Кореляції через один зв'язок

Методи для встановлення зв’язаності гетероатомів базуються на фундаментальній ідеї перенесення поляризації від протона до атома вуглецю. Це фізичне явище ми вже використовували раніше в розділах, що були присвячені редагуванню одномірних вуглецевих спектрів, зокрема, в методі, 1D INEPT (Розділ 4.15). Згадаємо, що імпульсна послідовність INEPT з рефокусуванням здійснює перенесення населеності протонів (поляризацію) на зв'язані з ними ядра вуглецю шляхом одночасної подачі на обидва ядра 90^о імпульсів після того як гетероядерне розщеплення на протонах еволюціонує на протязі періоду D1 і його компоненти набудуть антипаралельної орієнтації. Внаслідок такого перенесення компоненти вуглецевої намагніченості перебувають в протифазі. Тому їхню еволюцію подовжують на період D2 до моменту збігу векторів. У цей час включається декаплер на протонах і записується вуглецевий СВІ (Рис. 6.52а; тут 180^о імпульси в середині D1 і D2, що усувають еволюцію хімічних зсувів, для простоти опущені). Для одержання двомірного кореляційного експерименту безпосередньо після первинного збудження протонів і перед кроком перенесення поляризації додається змінний період еволюції t₁. Таким чином, ефективність переносу поляризації, виявляється залежною від частот протонних хімічних зсувів. Тому, сигнал ¹³С, що детектується, модулюється частотами протонних хімічних зсувів як функція t₁ (Рис. 6.52б). Одночасно еволюціонують розщеплення ¹Н-¹Н і ¹Н-¹³С. Це приводить у вимірі f₁ як до гомоядерних, так і до гетероядерних розщеплень, які значно знижують інтенсивності сигналів. Видалення зі спектра кореляцій, що пов'язані з ¹Н-¹³С можна здійснити рефокусуванням ¹J_CH під впливом 180^о вуглецевого імпульсу у середині t₁ (найчастіше з цією метою використовується складений імпульс, Рис. 6.52б).

Рис. 6.52.(a) Експеримент 1D INEPT з рефокусуванням. Показаний у спрощеній формі. Рефокусуючі імпульси в центрі D₁ і D₂ для ясності не показані. 2D експеримент по кореляції зсувів (HETCOR) (б) отриманий з INEPT додаванням періоду еволюції t_1. У такий спосіб здійснюється кодування протонних хімічних зсувів перед кроком перенесення поляризації. 180° імпульс на вуглеці в центрі t₁ рефокусує еволюцію гетероядерних розщеплень, які потім видаляються за допомогою декаплінгу на вуглеці у вимірі f₁.

Внаслідок того, що в період t₁ відбувається еволюція не тільки розщеплень СН, антифазна намагніченість, яка необхідна для перенесення поляризації, може бути досягнута тільки відповідним підбором періоду D₁. Тому період D₁ ретельно оптимізується для того, щоб дотримувалася умова D₁ = 1/2¹J_CH, як це раніше робилося в методиці INEPT. Типове значення D₁ становить 3,5 мс. У результуючому спектрі виникають кроспіки, що відповідають кореляціям вуглецевих хімічних зсувів у вимірі f₂ і протонних зсувів у вимірі f₁, розщепленим через гомоядерні взаємодії. На Рис. 6.53 наведено частину протон-вуглецевого кореляційного спектру паладієвого комплексу 6.13. Незважаючи на сильне переповнення спектра в області ароматики, вуглецеві зсуви повністю розділяються, проявляючи всі кореляції (слід зазначити, що деякі сигнали уширені внаслідок утруднення динамічних процесів, а деякі – розщеплюються на ядрах фосфору).

6.13

Рис. 6.53.Ароматична область спектра ¹³C-'Н HETCOR (500 MГц) в абсолютних значеннях комплексу паладію 6.13.2K t₂ точок даних були зібрані для 256 t₁ інкрементів по 128 сканів у кожному для вікна 40 x 2.6 м.ч. Обробка даних в обох вимірах проводилась за допомогою функції незсунутогоо синусоїдального дзвона та нульового заповнення. Цифрове розділення було 2.5 і 5.0 Гц/точку в f₂ і f₁ відповідно.

Схема на Рис. 6.52б широко використовується для одержання кореляційних спектрів з абсолютними значеннями сигналів. Її називають HETCOR або hetero-COSY. Перетворення послідовності в більш доцільний фазочутливий еквівалент вимагає введення повторних імпульсів 180^о (¹Н,¹³С) у середині як D₁ так і D₂. При цьому видаляється еволюція хімічних зсувів цілком так само, як і в експерименті INEPT з повним рефокусуванням. На додаток до цього застосовується фазове циклування 90^о імпульсу методом Стата або TPPI, що використовується в кроці перенесення поляризації. Придушення аксіальних піків досягається альтернуванням фази фінального протонного імпульсу і приймача (це еквівалентно тому як в INEPT придушуються намагніченості спіну Х). Як і в INEPT, редагування фазочутливого спектру можливе шляхом вибору величини рефокусуючого інтервалу D₂. Наприклад, установка D₂ = 1/1,5J_CH дає спектр, у якому інвертовані сигнали груп СН₂. Для рутинного використання застосовують D₂ = 1/3J_CH (типове значення 2,3мс для ¹Н-¹³С), при якому сигнали всіх протонованих атомів вуглецю мають позитивний знак.

Оскільки використовується перенесення поляризації, інтервал між сканами визначається часом відновлення намагніченості протона, що релаксує найбільш швидко. Проміжок між сканами повинен бути не меншим за 1,3 Т₁. Розділення у протонному вимірі для рутинних спектрів може бути досить низьким, оскільки зазвичай не виникає потреби в повному розділенні протонних мультиплетів, а також тому, що гомоядерні розщеплення перебувають у фазі і не впливають на зменшення амплітуди сигналу. Тому цифрове розділення у вимірі f₁ може бути близьким до 10Гц/точка, що відповідає невеликій кількості інкрементів.