Потребность в 2D-спектрах высокого разрешения

¹³Спектры ЯМР С обеспечивают химический сдвиг в широком диапазоне, и это предполагает, что можно легко различить каждый сигнал. Но углеродное разрешение 2D-спектров, таких как HSQC и HMBC, хуже, чем 1D. ¹³Спектры C из-за небольших точек данных. Для анализа соединения с близким ¹³C химическими сдвигами часто требуется двумерный спектр высокого разрешения. В этом документе некоторые улучшения для различения каждого сигнала на ¹³Представлена ​​ось С двухмерных гетероядерных экспериментов.

Уменьшение ширины спектра

Чтобы улучшить разрешение по непрямому измерению, ¹³Спектральная ширина C для 2D-экспериментов должна быть установлена ​​в фактической области сигнала. (Рисунок 1)
Когда для анализа будет достаточно спектров ограниченной области, спектры с более высоким разрешением будут доступны с меньшим параметром ширины спектра. Однако многие сигналы приходят из-за пределов требуемой области для непрямого измерения (кратности), что часто усложняет и/или перекрывает спектры (красные прямоугольники на рис.2).
В этом случае при использовании селективного импульса для 2D ЯМР-экспериментов будут получены простые спектры высокого разрешения без свернутых сигналов (рис. 3).

Последовательность импульсов ¹³Селективный диапазон C HMBC

Рис.4 Последовательность импульсов ¹³Селективный диапазон C HMBC

В этой последовательности жесткий180 импульс заменяется селективным импульсом.
Мы можем получить корреляцию только ограниченного диапазона, используя ¹³C избирательный импульс. (Рис.4)

Увеличение точек данных

Если точки данных увеличиваются в 2 или 4 раза для непрямой оси (¹³ось C), цифровое разрешение также улучшается в 2 и 4 раза. Но время эксперимента также увеличивается в 2 и 4 раза. Более того, если углеродный ПИД недолговечен, то отношение сигнал/шум будет плохим.
Неравномерный отбор проб (NUS) — это эффективный метод сокращения времени эксперимента для образцов с адекватной концентрацией. На рис.7 показан вариант NUS того же эксперимента, что и на рис.1 и рис.3, но с в 4 раза большим количеством баллов по углеродному измерению и 25% выборки NUS. В результате спектр NUS показывает в 4 раза более высокое разрешение, чем спектр на рис.3, для того же времени эксперимента.
Хинин имеет два ¹³Сигналы C с химическими сдвигами при 147.63 м.д. и 147.83 м.д. Их трудно различить в спектре HMBC на рис.5. Напротив, их становится легко различить благодаря улучшенному разрешению в спектрах рис.6 и рис.7.

NUS (неоднородная выборка)

NUS — это метод выборки, который уменьшает точки данных косвенного измерения путем неоднородного сбора точек данных. Этот метод сбора данных сократит время эксперимента и даст спектр с более высоким разрешением за то же время эксперимента, что указано в этом документе. Несобранные точки данных реконструируются после сбора данных. Восстановленные данные FID доступны для обычной обработки данных.
Рис. 8 (равномерная выборка) и рис. 9 (NUS + реконструкция) представляют собой диаграммы FID в непрямом измерении. Собранные точки данных совпадают друг с другом, и время измерения также одинаково. Но точки данных NUS увеличиваются в 4 раза за счет реконструкции. Поскольку разрешение пропорционально точкам данных, данные NUS показывают разрешение в 4 раза выше, чем обычные данные.

Рис.8 Равномерная выборка

Рис.9 NUS + реконструкция (сбор 25% данных)

・Точки отбора проб
・Реконструированные точки