RMN en dos dimensiones. Dr. Federico del Río Portilla Instituto de Qímica U.N.A.M.

Transcripción

1 RMN en dos dimensiones Dr. Federico del Río Portilla Instituto de Qímica U.N.A.M. 1

2 RMN en dos dimensiones Jeener propone en 1971 la RMN de 2D. 1977, Ernst y Jeener realizan el primer experimento de RMN en 2D. Grupos de Ernst y Freeman impulsan la RMN en 2D. Para 1985 existen más de 500 experimentos de RMN en 2D. RMN en 3D,

3 Experimentos de más de una dimensión 1D : S(t) S(F) 2D : S(t1, t2) P(t1, F2) S(F1,F2) 3D : S(t1, t2, t3) P(t1, t2, F3) Q(t1, F2, F3) R(F1, F2, F3) 3

4 Experimento en dos dimensiones. 4

5 Fundamentos Periodo de preparacón Los espínes nucleares se encuentran en un estado pseudo-estacionario. Evolución. Se introduce un tiempo en la secuencia de pulsos que variará en intervalos finitos. Mezclado. Modulación de los espines nucleares de acuerdo al párametro a observar. Adquisición. Periodo normal de adquisición. 5

6 Ejemplo de un experimento en 2D. 13 C 1 H 90 x t 1 t 2 Considerese un sistema de dos núcleos AX, como el CHCl 3. Evolución de la señal como función del segundo tiempo. Ecuación que gobierna la altura: cos( Jt 1 ) 6

7 Factor fundamental en la RMN en 2D. Inclusión de un tiempo variable en la secuencia de pulsos. 7

8 Representación de Experimentos en 2D. Diagrama de contornos. Diagrama en 3 dimensiones. 8

9 Representación de Experimentos en 2D. Representación en 3D. No es práctica. Consume memoria. Tarda mucho en graficarse. Existen los diagramas de contorno. 9

10 Interpretación de Espectros en 2D Diagrama de contornos 10

11 Adquisición Se requiere de la adquisición de varios FID s. El tiempo variable pude estar definido por el software o por el usuario. Es necesario definir la resolución digital en la dimensión indirecta. El tiempo del experimento varía de unos minutos hasta fines de semana, dependiendo del tipo de experimento y de la cantidad de muestra. 11

12 Como procesamos Definir el número de puntos en ambas dimensiones (zero filling). Apodizar ésta dimensión de acuerdo al resultado del espectro. Transformar la dimensión de adquisición. Ajustar la fase en la primera dimensión. Apodizar la siguiente dimensión. Transformar la dimensión indirecta. Ajustar la fase con el espectro completamente procesado. 12

13 Limitaciones del procesamiento Experimento en una dimensión: Aproximadamente 8192 puntos, equivalen a 32,768 bytes o 32 Kbytes Experimento en dos dimensiones: 1024 X 1024 X 4 = 4,1941,304 bytes o 4.2 Mbytes. Si se incrementa la resolución al doble, la memoria necesario se incrementa cuatro veces: 16.8 Mbytes y el tiempo del procesamiento aumenta también en un factor de 4. 13

14 Experimentos en modo absoluto Emplea la relación: (Real **2 + Imaginario **2 ) 1/2 No se requiere ajustar la fase en ninguna dimension. Apodizarlos en ambas dimensiones. Ejemplos: Cosy y Hetcor. 14

15 Experimentos en modo fase sensible Requiere ajustar la fase en ambas dimensiones. Procesamiento complejo. Necesario adquirir parte real e imaginaria en la dimensión indirecta. Apodizarlos en ambas dimensiones. Ejemplos: Noesy, Tocsy y HSQC. 15

16 Clasificación de los Experimentos en 2D Homonucleares. COSY COrrelated SpectroscopY. NOESY NOE SpectroscopY. TOCSY Total Correlated SpectroscopY. DQF-COSY Double Quantum Filetered COSY. Heteronucleares. Detección Directa. HETCOR HETeronuclear CORrelated spectroscopy. FLOCK. Detección Indirecta. HSQC Heteronuclear Simple Quantum Coherence. HMQC Heteronuclear Multiple Quantum Coherence. HMBC Heteronuclear Multiple Bond Coherence. 16

17 COSY Correlación de núlceos de la misma especie protón-protón o flúor-flúor. 17

18 Forma de las señales en los experimentos COSY fase sensible. a) y c) líneas de absorción; b) y d) líneas de dispersión. 18

19 TOCSY Correlación de núlceos de un mismo sistema de espín. 19

20 NOESY Correlación de núlceos a través del espacio. 20

21 Detección heteronuclear Directa, observa directamente al núcleo menos sensible. Indirecta, observa al protón. 21

22 Detección heteronuclear Ventajas: Directa El núcleo menos sensible, por lo general tiene la ventana espectral mayor. La determinación directa permite una mayor resolución en esta dimensión en menor tiempo. Los probes eran construidos para observar carbono o al núcleo menos sensible. 22

23 HETCOR Correlación de núlceos heteronucleares por su desplazamiento químico. DETECCIÓN DIRECTA. 23

24 FLOCK Correlación de núlceos heteronucleares a dos y a tres enlaces de distancia. DETECCIÓN DIRECTA. 24

25 Detección heteronuclear Indirecta Se observa protón que es el núcleo más sensible. La sensibilidad se incrementa al doble. Pese a: Ventajas: Menor digitalización en el núcleo X. Eliminación de la señal de H- 12 C. Cambio de probes. Electrónica más fina. Mejor experimento. 25

26 HMQC Correlación de núlceos heteronucleares por su desplazamiento químico a un enlace de distancia. DETECCIÓN INDIRECTA. 26

27 HSQC Correlación heteronuclear a un enlace de distancia. DETECCIÓN INDIRECTA. 27

28 HMBC Correlación heteronuclear a dos y tres enlaces de distancia. DETECCIÓN INDIRECTA. 28