Nukleární magnetická rezonance
Inverzní experimenty
Koherence
zobecnění transverzální (příčné) magnetizace vytvoření příčné magnitizace - 90° pulz na systém v rovnovážném stavu
1,3 2,4
1,2 3,4
přechody - jednokvantové (single-quantum) změna magn. kvantového čísla o 1 magnetizace spojené s každým proto jednokvantová koherence (single-quantum coherence), řád koherence, p, 1
•  SQ koherence je tedy konvenční příčná magnetizace detekována během NMR experimentu, protože generuje napětí v NMR detektoru
Více kvantová koherence
IPiPs>
SQ ▲ [SQ_
locIps>
SQ
DQ
i SQ
l0Cj0ts>
• systém ve stavu aa se nedá konvertovat do stavu (3(3 jedním RF pulzem
• potřebujeme dva pulzy, např:
selektivní pro 1-2   aa -> aP vytvoření SQ pro tento přechod
selektivní pro 2-4   aP -> PP část původně spojená s přechodem 1-2
aa -> PP
přechod 1-2 je řízen frekvencí jednoho jádra (S) přechod 2-4 je řízen frekvencí druhého jádra (I)
Měřitelné pouze SQ, ostatní negenerují magnetizaci - proč ??
Více kvantová koherence
Vývoj - např. páry antifázových vektorů
• nulový vývoj J-interakce (S magnetizace v x,y)
• vývoj chemického posunu
DQ: co, + u)s ZQ: co, - u)s
• jednokvantová (SQ) koherence - změna kvantového čísla o 1
• dvoukvantová (DQ) koherence - změna kvantového čísla o 2
• nulkvantová (ZQ) koherence - nedochází ke změně kvantového čísla
• DQje neměřitelná
Existence těchto stavů je detekována nepřímo po konverzi na jednokvantovou magnetizaci před detekcí
Inverzní kalibrace pulzů
nverzní kalibrace pulzů
90
10°
FT
90
1/2J
50°
V
A
90
90°
vytvoření více kvantové koherence - ztráta signálu
CH3 - CH2 - OH 97.8 %
interakční konstanty 1H-1H
I  I I 4 ■ ■ I I
3.7     3.6     3.5 PPm
1.3    1.2    1.1    1.0 ppm
CH3 - 13CH2 - OH 1.08 %
13CH3 - CH2 - OH 1.08%
JluJ
x 16
V—aAa_
interakční konstanty 1H-13C
' ' I j I ' ' I I I I r I j I I I I I 1 I I I | I 1 I I I I | i I | t T fnri'Tl ITTTTTJ I I I I I I I ľl-j-ľl ľľl I I I ľ |TT1 | TTTTI       l'ITTI nijílllll
3.7     3.6     3.5 ppm 1.3   1.2    1.1    1.0 ppm
Heteronukleární dvoukvantový filtr
•   d2 = 1/2J => dvoukvantová koherence
d2    d3 d2
*J-L.
Hz     200      150      100 50
0        -50      -100     -150 -200
Citlivost - NMR experiment
S ^M-A- Bl/2 ■ Yexc ■ Yaet -n-yfŇŠ N T
M ...počet molekul v aktivním objemu
A ...výskyt aktivního izotopu
T ...teplota
B0 ...magnetická indukce vnějšího statického pole
r2* ...efektivní transverzální relaxační čas
A/S ...počet skenů
Yexc/det ...magnetogyrická konstanta excitovaného/detekovaného jádra
jádro S:
13C 15N
I
S I
s
I
s
II li v v *
normal NMR
INEPT
rev. INEPT
8
10
31,6
I
H->C->H
32
306
ZVýŠení YeXc a Ydet" PrinC'P INEPTu Odět "> Sexc>
reverzní INEPT: Sexc ^ ldet U^S ^l(
'det
Reverzní INEPT
180
90
					
9	1 <-t/2—►	180	9 4-t/2—►		Myyvw
n/V1!
Hz
100
—r-
0
-100
HSQC experiment
Heteronuclear Single Quantum Coherence
1H
90 180
90
180
dl
d2
d2
ti/2
ti/2
90 180 d2
d2
3C
180
90
90
180
dve INEPT sekvence oddelene 180° pulzem inkrementacni perioda t1 d2 = 1/2J
CH3 - 13CH2 - OH 1.08%
"CH3-CH2-OH 1.08%
bez dekaplingu
116
V—iL._
fl
o I o
o
o
f9
o
H 3 5 6
Q — Q O-"CHg-CH3
CH3 H
1
iL
	• ■ •	C	\ i-1	0 ó 1 a
	0 • 1 *	O	1 f \	k
	1 * •		> t ' í f ;	
	1 1		M I *	
50
100
-150
5C
—M-_I
CH3-13CH2-OH 1.08%
13CH3-CH2-OH 1.08%
x 16
3.7    3.6    3.5 ppm 1.3   1.2   1.1   1.0 ppm
"T
6
■ i........." ".......ľ
4 2
o
H. .'é.1
XQ—Q 0~*CH2~CH3
CH3 H
6 4
3 1
6
1H	9C		180		9C		180		9C		180	
dl		d2		d2		ti/2		ti/2		d2		d2 ÉHäaa^
13C
I
180 90
JU
"F
2
			• *
	4	►	1 \
	«»		i
			F 1 t I
- 50
100
150
90 180
HMQC experiment
Heteronuclear MultipleQuantum Coherence
dl	9C	) d2		ti/2	180	ti/2	1		
			9C				9(	D	
• d2 = l/2J
• dvoukvantový filtr + 180° pulz během času tx
• 180° pulz - vymění ZQ a DQ (bez něj bychom po FT dostali součet XH a 13C frekvence, se 180° pulzem se vliv 1H frekvence neprojeví)
T
4
T
2
HMBC experiment
Heteronuclear Multiple Bond Correlation
dl	9C	) d2		ti/2	180	ti/2	1		
			9C				9(		l/y V v v vv
• d2 = l/27   pro nVH c = 5-10 Hz
• n = 2-4; korelace přes více vazeb
z
H I I I i I I I . I ■ I
x 5 9 ĺ uiüd
*jm_u.t,i 111111111111 u 1111 ij.jjg_i.i_i 1111 (1111111 li., r i.. 111, i,, i., 11. i., t.,,,. i,,.,.............
39IAIH
HMBC experiment with DQ LP J-filter
Heteronuclear Multiple Bond Correlation - with DQ low-pass J-filter
dl	9C	) d2				ti/2	180	ti/2	1		
			9(	3 d3	9C				9(		l/y V V v vv
• d2 = 1/27   pro \c = 150 Hz
• d3 = 1/27   pro nJHC = 5-10 Hz