LR-HSQMBC 사용 방법: 매우 작은 커플링 관찰

HMBC(Heteronuclear Multiple Bond Correlation) 실험은 이핵 장거리 상관관계를 관찰하기 위해 가장 널리 사용되는 기술입니다. HMBC는 주로 2결합 및 3결합 상관관계를 관찰합니다. 그러나 때때로 4결합 상관 관계도 관찰될 수 있습니다. HMBC 스펙트럼에서 관찰된 상관관계는 실험에 사용된 전달 지연과 장거리 이종핵의 매칭에 크게 의존합니다. J-분자에 존재하는 결합.
HMBC 상관 신호는 그림 1a)와 같이 역 위상이지만 HMBC 데이터는 일반적으로 절대 값 모드에서 처리되기 때문에 HMBC 스펙트럼에서는 일반적으로 관찰되지 않습니다. 그러나 HMBC 신호의 이러한 역 위상 특성은 그림 1b)와 같이 매우 작은 장거리 결합에 대한 부분 취소 및 신호 감소로 이어질 수 있습니다.
이를 극복하기 위해 D-HMBC(Decoupled HMBC)는 ^{※ 1} 및 LR-HSQMBC(Long-Range Heteronuclear Single Quantum Multiple Bond Correlation) 실험이 개발되었습니다. D-HMBC 및 LR-HSQMBC에서 신호는 직접(F₂) 차원, 그림 2a와 같이. 따라서 매우 작은 커플링의 경우 신호 취소가 없으며 감도를 높이기 위해 이핵 디커플링도 적용할 수 있습니다. 이러한 이유로 실험은 기존의 HMBC 실험보다 높은 감도를 제공합니다.
반면에 D-HMBC 실험은 J_HH 스펙트럼의 분해능을 감소시키는 간접 차원에서. 여기에서는 해상도가 뛰어난 LR-HSQMBC 실험을 자세히 소개합니다.

그림 1: HMBC의 신호 패턴
a) 대형 커플링 b) 소형 커플링

그림 2: LR-HSQMBC의 신호 패턴
a) 대형 커플링 b) 소형 커플링

그림 3은 LR-HSQMBC 실험의 펄스 시퀀스 다이어그램을 보여줍니다. HMBC로 관찰하기 어려운 이핵 장거리 상관관계를 관찰하기 위해, ⁿJ_XH 2Hz와 같은 작은 값으로 설정해야 합니다. NMR 소프트웨어 Delta V.5.2.0의 표준 실험입니다. 펄스 프로그램의 이름은 lrhsqmbc.jxp.

그림 3: LR-HSQMBC의 펄스 시퀀스

LR-HSQMBC 참조

R. Thomas Williamson, Alexei V. Buevich, Gary E. Martin, Teodor Parella, J. Org. Chem.2014, 79, 3887-3894.
R. Thomas Williamson, Alexei V. Buevich, Gary E. Martin, Tetrahedron Letters 55 (2014) 3365-3366.

여기서 우리는 방향족 영역을 비교합니다. ¹H-¹³C HMBC와 ¹H-¹³빈클로졸린 샘플에 기록된 C LR-HSQMBC 스펙트럼. 일반적으로 ³J_CH 커플링은 방향족 고리에서 크므로 3-결합 커플링에서 발생하는 상관 신호는 강도가 높습니다.

¹H-¹³C HMBC

그림 4는 HMBC 실험으로 얻은 두 가지 결과를 보여준다. 장거리 지연은 각각 8Hz(a) 및 2Hz(b)로 최적화되었지만 스펙트럼에서 얻은 구조 정보는 동일합니다. 두 경우 모두 양성자 H2와 H3의 모든 4-결합 및 5-결합 상관 관계가 관찰되었습니다.

