פרוטון-פרוטון NOESY ו-EXSY

¹H-¹H NOESY (תופעת אוברהאוזר גרעינית) ו-EXSY (ספקטרוסקופית חילוף) הם אותו ניסוי המשמשים למטרות שונות. NOESY שימושי לקביעת איזה סיגנלים נבועים מפרוטונים קרובים זה לזה במרחק, גם אם הם לא קשורים. ספקטרום NOESY באמצעות התאמות דרך חלל באמצעות רלקסציה ספין-בסריג. NOESY גם מזהה חילוף כימי קונפורמצי. זה נקרא EXSY כאשר נעשה שימוש למטרה זו.

אנו משתמשים בסדרת פולסים NOESY רגיל או משופר בגרדיאנט (תרשים 1) כפי שהם נותנים תוצאות דומות מאוד. פשוט לא להפעיל גרדיאנטים לקבל סדרת פולסים רגילה. זמן הערבוב (t_m) צריך להיות בין חצי T₁ ו-T₁ להשיג רגישות טובה עבור פענוך ספקטרלי על ידי NOESY. עם זאת, עבור NOESY כמותי, נדרשים זמן ערבוב קצר והשהיית רלקסצייה ארוכה. עוצמת הסיגנל יחסית לחזקות השישי ההופכי של המרחק בין האטומים, I µ 1/r⁶. השוואה בין אינטגרלים של סיגנלי ההתאמה ב-NOESY כמותי משמש כמדד של המרחק בין פרוטונים. EXSY כמותי משמש כדי לחשב את מהירות החילוף של שניים או יותר גרעינים. הרגישות של NOESY הוא גדל עם זמן רלקסצית האורך או על בבחירתממס עם צמיגות נמוכה כגון אצטון-d₆ ו/או הסרת חמצן מומס מן המדגם.

תרשים 1. סדרת פולסים עבור NOESY עם גרדיאנטים

הספקטרום NOESY כפי שמוצג בתרשים 2 עבור אתילבנזן (תרשים 3) מכיל סיגנלים אלכסוניים והתאמות. האלכסון מורכב מהספקטרום ה-1D. סיגנלים של התאמה נובעים מפרוטונים קרובים בחלל. כל הסיגנלים הרצויים הם במופה טהורה, או חיובית או שלילית. הסיגנלים חיוביים עבור מולקולות קטנות ממסים לא צמיגים או שלילית עבור מולקולות גדולות מאוד או ממיסים מאוד צמיגה יחסית אלכסונית שלילית. באופן עקרוני צריכים לצייר את האלכסון שלילי אבל נהוג לצייר את אלכסונית חיובי. כאן, אנחנו מציירים אצ האלכסון חיובי.

תרשים 2. 2D NOESY של אתילבנזן

תרשים 3. מבנה של אתילבנזן

אתילבנזן לא nמראה התאמות חזקות. ההמתאמה בין H1' ו-H2' ב-2.65 ו-1.24 חל"מ היא בעיקר מסוג COSY. המתאמות דרך חלל חלשות בהרבה מופיעה בין H1' ו-H2 ב-2.65 ו-7.20 חל"מ. עבור מולקולות בגודל בינוני, ההתאמות עלולות להיות בעוצמה אפס ובמקרה זה ספקטרום ROESY יהיה רגיש יותר מאחר שכל הסיגנליםה- ROE חיוביים תמיד. סינלי חילוף שליליים באופן עקרוני אך מצויירים חיוביים כפי הנהוג. סיגנלי סרק מסוג COSY (תרשים 4) מופיעים בהמתאמות דרך קשרים. סיגנלי COSY הם במופה פיזור ואנטי-פאזה ועשויים להיות משולב עם סיגנל NOESY במופע טהור. בנוסף, סיגנלי סרק (תרשים 5) מופיעים גם בספקטרום כפסים אנכיים (הפרעות ורעש f₁) ולאורך 'V' הפוך. סיגנלי סרק אלה הם רק לעתים נדירות באותו מופע עם הסיגנלים הרצויים ומופיעים במקומות ספציפיים.

תרשים 4. התאמה פיזורית מסוג COSY בספקטרום NOESY של אתילבנזן

תרשים 5. סיגנלי סרק ב-NOESY של אתילבנזן

לדוגמה, ב-12,14דיטרטנוטילבנזו[g]כריסן (תרשים 6), רק ניתוח חלקי של הספקטרום ה-¹H-NMR רגיל אפשרי. NOESY (תרשים 7) מספק מידע נוסף על קישוריות המאפשר פענוך מלא המבוססת על ההתאמות דרך החלל. כתוצאה מכך ספקטרום מראה התאמות אל הטרטבוטילים בין מערכות הטבעת ומאפשר פענוך מלא של ספקטרום הפרוטון.

תרשים 6. מבנה מולקורי של 12,14-דיטרטבוטילבנזו[g]כריסן

תרשים 7. 2D NOESY של 12,14-דיטרטבוטילבנזו[g]כריסן

האזור ארומטי של הספקטרום (תרשים 8) מראה התאמות דרך שלושה קשרים הכוללות מרכיב מסוג COSY במופע פוזורי וסיגנלים במופע טהורה שלילית להמאתות ביון הטבעות. ניתן להשתמש בם כדי לקבוע איזה פרוטונים שכנים. לדוגמה הפרוטון ב-8.17 חל"מ הוא ליד הפרוטון ב-7.34 חל"מ על אותו הטבעת, עובדה שלא ניתן לקבוע בקלות מן הספקטרום ה-1D. הפרוטון ב-8.56 חל"מ הוא על הטבעת ליד הסיגנל ב-8.32 חל"מ, עובדה כי לא ניתן לקבוע מן 1D או ספקטרום COSY. זה מראה את הפרוטון ב-8.56 חל"מ הוא בקבוצה של ארבעה פרוטונים ליד קבוצה של שני פרוטונים. המקרה היחיד מולקולה זו הוא מתאם בין H8 ו-9 אשר ידועים עכשיו להיות ב 8.56 ו-8.32 חל"מ בהתאמה.

תרשים 8. אזור הארומטי של 2D NOESY של 12,14-דיטרטבוטילבנזו[g]כריסן

בהמשך הקישוריות, אנחנו יכולים לשייך את 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, 7.44 חל"מ H3, H2 חל"מ 7.34 ו-H1 8.17 חל"מ. תרשים. 9 מציג את קישוריות NOESY בצבע לפי שיוך שלהם לכל טבעת (תרשים 10).

תרשים 9. אזור הארומטי של 2D NOESY של 12,14-דיטרטבוטילבנזו שמראה התאמה וחילוק לארבע קבוצות פרוטונים לפי צבע[g]כריסן

תרשים 10. מבנה מולקורי של 12,14-דיטרטבוטילבנזו[g]כריסן שמראה טבעות לפי צבע

כל שנותר הוא לשייך את הטרטבוטילים. ב-NOESY, ^tbu14 ב-0.92 jk"מ בקורלציה עם H1 ו 13 בעוד ש-^tbu12 ב-1.40 חל"מ בקורלציה עם H11 ו 13 (תרשים 11) המאשר את המשימה הזמנית של ספקטרום ¹H.

תרשים 11. אזור הטרטבוטיל של 2D NOESY של 12,14-דיטרטבוטילבנזו[g]כריסן