Analisis HSQC-TOCSY│Memahami Aplikasi NMR 2D dalam Perbandingan dengan TOCSY

Apakah itu HSQC-TOCSY?

HSQC-TOCSY ialah eksperimen NMR dua dimensi yang secara serentak boleh mendapatkan gandingan langsung ¹H-¹³Korelasi C oleh HSQC dan maklumat rangkaian spin oleh TOCSY. Hasilnya, korelasi jenis TOCSY diperhatikan dengan ¹³Resolusi anjakan kimia C.

HSQC-TOCSY ialah gabungan dua mekanisme:

• Bahagian HSQC: untuk mengesan ¹H yang digandingkan secara langsung dengan mana-mana yang diberikan ¹³C
• Bahagian TOCSY: untuk menyampaikan kemagnetan kepada a ¹H dalam rangkaian putaran yang sama bermula dari ¹H.

Akibatnya, untuk sebarang perkara yang diberikan ¹³C,

• ¹H yang digandingkan secara langsung dengan ¹³C (korelasi HSQC)
• Lain-lain ¹Hs disambungkan melalui rangkaian putaran yang sama seperti ¹H (korelasi TOCSY) muncul dalam spektrum HSQC-TOCSY.

Perbandingan antara TOCSY dan HSQC-TOCSY Spectra

Rajah 1 Gambarajah Skematik TOCSY (kiri), Gambarajah Skematik HSQC-TOCSY (kanan)

Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 1, apabila isyarat proton bertindih dengan ketara, puncak silang TOCSY yang sepadan juga bertindih, menjadikan analisis spektrum sukar. Walau bagaimanapun, dalam HSQC-TOCSY, paksi Y mewakili ¹³Anjakan kimia C yang mempunyai serakan anjakan kimia yang lebih besar antara anjakan kimia untuk setiap isyarat. Serakan tambahan ini membolehkan pemisahan isyarat korelasi yang lebih berkesan, sekali gus memudahkan analisis spektrum.

Rajah 2 Gambarajah Skematik Spektrum HSQC-TOCSY

Di samping itu, sama seperti TOCSY, HSQC-TOCSY membolehkan geganti lanjutan dalam sistem putaran dengan melanjutkan masa pencampuran. Apabila memberi perhatian kepada isyarat korelasi ¹³C_A dalam Rajah 2, apabila masa pencampuran adalah pendek, hasilnya adalah sama dengan spektrum HSQC. Tetapi apabila masa pencampuran dilanjutkan, kemagnetan dipindahkan ke ¹H_B, ¹H_C, dan isyarat korelasi dengan ¹H_B, ¹H_C muncul.

Contoh Analisis HSQC-TOCSY bagi Cedrol

Cedrol ialah sebatian terpenoid, yang dikenali sebagai sebatian aroma yang terdapat dalam pokok ceder dan cypress. Rajah 3 menunjukkan ¹Spektrum H bagi cedrol. Isyarat proton OH diperhatikan pada 2.9 ppm, tetapi yang lain ¹Isyarat H semuanya diperhatikan dalam julat sempit kira-kira 1 ppm. Kawasan ini dipertimbangkan secara terperinci dalam Rajah 4.

Rajah 3 ¹Spektrum H Cedrol

Rajah 4 ¹Spektrum H Cedrol

Dari medan tinggi, proton bagi empat kumpulan metil (-CH₃) dikesan.
Dalam kawasan yang dilingkari dengan warna merah jambu, proton daripada lima kumpulan metilena (-CH₂-) dan tiga kumpulan metina (-CH-) bertindih. Sebab kawasan yang dilingkari dengan warna merah jambu mempunyai isyarat yang bertindih adalah disebabkan oleh banyak "metina yang tidak setara" yang terdapat dalam molekul tersebut.

Kumpulan metilena dalam rantai alkil yang berputar bebas dianggap berada dalam persekitaran setara NMR dan anjakan kimia proton bagi kumpulan metilena tersebut adalah sama.
Walau bagaimanapun, dalam sebatian siklik seperti cedrol, putaran adalah terhad. Jadi, proton bagi kumpulan metilena berada dalam persekitaran yang tidak setara dan isyarat ini mempunyai anjakan kimia yang berasingan.
Kumpulan metilena jenis ini dirujuk sebagai "metilena tak setara".

Rajah 5 Spektrum COZY (kiri) dan Spektrum TOCSY (kanan) Cedrol

Rajah 5 menunjukkan spektrum COZY dan TOCSY (masa pencampuran: 200 ms) dengan spektrometer NMR 400 MHz. Dalam kedua-dua spektrum, terdapat kawasan di mana isyarat bertindih, merumitkan analisis spektrum.

