RMN en dos dimensiones

RMN en dos dimensiones
Dr. Federico del Río Portilla
Instituto de Qímica
U.N.A.M.
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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, 1991.
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Experimentos de más de una
dimensión
1D : S(t)
S(F)
2D : S(t1, t2)
S(F1,F2)
3D : S(t1, t2, t3)
Q(t1, F2, F3)
P(t1, F2)
P(t1, t2, F3)
R(F1, F2, F3)
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Experimento en dos dimensiones.
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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.
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Ejemplo de un experimento en
2D.
13C
90 x
t1
1H
t2
Considerese un
sistema de dos núcleos
AX, como el CHCl3.
Evolución de la señal
como función del
segundo tiempo.
Ecuación que gobierna
la altura:
cos( Jt1)
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Factor fundamental en la RMN
en 2D.
Inclusión de un tiempo
variable
en la secuencia de pulsos.
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Representación de Experimentos
en 2D.
Diagrama de
contornos.
Diagrama en
3 dimensiones.
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Representación de Experimentos
en 2D.
Representación en 3D.
No es práctica.
Consume memoria.
Tarda mucho en graficarse.
Existen los diagramas de contorno.
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Interpretación de Espectros en
2D
Diagrama de contornos
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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COSY
Correlación de
núlceos de la
misma
especie
protón-protón o
flúor-flúor.
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Forma de las señales en los experimentos COSY
fase sensible. a) y c) líneas de absorción; b) y d)
líneas de dispersión.
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TOCSY
Correlación de núlceos
de un mismo sistema
de espín.
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NOESY
Correlación
de núlceos a
través del
espacio.
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Detección heteronuclear
Directa, observa directamente al
núcleo menos sensible.
Indirecta, observa al protón.
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Detección heteronuclear
Directa
Ventajas:
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.
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HETCOR
Correlación de
núlceos
heteronucleares
por su
desplazamiento
químico.
DETECCIÓN
DIRECTA.
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FLOCK
Correlación de
núlceos
heteronucleares
a dos y a tres
enlaces de
distancia.
DETECCIÓN
DIRECTA.
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Detección heteronuclear
Indirecta
Ventajas:
Se observa protón que es el núcleo más sensible.
La sensibilidad se incrementa al doble.
Pese a:
Menor digitalización en el núcleo X.
Eliminación de la señal de H-12C.
Cambio de “probes”.
Electrónica más fina.
Mejor experimento.
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HMQC
Correlación de
núlceos
heteronucleares
por su
desplazamiento
químico a un
enlace de
distancia.
DETECCIÓN
INDIRECTA.
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HSQC
Correlación
heteronuclear a
un enlace de
distancia.
DETECCIÓN
INDIRECTA.
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HMBC
Correlación
heteronuclear
a dos y tres
enlaces de
distancia.
DETECCIÓN
INDIRECTA.
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