Experimento 1D

Consiste de dois períodos, nos quais sequências complexas de pulsos intercalados com tempos de espera podem ocorrer.

• preparação dos spins através de pulsos e de tempos de espera

• detecção da magnetização de um dado núcleo durante o tempo t1

Experimento 1D mais simples: preparação = espera + pulso de 90o

x

detecção = relaxação da magnetização

1D 1H (molécula pequena)

glicerina

1D 1H (peptídeo pequeno)

Peptídeo com 8 resíduos

1D 1H (proteína pequena)

Proteína tioredoxina de Plasmodium falciparum (104 resíduos)

1D 1H de proteínas em geral

Experimento 2D homonuclear

Consiste de quatro períodos, nos quais sequências complexas de pulsos intercalados com tempos de espera podem ocorrer.

• preparação dos spins através de pulsos e de tempos de espera

• evolução da magnetização em t1 sob ação de uma determinada interação

• mistura ou modulação da magnetização a ser detectada em t2 pela evolução em t1

• detecção da magnetização de um dado núcleo durante o tempo t2

Origem da 2ª dimensão

• A sequência preparação – evolução (t1) – mistura – detecção (t2) será repetida por N vezes, gerando N experimentos 1D no domínio do tempo t2 (N FIDs). • Cada FID pode ser processado (TF), gerando sinais no domínio da frequência F2. • Em cada experimento o tempo t1 será incrementado.

TF(t2)

Aumentando t1

t1 t2

t1 Tempo

Frequência f2

• Os sinais resultantes terão um comportamento análogo ao FID na direção de t1.

O período de oscilação da intensidade é a frequência de Larmor

oscilação representa um FID

f2

t1

• Esse FID na direção indireta de t1 também pode ser processado (TF). • O resultado é um pico bidimensional no domínio das frequências. • Os espectros 2D são, geralmente, mostrados como curvas de nível.

Frequência f2

t1

TF(t1)

f2

f1

Experimento 2D homonuclear mais simples

f2

f1

t1

f2

TF(t1)

HX

f1

HA

HA

f2

HX

HX HA

Caso tenhamos 2 sistemas de spin HX e HA não acoplados (interação escalar nula):

• não ocorrerá “splitting” dos picos singletos • picos não estarão correlacionados apenas picos diagonais irão aparecer

HX

HA

HX HA

f2

f1

Caso tenhamos 2 sistemas de spin HX e HA acoplados (interação escalar não-nula):

• ocorrerá “splitting” dos picos dupletos • picos estarão correlacionados irão aparecer picos cruzados simétricos (fora da diagonal) devido à transferência de coerência

HX

HA

HX HA

f2

f1

Transferência de coerência

No período de mistura ocorre a transferência da coerência de um spin para outro

Estabelece o tipo de correlação entre as duas dimensões

Dita as informações (químicas, estruturais) contidas no espectro

• Transferência de coerência através da ligação química: em sistemas de spin acoplamento escalarmente no máximo 3 ligações químicas entre átomos tipo COSY, tipo TOCSY (homonucleares) tipos DEPT e INEPT, de polarização cruzada (heteronucleares) • Tansferência de coerência através do espaço: em sistemas de spin acoplados dipolarmente via efeito Overhauser nuclear (NOE) NOESY (homonuclear e heteronuclear)

Experimento 2D homonuclear em geral

Correlações irão depender do tipo de interação e codificação:

COrrelated SpectroscopY

• Experimento 2D homonuclear (1H-1H) mais simples • Primeiro experimento 2D proposto (Jeener, 1971) • Período de mistura: 1 único pulso de 90 • Transferência da coerência entre spins acoplados escalarmente (max. 3 ligações) • Permite obter as constantes de acoplamento J entre spins acoplados

COSY

TOCSY

TOtal Correlated SpectroscopY

• Experimento 2D homonuclear (1H-1H) • Período de mistura: sequência spin-lock entre dois pulsos de 90 • Transferências sucessivas da coerência entre spins acoplados escalarmente (max. 3 ligações em cada transferência)

NOESY

Nuclear Overhauser Enhancement SpectroscopY

• Experimento 2D homonuclear (1H-1H) • Período de mistura: tempo de espera entre dois pulsos de 90 • Transferência da coerência entre spins acoplados dipolarmente (max. 5 Å de distância) • via efeito Overhauser nuclear (NOE)