Walaupun analisis dicuba dengan proton kumpulan metil dengan anjakan kimia yang jauh, rangkaian spin terganggu kerana karbon bersebelahan bagi kumpulan metil ini adalah karbon kuaterner, menjadikannya sukar untuk memerhatikan geganti.
Tambahan pula, apabila spektrum TOCSY bagi kumpulan metil yang dikesan pada bahagian medan tertinggi (kira-kira 0.8 ppm) diperiksa, isyarat korelasi diperhatikan, namun bertindih, menjadikannya sukar untuk menentukan yang mana ¹H rangkaian itu terbentuk.
Dalam erti kata lain, kadangkala sukar untuk menentukan rangkaian spin walaupun TOCSY digunakan. Dalam kes sedemikian, HSQC-TOCSY menjadi eksperimen yang berkesan.

Fig.6 ¹³Spektrum C Cedrol

Sebelum analisis HSQC-TOCSY, ¹³Spektrum C dan spektrum HSQC bagi cedrol dikumpulkan.
Rajah 6 menunjukkan ¹³Spektrum C bagi cedrol.
Walaupun isyarat D yang datang daripada kumpulan metil bertindih dengan isyarat pelarut, kesemua 15 isyarat ¹³C diasingkan dan diperhatikan.

Rajah 7 Spektrum HSQC Cedrol

Seterusnya, spektrum HSQC bagi cedrol ditunjukkan dalam Rajah 7. Paksi mendatar sepadan dengan ¹Paksi anjakan kimia H, manakala paksi menegak mewakili ¹³Data spektrum C. HSQC menghubungkan setiap ¹³C dengan ikatan langsungnya ¹H. Oleh itu, korelasi dua ¹Isyarat H muncul untuk satu karbon dalam kes kumpulan metilena.

Apabila memberi tumpuan kepada "metilena di B", dua ¹Isyarat korelasi H diperhatikan, menunjukkan bahawa dua proton bagi kumpulan metilena B, mempunyai anjakan kimia yang berbeza.
Oleh itu, HSQC membolehkan pengesahan metilena yang tidak setara dengan mudah. ​​Dalam cedrol, empat daripada lima kumpulan metilena (B, G, H, J) dikenal pasti sebagai metilena yang tidak setara.

Rajah 8 Spektrum HSQC-TOCSY bagi Cedrol

Spektrum HSQC-TOCSY bagi cedrol ditunjukkan dalam Rajah 8. Bahagian paling kiri menunjukkan spektrum HSQC. Apabila menganalisis spektrum HSQC-TOCSY, isyarat yang diperhatikan dalam spektrum HSQC (isyarat yang timbul daripada ikatan langsung ¹H-¹³Korelasi C) dianggap sebagai titik permulaan geganti.
Kemudian, seperti dalam TOCSY konvensional, dengan membandingkan dengan spektrum dengan masa pencampuran yang diubah, adalah mungkin untuk mengesahkan geganti di sepanjang rangkaian spin.

Contohnya, membandingkan kawasan yang dilingkari dalam garis putus-putus menunjukkan bahawa isyarat korelasi meningkat dengan geganti. Sekarang mari kita besarkan kawasan ini dan perhatikan dengan lebih terperinci.

Rajah 9 Spektrum HSQC-TOCSY bagi Cedrol (Korelasi M)

Rajah 9 menunjukkan perbandingan isyarat korelasi yang diperbesarkan untuk karbon metina yang dilabelkan M.
Pada masa pencampuran 20 ms, korelasi dengan metilena yang tidak setara B muncul, menunjukkan sambungan MB. Tambahan pula, pada masa pencampuran 40 ms, isyarat korelasi dengan metilena yang tidak setara H muncul, menunjukkan bahawa MBH disambungkan dalam susunan ini.
Dalam HSQC-TOCSY, isyarat metilena yang tidak setara biasanya muncul sebagai dua yang berasingan ¹Isyarat korelasi H untuk karbon tunggal. Ini memberikan kelebihan bahawa penetapan proton metilena yang tidak setara secara magnet menjadi lebih mudah.

Rajah 10 Korelasi HSQC-TOCSY bagi Cedrol

Dengan menggunakan prosedur analisis yang sama, kami memperoleh tiga rangkaian spin seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 10. Kawasan di mana tiada pemindahan magnetisasi selanjutnya diperhatikan sepadan dengan kedudukan di mana ¹H-¹Relay putaran H ditamatkan oleh karbon kuaternari yang berselang-seli.
Untuk meneruskan analisis struktur ke langkah seterusnya, adalah perlu untuk menganalisis ¹H dan ¹³korelasi jarak jauh C (spektrum HMBC) dan lengkapkan penentuan struktur satah.

