Как использовать LR-HSQMBC: Наблюдение за очень маленькими соединениями

Эксперимент HMBC (корреляция гетероядерных множественных связей) является наиболее широко используемым методом наблюдения гетероядерных корреляций дальнего действия. HMBC в основном наблюдает 2- и 3-связные корреляции; однако иногда можно наблюдать и 4-связные корреляции. Корреляции, наблюдаемые в спектре HMBC, сильно зависят от согласования используемой в эксперименте задержки передачи с дальнодействующим гетероядерным J-связей, существующих в молекуле.
Корреляционный сигнал HMBC является противофазным, как показано на рис. 1а), однако в спектрах HMBC этого обычно не наблюдается, так как данные HMBC обычно обрабатываются в абсолютном режиме. Однако эта противофазная природа сигнала HMBC может привести к частичной компенсации и уменьшению сигнала для очень малых дальних взаимодействий, как показано на рис. 1b).
Чтобы решить эту проблему, D-HMBC (Decoupled HMBC) ^{※ 1} и были разработаны эксперименты LR-HSQMBC (дальнодействующая гетероядерная корреляция одиночной квантовой множественной связи). В D-HMBC и LR-HSQMBC сигналы появляются как синфазные дублеты в прямом (F₂) размер, как показано на рис. 2а. Следовательно, в случае очень малых взаимодействий подавление сигнала отсутствует, и для повышения чувствительности также может быть применена гетероядерная развязка. По этим причинам эксперименты предлагают более высокую чувствительность, чем традиционный эксперимент HMBC.
С другой стороны, эксперимент D-HMBC страдает от разделения сигнала на J_HH в косвенной размерности, что снижает разрешение спектра. Здесь мы подробно представим эксперимент LR-HSQMBC из-за его превосходного разрешения.

Рис. 1: Характер сигнала HMBC
а) Большая муфта, б) Малая муфта

Рис. 2: Схема сигнала LR-HSQMBC
а) Большая муфта, б) Малая муфта

На рис. 3 показана диаграмма последовательности импульсов эксперимента LR-HSQMBC. Чтобы наблюдать гетероядерные корреляции дальнего действия, которые трудно наблюдать с помощью HMBC, ⁿJ_XH должно быть установлено небольшое значение, например, 2 Гц. Это стандартный эксперимент программы ЯМР Delta V.5.2.0. Название пульсовой программы lrhsqmbc.jxp.

Рис. 3: Последовательность импульсов LR-HSQMBC

Ссылка на LR-HSQMBC

Р. Томас Уильямсон, Алексей В. Буевич, Гэри Э. Мартин, Теодор Парелла, J. ​​Org. Chem.2014, 79, 3887-3894.
Р. Томас Уильямсон, Алексей В. Буевич, Гэри Э. Мартин, Tetrahedron Letters 55 (2014) 3365-3366.

Здесь мы сравниваем ароматическую область ¹H-¹³C HMBC и ¹H-¹³Спектры C LR-HSQMBC записаны на образце винклозолина. В целом, ³J_CH Связи на ароматических кольцах велики, и, следовательно, корреляционные сигналы, возникающие от связей с тремя связями, имеют высокую интенсивность.

¹H-¹³С HMBC

На рис. 4 показаны два результата, полученные в эксперименте HMBC. Хотя дальняя задержка была оптимизирована до 8 Гц (а) и 2 Гц (б) соответственно, структурная информация, полученная из спектров, остается той же. В обоих случаях наблюдались все двухсвязные и трехсвязные корреляции протонов H2 и H3.

