת. עם זאת, ההפרדה בכיוון (f1) אנכי הוא שופר באופן דרמטי ללא הארכת זמן האיסוף.

תרשים 14. ספקטרום 2D HSQCSI של 12,14-דיטרטנוטילבנזו[g]כריסן ב-THFd8 שנאסף אבור אזור פחמן מוגבל

HSQCSI חלקי של 12,14-דיטרטנוטילבנזו[g]כריסן

ניתן להשתמש באזור ארומטי (תרשים 15) לאחר מכן כדי לפענח את כל הפחמנים הקשורים לפרוטון. ניתן למדוד את קבועי הצימוד החד-קשריים 1H-13C באמצעות HSQC מצומד לפרוטון (תרשים 16).

תרשים 15. אזור ארומטי של ספקטרום 2D HSQCSI של 12,14-דיטרטנוטילבנזו[g]כריסן ב-THFd8

HSQCSI חלקי של 12,14-דיטרטנוטילבנזו[g]כריסן

תרשים 16. ספקטרום 2D HSQCSI של 12,14-דיטרטנוטילבנזו[g]כריסן ב-THFd8 מצומד לפרוטון

HSQCSI חלקי של 12,14-דיטרטנוטילבנזו[g]כריסן

זה משאיר את פחמנים שאינם מחוברים ישירות לפרוטונים שלא פענחו. עבור זה משתמשים בהתאמה ארוכת טווח ‎1H-13C‏ ‎(HMBC)‏ (תרשים 17).

תרשים 17. ספקטרום 2D HMBC של 12,14-דיטרטנוטילבנזו[g]כריסן ב-THFd8

HMBC של 12,14-דיטרטנוטילבנזו[g]כריסן

הספקטרום (תרשים 18) מראה בעיקר התאמות דרך שלושה קשרים יחד עם התאמות חלשות יותר דרך שניים וארבעה קשרים. רוב ההתאמות דרך קשר אחד מדוכאים אבל ניתן לראות אותם כדובלטים על מתילי הטרטבוטילים. מספר הקשרים הסביר הוא אחד הפרמטרים המשמשים לפענח את הספקטרום. התאמות דוקשריות נותנים את השיוך הנכון של tbu12q -34.24 חל"וםאףמn -ו tbu14q ב-38.94 חל"מ בעוד שהתאמות שלוש-קשריות משייכות את C12 ו-14 ל-149.20 ו-147.27 חל"מ, בהתאמה. יתר ההתאמות מוצגים בטבלה 1 ופענוח נעשה כך ההתאמות השלוש-קשריות נשמרים הכי חזקים בעת שנעלמים הכי פחות ההתאמות שלוש-קשריות.

תרשים 18. החלק הארומטי של ספקטרום 2D HMBC של 12,14-דיטרטנוטילבנזו[g]כריסן ב-THFd8

החלק הארומטי של  HMBC של 12,14-דיטרטנוטילבנזו[g]כריסן

טבלה 1. טבלת התאמה של ספקטרום ה-HMBC של 12,14-דיטרטנוטילבנזו[g]כריסן שמראה את מספר הקשרים לכל התאמה: שחור לחזק, כחול לחלש ואדום ללא נראה

C/H12 345 678 91011 tbu1213 tbu14
1 3
2 3
33
43
4a3 33
4b 3 33
5 3
6 3
7 3
8 3
8a 3 3 3
8b 3 23
9
10 3
10a 3
11 3 33
12 2
tbu12q 3 33
tbu12Me
13 3
14 3
tbu14q 32
tbu14Me 3
14a 33 3
14b3 3
14c 3

סוף סוף יש לנו את הפענוח המלה של 12,14-דיטרטנוטילבנזו[g]כריסן.

טבלה 2. היסטים כימיים וקבועי צימוד של 12,14-דיטרטנוטילבנזו[g]כריסן שהושג מ-HSQC, HMBC והיסטים כימיים של פרוטן

מספר אטוםδH/חל"מ δC/חל"מ1JCH/הרץ
18.17128.93159.2
27.34125.80160.8
37.44125.78160.8
48.54122.92157.5
4a127.56
4b129.68
58.62122.38157.5
67.55126.18160.8
77.59126.84159.2
88.56123.52157.5
8a134.13
8b127.22
98.32119.77160.8
107.76128.19159.2
10a129.74
117.60120.62159.2
12147.27
tbu12q34.24
tbu12Me1.4030.56124.7
137.86126.67151.0
14149.20
tbu14q38.94
tbu14Me0.9232.61126.3
14a124.43
14b128.03
14c133.82

חזרה לראש העמוד

12,14-דיטרטנוטילבנזו[g]כריסן, השתמשו בשירות התמ"ג שלנו, תמ"ג דו-מימדי, שיטות תמ"ג, חזרה לדף הבית

©Roy Hoffman, The Hebrew University, Revised 2010-11-22T12:37+02