그림 4: HMBC의 확장: a) 8스캔, long_range_j: 8Hz, b) 32스캔, long_range_j: 2Hz

¹H-¹³C LR-HSQMBC

그림 5는 LR-HSQMBC 실험으로 얻은 두 가지 결과를 보여준다. a)의 스펙트럼은 그림 4a)의 HMBC와 동일한 결과를 보여준다. 그러나 파란색 타원형의 H5/C6 상관관계는 ⁴J_CH 도 4b에서 HMBC에서는 관찰되지 않았다). H5와 C6 사이의 결합 상수는 2.2Hz입니다. HMBC는 절대값 실험인 반면 LR-HSQMBC는 위상에 민감한 실험이므로 두 실험 모두 동일한 실험 시간을 설정하기 위해 LR-HSQMBC의 스캔 횟수를 HMBC 스캔의 절반으로 설정했습니다.

그림 5: LR-HSQMBC의 확장: a) 4회 스캔, long_range_j: 8Hz, b) 16회 스캔, long_range_j: 2Hz

견본： DMSO-d5 중 6mg 빈클로졸린
악기： JNM-ECZ500R, ROYALPROBE™ HFX

이후 ¹H-¹⁵N 장거리 커플 링은 크기가 비슷합니다. ¹H-¹³C 장거리 결합, LR-HSQMBC 실험은 또한 ¹H-¹⁵N 장거리 상관. 처럼 ³J_NH 커플 링은보다 큰 변동이 있습니다 ³J_CH, 전체 범위 ³J_NH 결합은 단일 HMBC 실험으로 완전히 다룰 수 없습니다. 질소를 함유한 화합물의 구조 해명은 2D에 크게 의존한다는 점을 언급할 가치가 있습니다. ¹H-¹⁵N 상관관계 실험 ¹⁵N은 자연적으로 풍부하기 때문에 매우 도전적입니다.

¹H-¹⁵N HMBC와 ¹H-¹⁵N LR-HSQMBC

그림 6은 HMBC와 LR-HSQMBC 실험으로 얻은 두 가지 결과를 보여준다. 유일한 H4/N 상관관계는 ¹H-¹⁵N HMBC 스펙트럼 a). 한편, H4/N 및 H1/N(⁴J_NH) LR-HSQMBC 스펙트럼 b)에서 관찰할 수 있습니다. H4/N 커플링의 크기는 4.2Hz이고 H1/N 커플링의 크기는 1.5Hz입니다.

그림 6: a) ¹H-¹⁵N HMBC, 32 스캔, long_range_j: 2Hz, b) ¹H-¹⁵N LR-HSQMBC, 16 스캔, long_range_j: 2Hz

견본： DMSO-d5 중 6mg 빈클로졸린
악기： JNM-ECZ500R, ROYALPROBE™ HFX

각 실험의 특징 및 주요 용도

이핵 장거리 상관 실험의 주요 특징은 다음과 같이 요약할 수 있습니다.
처음에는 HMBC 상관 관계를 분석에 사용해야 합니다. 구분할 수 없다면 ²J_CH 와 ³J_CH HMBC 상관 관계는 H2BC 또는 1,1-ADEQUATE를 고려하십시오. H2BC는 양성자가 풍부한 샘플에 적합하고 1,1-ADEQUATE는 양성자 결핍 샘플에도 사용할 수 있습니다.
HMBC에서 얻은 구조 정보가 분자 내 많은 XNUMX급 탄소와 이종 원자로 인해 분석에 적합하지 않은 경우 LR-HSQMBC를 고려하십시오.

HMBC--- 주로 관찰 ²J_CH 와 ³J_CH 상관 관계.
H2BC^{※ 2}--- 선택적으로 관찰 ²J_CH 상관 관계. XNUMX차 탄소 원자의 상관 관계는 관찰할 수 없습니다.
1,1-적절한^{※ 3}--- 관찰하다 ¹J_CH 와 ²J_CH 상관 관계. XNUMX급 탄소의 상관관계를 관찰할 수 있습니다. 매우 낮은 감도.
LR-HSQMBC--- 설정된 J-값에 가까운 상관관계를 관찰합니다. 그러나 상호 작용하는 파트너 간의 화학 결합 수를 결정하는 것은 어렵습니다.

참조

※1 후리하타 가즈이, 세토 하루오, Tetrahedron Letters 1995, 36, 2817-2820.
※2 JEOL 애플리케이션 노트 NM070003E.
※3 JEOL 애플리케이션 노트 NM160002E.