NOE-Effekt

Der Kern-Overhauser-Effekt tritt auf, wenn ein Proton, dessen Kernverhältnis mit Spin +1/2 und –1/2 verändert ist (was durch starke Protonenbestrahlung erreicht wird), durch Dipolkopplung mit einem benachbarten Proton wechselwirkt und sein Kernverhältnis ändert mit Spin +1/2 und –1/2 und verändert damit die Intensität der Absorption. Die chemische Verschiebung wird nicht verändert und dient zum Nachweis nahe beieinander liegender Protonen. Es ist sehr entfernungsempfindlich, da die Dipolwechselwirkung von r –6 abhängt. Der NOE-Effekt funktioniert nur bei Abständen von weniger als 5 Å, und die Anzahl der chemischen Bindungen, die die beiden Protonen trennen, spielt keine Rolle.

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Abbildung 1. Beispiel NOE

1- Woher kommt das NOE?

Betrachten Sie zwei Kerne, I und S, die eine Dipolkopplung (durch den Raum) teilen. Diese dipolaren Kopplungen hängen von der relativen Orientierung von I und S ab. In Lösung werden diese Kopplungen durch molekulares Flipping gemittelt, sodass sie in typischen NMR-Spektren nicht erscheinen. Magnetisierung kann jedoch immer noch zwischen ihnen übertragen werden.

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Abbildung 2. lys dargestellt.

Betrachten wir nun die Auswirkung einer gewissen Störung der Gleichgewichtspopulationen von Spin S auf die Intensität des Signals von Spin I. Das NOE ist definiert als:

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Nehmen Sie der Einfachheit halber an, dass I und S keine skalare Kopplung (J) teilen. Das einfachste NOE-Experiment ist das Steady-State-Experiment. Man sättigt Spin S selektiv und wendet dann einen 90°-Puls an, um die Auswirkung zu beobachten, die dies auf die Spinpopulation bei Spin I hat:

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Abbildung 3. Puls in NMR schematisiert bei 90

Denken Sie daran, dass Sättigung bedeutet, dass sich die Population der Alpha- und Beta-Energieniveaus im S-Spin angleicht. In diesem Fall ist die Zeit, während der die Sättigung angewendet wird, die Mischzeit für das Experiment; Im Allgemeinen ermöglichen längere Mischzeiten mehr Zeit für die Magnetisierungsübertragung.
Im Gleichgewicht werden die Besetzungsunterschiede zwischen Energieniveaus durch die Boltzmann-Verteilung bestimmt. Nennen wir die Differenz die Besetzungsdifferenz für Spin I: grob gesagt die Anzahl der überschüssigen Kerne im niedrigeren Energiezustand. Da die chemischen Verschiebungen viel kleiner als die Larmor-Frequenz sind, ist das Inkrement auch die Besetzungsdifferenz für den Spin S (unter der Annahme, wie wir hier sind, dass I und S beide Protonen sind).
Für 4N-Kerne lautet das Energiediagramm:
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NOE-Beispiel
Hier sind einige Spektren (oben: NOE., unten: normales 1D): Screenshot 2019 09 27 am 20.20.09
Im obigen Beispiel scheint NOE verwendet worden zu sein, um die 2,5-cis-Geometrie in diesem fünfgliedrigen Ring zuzuordnen. Ich kenne die Details dieses Falls nicht, aber im Allgemeinen ist die Verwendung von NOEs zur Zuordnung der relativen Konfiguration in fünfgliedrigen Ringen gefährlich, da sie konformativ flexibel sind.
Als Ergebnis sind die COSY- und NOESY- (und EXSY-) Impulssequenzen grundsätzlich gleich. In COSY ist die Übertragung von Magnetisierung durch Bindungen von Interesse; Bei NOESY interessieren wir uns für die Übertragung von Magnetisierung durch den Raum. HOST-Korrelationen entstehen aus der Null-Quanten-Kohärenz, die wir später in zukünftigen Blogs ausführlich diskutieren werden. Diese können nicht durch Gradienten oder Phasenzyklen entfernt werden, es wurden jedoch einige spezielle Methoden wie "z-Filterung" entwickelt, um sie zu entfernen. (Ich werde Ihnen später in einem anderen Blog dieses NMR-Inhalts davon erzählen.) Der Punkt ist, dass COSY-Frequenzweichen leicht zu identifizieren sind, weil sie eine "Up-Down" -Phase haben. Sie sind besonders häufig, wenn J groß ist; zum Beispiel zwischen zwei transdiaxialen Protonen in einem Cyclohexan.
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