35. Принципова відмінність двовимірних спектрів ямр від одновимірних.

Як це витікає з назви, у двомірних експериментах присутні два частотних виміри. Цим вони відрізняються від одномірних методик, що мають тільки один частотний вимір. У будь-якому різновиді двомірної спектроскопії ЯМР в кожному вимірі представлена залежність інтенсивності сигналу відчастоти. При графічному представленні двомірного спектру вважають, що виміри в спектріє ортогональними, хоча, насправді, оскільки мова не йде про геометричні координати, вони могли б бути розташованими під будь-яким кутом один до одного без суттєвого впливу на результативність методу. Частотні виміри можуть відповідати різним комбінаціям хімічного зсуву та скалярної спін-спіновоївзаємодії.

Двовимірні спектри, на відміну від одновимірних, являють собою квадрат або прямокутник, обмежений шкалами хімічних зсувів. Таким чином, двовимірні спектри мають дві частотні координати, наприклад, у випадку H,H-COSY – дві перпендикулярні шкали протонних хімічних зсувів. Сигнали в такому двовимірному спектрі можуть розташовуватися по всій площині квадрату. Отже, тут є набагато більше місця для локалізації піків, тому часто вдається розв’язати проблему збігу піків.

35. Двовимірнa j-спектроскопія – кореляція хімічних зсувів з константами спін-спінової взаємодії.

Оскільки досить часто знаходження КССВ в спектрах ЯМР є ос­новною метою вимірювання спектрів, то для її досягнення розроблено цілий ряд методик, що називаються J-розділеною спектроскопією. У J-розділених експериментах xiмічні зсуви та скалярні розщеплення розділяються вздовж координатних осей. Це дозволяє aнaлiзyвaти ССВ без тих ускладнень спектра, які виникають при невеликих відстанях між хімічними зсувами. Наприклад, аналіз складних протонних спектрів часто виявляється утрудненим через перекривання сусідніх мультиплетів, а це може зробити неможливим визначення величин хімічних зсувів i КССВ. Перекривання є результатом близьких значень хімічних зсувів відповідних магнітних ядер, тому, якщо домогтися того, щоб мультиплети можна було розглядати незалежно від хімічнихзсувів, то ці обмеження були б в значній мірізняті i ix структуру можна було б легко проаналізувати. На практиці одержання J-розділених спектрів спряжене з рядом технічних труднощів, які знижують ефективність методу. Тому ці методики набагато менш поширені в структурних дослідженнях, ніж кореляційні. Одним з основних джерел ускладнень при використанні J-розділеної спектроскопії є сильна взаємодія між спінами (ефекти другого порядку), що виникає коли величини КССВ є близькими до різниці в хімічних зсувах. Видалити, або, принаймні, зменшити вплив сильної' взаємодії, можна при використанні магнітівiзсильними магнітними полями. Bci методи J -розділеної спектроскопії базуються на двомірній спектроскопії, у якій КССВ i xiмічнi зсуви розділяються по осях. При цьому хімічний зсув перебуває на ocif₂, а спін-спінове розщеплення — на oci f₁, причому, залежно від типу експерименту, воно може бути як гомоядерним, так i гетероядерним.

ГетероядернаJ -розділена спектроскопія

З прак­тичної точки зору, найбільш важливими гетероядерними КССВ є J ¹³С¹Н. Ідея методу полягає в тому, щоб у двомірному спектрі вздовж однієїoci отримати вуглецевий спектр з повною розв'язкою від протонів, а в другому вимірі - мультиплетну структуру кожного з піків. Взагалi, мета експерименту та сама, що i в одномірних експериментах редагування спектрів з тією відмінністю, що тут можна визначити не лише мультиплетність сигналів, a i знайти точні величини гетероядерних КССВ.

Для того, щоб у двомірному спектрі можна було у різних вимірах спостерігатиxiмічні зсуви ядра X та їхнє розщеплення на ядрах іншого типу (найчастіше на протонах) потрібно, щоб в період еволюції відповідної імпульсної послідовності ми мали справу лише з еволюцією векторів, що зв'язані з гете-роядерною спін-спіновою взаємодією, а в період змішування — лише з хімічними зсувами ядер X. У цьому випадку при побудові непрямоговиміру матимемо модуляції сигналу ядра X, що відповідаютъ лише величинам ге­тероядерних КССВ. Виявляється, що таку ситуацію можна реалізувати за допомогою послідовності J-модульованої спінової луни (рис. 1).

Рис. 1. Метод переривчастого декаплінгу для запису гетероядерногоJ-розділеного спектра. Еволюція розщеплень відбувається тільки під час половини перюдуt₁,таким чином, розщеплення, які спостерігаються увимірі f₁, проявляються з половиноюїхніх істинних значень ¹J_ХН

Гомоядерна J-розділена спектроскопія

Гомоядерна версія J-розділеного експерименту найбільш часто застосовується в протонній спектроскопії, хоча, в принципі, її можна застосувати для будь-яких ядер з високим природним вмістом. Поділ δ i J дозволяє розташувати спінові мультиплети увиміріf₁ iуникнути перекривання сигналів, що дуже важливо для їхнього аналізу, а у вимірі f₂ залишити тільки хімічні зсуви. Таким чином, у цьомувимірі спектр матиме такий самий вигляд, що i при використанні широкосмугового декаплінгу. Одержання такого спектра дає можливість точного вимірювання величин хімічних зсувів у випадку, коли звичайні одномірні спектри є занадто складними. На перший погляд це може здатися дивним, адже імпульсна послідовність не включає використання декап-леру, однак його функцію виконує спіновалуна.

Гомоядерна послідовність J-розділеної спектроскопії (рис.2) являє собою класичну послідовність спінової луни зі змінним інтервалом між імпульсами. Принципова відмінність гомоядерного експерименту від гетероядерного полягає в тому, що тут неможливо використовувати гомоядернийдекаплер, оскільки збірданих при одночасному опромінюванні зразка частотою декаплерає неможливим.

Рис. 2.Гомоядерний J-розділений експеримент. 180° iмпульс у середишt₁рефокусує протонні зсуви, але не гомоядерні розщеплення, тому тільки вони i з'являються увимірі f₁