Рис. 4: Расширения HMBC: а) 8 сканов, long_range_j: 8 Гц, б) 32 скана, long_range_j: 2 Гц

¹H-¹³C LR-HSQMBC

На рис. 5 показаны два результата, полученные в эксперименте LR-HSQMBC. Спектр в а) показывает тот же результат, что и HMBC на рис. 4а). Однако корреляция H5/C6 в синем овале, возникающая из-за ⁴J_CH не наблюдалось с HMBC на рис. 4b). Константа связи между H5 и C6 составляет 2.2 Гц. В то время как HMBC является экспериментом с абсолютным значением, LR-HSQMBC является экспериментом, чувствительным к фазе, поэтому количество сканирований в LR-HSQMBC было установлено равным половине сканирований в HMBC, чтобы установить одинаковое время эксперимента в обоих экспериментах.

Рис. 5: Расширения LR-HSQMBC: а) 4 скана, long_range_j: 8 Гц, б) 16 сканов, long_range_j: 2 Гц

Образец： 5 мг винклозолина в ДМСО-d6
Инструмент: JNM-ECZ500R, ROYALPROBE™ HFX

С ¹H-¹⁵N дальнодействующих взаимодействий аналогичны по величине ¹H-¹³C дальнодействующими связями эксперимент LR-HSQMBC также может улучшить обнаружение ¹H-¹⁵N дальних корреляций. В качестве ³J_NH муфты имеют большую вариацию, чем ³J_CH, весь ассортимент ³J_NH связи не могут быть полностью охвачены одним экспериментом HMBC. Стоит отметить, что выяснение структуры соединений, содержащих азот, в значительной степени зависит от 2D-анализа. ¹H-¹⁵N корреляционных экспериментов, потому что прямое обнаружение ¹⁵N очень сложно при естественном изобилии.

¹H-¹⁵N HMBC и ¹H-¹⁵Н LR-HSQMBC

На рис. 6 показаны два результата, полученные в экспериментах HMBC и LR-HSQMBC. Единственная корреляция H4/N наблюдается в ¹H-¹⁵Спектр N HMBC а). С другой стороны, H4/N и H1/N (⁴J_NH) можно наблюдать в спектре LR-HSQMBC b). Размер связи H4/N составляет 4.2 Гц, а размер связи H1/N составляет 1.5 Гц.

Рис. 6: а) ¹H-¹⁵N HMBC, 32 сканирования, long_range_j: 2 Гц, б) ¹H-¹⁵N LR-HSQMBC, 16 сканирований, long_range_j: 2 Гц

Образец： 5 мг винклозолина в ДМСО-d6
Инструмент: JNM-ECZ500R, ROYALPROBE™ HFX

Особенности и основное применение каждого эксперимента

Основные особенности экспериментов по гетероядерной корреляции дальнего действия можно резюмировать следующим образом:
Сначала для анализа следует использовать корреляции HMBC. Если вы не можете отличить ²J_CH и ³J_CH Корреляции HMBC, рассмотрите H2BC или 1,1-ADEQUATE. H2BC подходит для образцов с высоким содержанием протонов, а 1,1-ADEQUATE также можно использовать для образцов с дефицитом протонов.
Если структурная информация, полученная из HMBC, недостаточна для анализа из-за большого количества четвертичных атомов углерода и гетероатомов в молекуле, рассмотрите вариант LR-HSQMBC.

HMBC--- Соблюдайте в основном ²J_CH и ³J_CH корреляции.
H2BC^{※ 2}--- Выборочно наблюдать ²J_CH корреляции. Корреляции четвертичных атомов углерода не наблюдаются.
1,1-АДЕКВАТНЫЙ^{※ 3}--- Наблюдать ¹J_CH и ²J_CH корреляции. Можно наблюдать корреляции четвертичных атомов углерода. Очень низкая чувствительность.
LR-HSQMBC--- Соблюдайте корреляции, близкие к установленному значению J. Однако трудно определить количество химических связей между взаимодействующими партнерами.

Справка

※1 Казуи Фурихата, Харуо Сето, Tetrahedron Letters 1995, 36, 2817-2820.
※2 Указания по применению JEOL NM070003E.
※3 Указания по применению JEOL NM160002E.