Ringkasan COZY, TOCSY, dan HSQC-TOCSY

Akhir sekali, kami merumuskan ciri-ciri COZY, TOCSY dan HSQC-TOCSY.
COSY ialah spektrum NMR 2D yang asas dan penting kerana ia boleh diukur dengan mudah dengan kepekaan yang tinggi.
Langkah pertama untuk analisis struktur molekul, yang digunakan secara meluas daripada pemula hingga pakar.

Sebaliknya, TOCSY dan HSQC-TOCSY berguna apabila ¹Isyarat H bertindih, atau apabila rangkaian spin yang rumit perlu dianalisis. TOCSY membolehkan pengesahan keseluruhan rangkaian spin, tetapi kadangkala perlu mengukur berbilang spektrum dengan masa pencampuran yang berbeza. Di samping itu, HSQC-TOCSY mempunyai kelebihan yang besar untuk dapat mengelakkan pertindihan isyarat kerana analisis korelasi TOCSY dilakukan melalui ¹³C. Walau bagaimanapun, memandangkan sensitiviti adalah lebih rendah daripada COSY dan TOCSY, masa pengukuran adalah lebih lama daripada COSY dan TOCSY, yang memerlukan perhatian.

Setiap kaedah pengukuran mempunyai kelebihan dan kekurangan. Adalah penting untuk memilih kaedah pengukuran NMR 2D yang paling sesuai mengikut kerumitan molekul sasaran, tahap pertindihan isyarat dan julat rangkaian spin yang hendak dianalisis.

Permohonan Berkaitan

Pemisahan spektroskopi sebatian fluorin organik campuran melalui 2D ¹⁹F-¹⁹F TOCSY --Untuk mengekstrak 1D ¹⁹Spektrum F NMR bagi setiap sebatian--

Hubungi Kami

Jika anda berminat dengan butiran analisis rangkaian spin menggunakan TOCSY dan HSQC-TOCSY dan spektrometer NMR, sila hubungi JEOL. Kami akan menyokong keupayaan analisis struktur molekul anda dengan contoh aplikasi dan sokongan teknikal kami yang banyak.

Produk

Spektrometer Resonans Magnet Nuklear (NMR)

NMR ialah singkatan bagi Resonans Magnet Nuklear. Ia adalah instrumen yang digunakan untuk memerhati fenomena resonans putaran nuklear dengan meletakkan nukleus atom dalam medan magnet untuk menganalisis struktur molekul bahan pada tahap atom. Secara khusus, ia berguna dalam analisis sebatian organik dan bahan polimer dan digunakan dalam bidang farmaseutikal, biologi, makanan dan kimia. Aplikasi ini bahkan baru-baru ini berkembang untuk memasukkan analisis sifat struktur dan fizikal bahan bukan organik seperti seramik dan bateri.

NMR Probe

Dengan NMR, pengesan (probe) berbeza bergantung pada bentuk sampel dan teknik pengukuran. JEOL menawarkan penyelesaian dan probe pepejal untuk pelbagai tujuan.

Magnet NMR

Reka bentuk penjimatan ruang dengan magnet superkonduktor padat.
Fleksibiliti yang lebih besar bagi susun atur pemasangan instrumen adalah mungkin dengan magnet padat baharu yang mempunyai medan magnet sesat yang lebih kecil.

Peranti NMR

Memperkenalkan peranti NMR seperti Auto Sample Changer dan Sistem Penambahan Nitrogen.

Perisian NMR

Memperkenalkan perisian yang digunakan untuk NMR.

Spektrometer Resonans Putaran Elektron (ESR)

Resonans Putaran Elektron (ESR) ialah kaedah analitik yang berkuasa untuk mengesan, menganalisis dan menentukan ciri-ciri elektron tidak berpasangan dalam sesuatu bahan. Adalah jelas bahawa keadaan elektron dalam bahan mempunyai pengaruh yang kuat terhadap ciri dan fungsinya, jadi penilaian oleh ESR menjadi semakin penting. Banyak jenis bahan, daripada bahan elektronik kepada pemangkin, sampel biologi, boleh dikaji tidak kira sama ada ia pepejal, cecair atau gas. Pelbagai teknik ESR boleh dilakukan menggunakan lampiran yang sesuai bersama dengan instrumen asas.

Peralatan Peranti ESR

Kami mempunyai lampiran ESR dan bahan habis pakai yang boleh membuat pengukuran serba boleh.