5.9 RMN Bidimensional

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Resonancia Magnética Nuclear momento de su aplicación. El periodo de evolución debe ser suficientemente largo para permitir la formación de estos componentes en antifase (φ = 2πJtB1B). Si la constante de acoplamiento es muy pequeña, el tiempo requerido para su desarrollo puede ser muy largo respecto a la acción de los procesos de relajación y los picos de cruce correspondientes no son detectables. No obstante, en muchas ocasiones, pueden detectarse picos de cruce en el COSY correspondientes a acoplamientos no resueltos en el espectro monodimensional. En la Figura 5.140 se muestra el espectro COSY de la quinolina. Figura 5.140 Espectro COSY 400MHz de la quinolina en acetona-dB6B En este espectro COSY detectamos 2 sistemas de espines casi independientes. Los protones 2, 3 y 4 muestran picos de cruce intensos entre ellos correspondientes a los acoplamientos orto y meta presentes en aromáticos (señalados en la parte inferior del COSY). Los protones 5-8 forma por su parte un sistema más complejo debido a la pequeña diferencia de desplazamientos químicos entre HB5B y HB6B. El pico de cruce entre estos protones está tan cercano a la diagonal que es difícil de detectar. Este es un problema común en la interpretación de los espectros COSY. La conexión 214

Resonancia Magnética Nuclear entre ambos sistemas de espines se evidencia por el débil pico de cruce entre HB4B y HB8B (7.90-8.03 5 ppm) correspondiente al acoplamiento en zigzag a larga distancia P PJ no resuelto en el espectro 1D. En el COSY original no pueden separarse las componentes absortivas de las dispersivas de las señales por correcciones de fase como es común en RMN-1D. El espectro COSY se presenta en modo magnitud, por lo que las señales aparecen muy ensanchadas (mezclas de absorción con dispersión). Se han desarrollado variantes del COSY, como el COSY con doble filtro cuántico (DQF-COSY Double Quantum Filter-COSY) que permiten presentaciones en modo absortivo con mucha mejor resolución y picos diagonales considerablemente reducidos (que no aportan información y pueden impedir la observación de picos cruzados cercanos a la diagonal). La aplicación de pulsos de gradientes permite eliminar o reducir las programaciones de fase de los experimentos y acortar considerablemente los tiempos de registro (gs-COSY, gs-COSY sensible a la fase). La obtención de un gs-COSY es cuestión de unos pocos minutos. En todas estas variantes la interpretación del espectro es idéntica a la del COSY original. 5.9.8 Experimento de correlación homonuclear total (Total Correlation Spectroscopy, TOCSY). La característica más notable del COSY es la obtención de correlación directa entre 2 protones acoplados, que inmediatamente sugiere que los mismos están en una relación geminal o vecinal en la molécula. Podemos ver al experimento COSY como equivalente al conjunto de todos los experimentos de desacoplamiento de espines imaginables para una molécula. El experimento de correlación total TOCSY también suministra correlaciones entre espines directamente acoplados, pero incluye además correlaciones entre todos los espines de un sistema, aun los que no estén directamente acoplados. Por ejemplo, en una cadena de protones acoplados A-B-C-D, en el experimento COSY observaríamos pico cruzado de A con su única pareja de acoplamiento B. En el experimento TOCSY observaríamos picos cruzados de A con B, C y D si los acoplamientos B- C y C-D son apreciables. Podemos correlacionar en principio mediante el TOCSY todos los núcleos de un sistema de espines y de aquí su nombre de espectroscopia de correlación total. La habilidad del TOCSY para detectar transferencia de coherencia a través de una cadena es muy útil sobre todo en biomoléculas complejas donde están presentes sistemas de espines aislados, en unidades discretas. En las proteínas los protones de los residuos aminoacídicos constituyen sistemas de espines independientes, no hay acoplamientos interprotónicos a través del enlace peptídico. En los polisacáridos, los protones de las unidades de azúcares forman sistemas de espines independientes, no hay acoplamientos interprotónicos a través del enlace glicosídico. 215

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entre ambos sistemas de espines se evidencia por el débil pico de cruce entre HB4B y<br />

HB8B<br />

(7.90-8.03<br />

5<br />

ppm) correspondiente al acoplamiento en zigzag a larga distancia P PJ no resuelto en el espectro<br />

1D.<br />

En el COSY original no pueden separarse las componentes absortivas de las dispersivas de las<br />

señales por correcciones de fase como es común en <strong>RMN</strong>-1D. El espectro COSY se presenta en<br />

modo magnitud, por lo que las señales aparecen muy ensanchadas (mezclas de absorción con<br />

dispersión). Se han desarrollado variantes del COSY, como el COSY con doble filtro cuántico<br />

(DQF-COSY Double Quantum Filter-COSY) que permiten presentaciones en modo absortivo<br />

con mucha mejor resolución y picos diagonales considerablemente reducidos (que no aportan<br />

información y pueden impedir la observación de picos cruzados cercanos a la diagonal).<br />

La aplicación de pulsos de gradientes permite eliminar o reducir las programaciones de fase de<br />

los experimentos y acortar considerablemente los tiempos de registro (gs-COSY, gs-COSY<br />

sensible a la fase). La obtención de un gs-COSY es cuestión de unos pocos minutos. En todas<br />

estas variantes la interpretación del espectro es idéntica a la del COSY original.<br />

<strong>5.9</strong>.8 Experimento de correlación homonuclear total (Total Correlation Spectroscopy,<br />

TOCSY).<br />

La característica más notable del COSY es la obtención de correlación directa entre 2 protones<br />

acoplados, que inmediatamente sugiere que los mismos están en una relación geminal o vecinal<br />

en la molécula. Podemos ver al experimento COSY como equivalente al conjunto de todos los<br />

experimentos de desacoplamiento de espines imaginables para una molécula. El experimento de<br />

correlación total TOCSY también suministra correlaciones entre espines directamente acoplados,<br />

pero incluye además correlaciones entre todos los espines de un sistema, aun los que no estén<br />

directamente acoplados. Por ejemplo, en una cadena de protones acoplados A-B-C-D, en el<br />

experimento COSY observaríamos pico cruzado de A con su única pareja de acoplamiento B. En<br />

el experimento TOCSY observaríamos picos cruzados de A con B, C y D si los acoplamientos B-<br />

C y C-D son apreciables. Podemos correlacionar en principio mediante el TOCSY todos los<br />

núcleos de un sistema de espines y de aquí su nombre de espectroscopia de correlación total. La<br />

habilidad del TOCSY para detectar transferencia de coherencia a través de una cadena es muy útil<br />

sobre todo en biomoléculas complejas donde están presentes sistemas de espines aislados, en<br />

unidades discretas. En las proteínas los protones de los residuos aminoacídicos constituyen<br />

sistemas de espines independientes, no hay acoplamientos interprotónicos a través del enlace<br />

peptídico. En los polisacáridos, los protones de las unidades de azúcares forman sistemas de<br />

espines independientes, no hay acoplamientos interprotónicos a través del enlace glicosídico.<br />

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