NMR - Riassunto corso NMR PDF

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Riassunto corso NMR...

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SPETTROSCOPIA 2D –NMR Considerando che in un esperimento di pulse-NMR le frequenze vengono ricavate trasformando una funzione tempo (attraverso la trasformata di Fourier) uno spettro 2D implica l’acquisizione simultanea di due funzioni temporali. Due scale dei tempi indipendenti che, dopo una doppia trasformata di Fourier da luogo ad una matrice quadrata di punti che esprime valori di frequenza su entrambe gli assi.

Gli esperimenti bidimensionali possono avere diverse grandezze nei due assi. 1) Esperimenti J-resolved: un asse (ω2) riporta il chemical shift e l’altro asse (ω1) riporta le costanti di accoppiamento scalare 2) Esperimenti di correlazione dei chemical shift: entrambi gli assi (ω1 e ω2) riportano un chemical shift. I cross peaks evidenziano nuclei accoppiati scalarmente. Si possono avere correlazioni (accoppiamenti) omonucleari (es H-H) o eteronucleari (es: 13C-H). Gli spettri ottenuti dopo la trasformazione possono essere riportati in due modi: 1. In maniera tridimensionale (stacked plot) 2. Sotto forma di mappa bidimensionale di punti (contour plot). Questa è la forma normalmente utilizzata per rappresentare tutti gli spettri 2D. Spettroscopia di correlazione Entrambi gli assi della mappa 2D esprimono valori di chemical shift e di cross peak correlano spins nucleari accoppiati scalarmente o dipolarmente. Gli spettri 2D sono utili se i loro segnali mettono in relazione (correlano) informazioni diverse sui due assi cioè quando υ16υ2. Questo avviene solo se la magnetizzazione che evolve a frequenza υ1 nel tempo t1 evolve a una frequenza diversa υ2 nel tempo t2 cioè quando υ16υ2. Ci deve essere un cambiamento nella frequenza di precessione e questo succede nel mixing time. Esperimenti di correlazione possono essere:  

attraverso legami attraverso lo spazio: effetto NOE

Esperimenti di correlazione attraverso legami -

Omonucleari: COSY, DQF-COSY, TOCSY …..

-

Eteronucleari: HMQC, HSQC, HMBC ….

Esperimenti di correlazione attraverso lo spazio - Omonucleari: NOESY, ROESY, EXSY ….. - Eteronucleari: HOESY …. Esperimenti di correlazione attraverso legami: COSY (COrrelation SpettrascopY) L’esperimento correla i chemical shift di protoni accoppiati scalarmente e lo scopo principale è quello di ottenere informazioni strutturali dalla determinazione della connettività nucleare. Si può affermare che un esperimento COSY è l’equivalente bidimensionale dell’esperimento di spin homodecoupling e rispetto a questo presenta il vantaggio di fornire, con un unico esperimento, tutte le connettività presenti nella molecola. La sequenza di impulsi ne prevede due 90° separati dal tempo di evoluzione t1 e seguiti da quello di acquisizione t2. Per un sistema di spin AX la mappa di correlazione COSY consiste in segnali diagonale centrati alle coordinate νA e νB e di due cross peak alle coordinate νAνB e νBνA. Il cross peak correla i chemical shift di due picchi diagonali ed indica l’esistenza di una costante di accoppiamento tra i due protoni, questo porta ad una diretta assegnazione dei protoni adiacenti fornendo importanti informazioni in merito alla struttura molecolare. COSY: come leggere lo spettro I picchi contenuti sulla diagonale corrispondono allo spettro monodimensionale. Le macchie simmetricamente disposte al di fuori della diagonale mettono in correlazione due diversi valori di frequenza e quindi due valori diversi di spostamento chimico. Questi cross-peak indicano che i protoni corrispondenti sono accoppiati tra loro. Si parte da un picco di cui si conosce l’attribuzione per stabilire le correlazioni. Si rintraccia il picco relativo sulla diagonale. Dal cross peak si traccia una linea ortogonale alla prima per andare a incrociare sulla diagonale il picco correlato. Esperimenti di correlazione eteronucleari Un esperimento 2D NMR si dice eteronucleare se F1 e F2 sono relativi a nuclei diversi (13C e 1H). Tipici esperimenti omonucleari sono l’HMQC e l’HSQC. In questi esperimenti il picco di correlazione indica una 1JCH tra il carbonio ed il protone. L’esperimento HSQC/HMQC permette di identificare i protoni che sono legati a un certo carbonio, e viceversa. Negli esperimenti 2D NMR eteronucleari non ci sono picchi diagonali, e tutti i picchi sono picchi di correlazione. HMQC: Simile all'esperimento CH-COZY o HETCOR, tranne per il fatto che il rilevamento inverso usando una sequenza DEPT fornisce una sensibilità molto migliore. Utilizzato per correlare i segnali di protoni e carbonio utilizzando un legame o giunti errati lunghi. HSQC: coerenza quantistica eteronucleare singola. Questo è un esperimento di correlazione CH che utilizza il rilevamento di protoni dei segnali 13C usando una sequenza INEPT. Mostra una risoluzione maggiore nella dimensione C rispetto al relativo esperimento HMQC. L’esperimento HSQC permette spesso di attribuire completamente lo spettro 13C NMR. Inoltre permette di identificare facilmente:

-

Protoni su eteroatomi (non sono correlati a C); Protoni metilenici non equivalenti (due protoni correlati allo stesso C).

Due esperimenti al prezzo di uno: l'esperimento HSQC a modifica multipla Una variante della sequenza HSQC di base fornisce informazioni su quanti protoni sono legati al C che prendiamo in considerazione. Le informazioni che recuperiamo con la molteplicità sono esattamente quelle fornite dalla sequenza DEPT in particolare DEPT135). In uno spettro “multiplicity-edited HSQC” i segnali dei CH e CH3 hanno fase positiva, mentre i CH2 hanno fase negativa. Vantaggi: -

conosciamo subito il numero di protoni attaccati al carbonio più veloce del DEPT....