NMR – WIDMA DWUWYMIAROWE (KORELACYJNE)

Rodzaj widma

Ilustracja

Uwagi

¹H - ¹H COSY

¹H - ¹H COSY to zarówno najstarsze, jak i najprostsze spośród widm korelacyjnych. Na osi odciętych, jak i na osi rzędnych odkłada się wartość przesunięcia chemicznego dla protonu. Właściwe sygnały przedstawione są jako „plamki” na powierzchni zawartej między osiami.

Rzut na oś pionową i oś poziomą danego sygnału wskazuje, od jakich, sprzężonych ze sobą, protonów pochodzi dany sygnał.

X - X COSY

Widmo COSY można zarejestrować także dla innych jąder, o ile ich magnetycznie aktywny izotop występuje w przewadze. Na przykład jądra ¹⁹F jak i ³¹P, stanowiące w przyrodzie 100% odpowiednio atomów fluoru i fosforu pozwalają na rejestrację COSY, zaś stanowiący 1% atomów węgla izotop ¹³C – już nie.

Widma X-X COSY mogą znacznie różnić się od COSY dla ¹H. Na przykład na widmie ¹⁹F-¹⁹F dominować będą sprzężenia przez 4 wiązania, nie przez 3 jak dla protonu, a na widmie ³¹P-³¹P dostrzegalne mogą być nawet sprzężenia przez 6 i więcej wiązań.

¹H - ¹H TOCSY

¹H-¹H TOCSY można, przynajmniej od strony praktycznej, traktować jako rozszerzenie widma COSY. O ile na widmie ¹H-¹H COSY obserwuje się najbliższe – geminalne i wicynalne – sprzężenia protonów, o tyle na widmie ¹H-¹H TOCSY plamki pojawiają się dla całej grupy wzajemnie sprzężonych jąder.

Przykładowo w układzie (C-H^a)-(C-H^b)-(C-H^c) obserwowane będą nie tylko korelacje H^a-H^b i H^b-H^c, ale także H^a-H^c.

¹H - X HSQC
¹H - X HMQC

Widma ¹H - X HSQC i ¹H - X HMQC są widmami dwuwymiarowymi, na których zaobserwować można korelacje protonów z wybranym typem jąder atomowych X. Cechą charakterystyczną tej klasy widm jest odfiltrowanie sprzężeń dalszego zasięgu i uwidocznienie jedynie korelacji przez jedno wiązanie. Reguła ta obowiązuje dla większości jąder, zwłaszcza dla ¹³C i ¹⁵N, niemniej w niektórych przypadkach, np. dla jąder ³¹P obserwuje się dość wyraźnie sprzężenia przez 2, a nawet 3 wiązania.

Co do zasady widma HSQC i HMQC dostarczają informacji tego samego rodzaju. Różnice tkwią jednak w szczegółach – widmo HSQC charakteryzuje się lepszą rozdzielczością sygnałów jądra X, aczkolwiek dobrą rozdzielczość osiąga się tylko przy bardzo dobrze skalibrowanej sekwencji pulsów. Widmo HMQC jest z kolei mniej wymagające, ale też sygnały jądra X są wyraźnie szersze.

¹H - X HMBC

Widmo ¹H - X HMBC, podobnie jak ¹H-X HSQC i ¹H-X HMQC, dostarcza informacji o sprzężeniach między protonami, a jądrami X. Jednakże podczas rejestracji HMBC odfiltrowane zostają sprzężenia przez jedno wiązanie, zatem otrzymane widmo uwidacznia korelacje protonów z wybranym heterojądrem, do którego ten proton nie jest bezpośrednio przyłączony. Dzięki temu możliwe jest uzyskanie dalszych szczegółowych informacji o strukturze badanej cząsteczki.

¹H - X HSQC-TOCSY

​​​​

Widmo ¹H - X HSQC-TOCSY jest połączeniem widm HSQC oraz TOCSY, zarówno w zakresie techniki pomiaru, jak i uzyskiwanej informacji. O ile na „czystym” widmie HSQC obserwuje się tylko korelacje jądra X z najbliższym protonem, o tyle na widmie HSQC-TOCSY widoczne są korelacje ze wszystkimi protonami danego układu spinowego.

Przykładowo – w łańcuchu alifatycznym obeserwowane będą korelacje każdego atomu węgla z każdym protonem w danym łańcuchu.

Widmo przydatne w analizie strukturalnej – pozwala określić które sygnały pochodzą z tego samego układu spinowego.

¹H - X NOESY
¹H - X ROESY

W odróżnieniu od widm opisanych wyżej, w których korelacja widoczna jest dzięki sprzężeniom zachodzącym za pośrednictwem wiązań chemicznych widma oparte o efekt Overhausera (NOE, Nuclear Overhauser Effect) pozwalają dostrzec korelacje jąder niebędących w jednym układzie wiązań, ale znajdujące się blisko w przestrzeni fizycznej.

Widmo przydatne w analizie stereochemicznej.

Należy pamiętać, że obecność na widmie sygnału korelacyjnego dowodzi bliskiej odległości badanych jąder, jednakże brak sygnału korelacyjnego nie niesie jednoznacznej informacji.