JP2895611B2 - Semi-selective decoupling method by jump return pulse - Google Patents
Semi-selective decoupling method by jump return pulseInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は核磁気共鳴(NMR)測定において用いられる
ジャンプリターンパルスによる半選択的デカップリング
方法に関するものである。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a semi-selective decoupling method using a jump return pulse used in nuclear magnetic resonance (NMR) measurement.
一般に、原子核から得られるNMRスペクトルのピーク
が複数本に分裂している場合に、非観測核との結合を遮
断してピークを1本にするためにデカップリングが行わ
れる。In general, when the peak of an NMR spectrum obtained from a nucleus is split into a plurality of peaks, decoupling is performed in order to cut off the bond with an unobserved nucleus and reduce the number of peaks to one.
例えば、第12図に示すようにα位の炭素核とβ位の炭
素核とが結合している場合、他の原子核との結合を考慮
しないとすれば、第13図に示すように、それぞれのNMR
スペクトルは互いの影響を受けて2本に分裂して観測さ
れる。For example, when the carbon nucleus at the α-position and the carbon nucleus at the β-position are bonded as shown in FIG. 12, if the bonding with other nuclei is not considered, as shown in FIG. NMR
The spectrum is split into two parts under the influence of each other and observed.
分裂したNMRスペクトルのピークを1本にするため
に、従来、観測核と結合している非観測核にデカップリ
ングパルスを照射し、スピンの位相をランダムにして観
測核への影響をなくすようにすることが行われている。Conventionally, in order to reduce the number of split NMR spectra to one, a non-observed nucleus coupled to the observed nucleus is irradiated with a decoupling pulse, and the phase of the spin is randomized to eliminate the effect on the observed nucleus. That is being done.
また、非観測核に対して180°パルスを照射し、スピ
ンを反転させて所定時間後に観測することにより、非観
測核のスピンの位相をランダムにして観測核への影響を
なくすスピン反転デカップリング法も行われている。In addition, a 180 ° pulse is applied to the non-observed nucleus, the spin is reversed, and observation is performed after a predetermined time, so that the phase of the spin of the unobserved nucleus is randomized to eliminate the influence on the observed nucleus. Laws are also in place.
このように従来のデカップリング方法は、デカップリ
ングできるが、ある程度広い範囲の多くの非観測核に対
してデカップリングパルスを照射した場合、デカップリ
ングパルスは観測核をも励起してしまい、結果としてNM
Rスペクトルのピークが観測できなくなってしまうとい
う問題がある。As described above, the conventional decoupling method can perform decoupling, but when a large number of unobserved nuclei are irradiated with the decoupling pulse, the decoupling pulse also excites the observed nucleus, and as a result, NM
There is a problem that the peak of the R spectrum cannot be observed.
そこで、観測核には何の影響も与えずに非観測核にの
みデカップリングパルスをかけるため、時間的な幅が広
く、狭帯域のパルスを照射し、非観測核にのみ同調する
ようなセリクティブパルスを用いてデカップリングする
ことが行われているが、必ずしも良い結果が得られてい
なかった。Therefore, since the decoupling pulse is applied only to the non-observed nucleus without affecting the observed nucleus, a pulse with a wide time width and a narrow band pulse is irradiated, and it tunes only to the non-observed nucleus. Although decoupling has been performed using an active pulse, good results have not always been obtained.
本発明は上記課題を解決するためのもので、同種核の
ようなNMRスペクトルのピークの周波数が極めて接近し
ている場合にも、半選択的にデカップリングすることが
可能なジャンプリターンパルスによる半選択的デカップ
リング方法を提供することを目的とする。The present invention has been made to solve the above-mentioned problem, and even when a peak frequency of an NMR spectrum such as a homonuclear nucleus is extremely close, a half return by a jump return pulse that can be semi-selectively decoupled. It is an object to provide a selective decoupling method.
本発明はパルス状ラジオ波を照射して核スピンを励起
するとともに、デカップリングを行って多次元NMRスペ
クトルを求めるNMR測定方法において、核スピンのN回
転(N=0、1、2……)の展開時間に相当する調節可
能なパルス間隔を有し、180°位相が異なる少なくとも
1組のパルス状ラジオ波からなる90°パルスを照射して
半選択的にデカップリングを行うようにしたことを特徴
とする。The present invention relates to an NMR measurement method for irradiating pulsed radio waves to excite nuclear spins and performing decoupling to obtain a multidimensional NMR spectrum, wherein N rotations of nuclear spins (N = 0, 1, 2,...) And a semi-selective decoupling by irradiating a 90 ° pulse consisting of at least one pair of pulsed radio waves having an adjustable pulse interval corresponding to the development time of Features.
本発明は時間δをおいて、互いに90°位相の異なる少
なくとも1組みのパルス(ジャンプリターンパルス)を
照射する。δ時間内に展開しないスピン、あるいはδ時
間に1回転(360°)以上して丁度元へ戻ってくるスピ
ンはジャンプリターンパルス照射によって元の方向を向
くために何の影響も受けないが、δ時間内に所定の展開
を行うスピンは、ジャンプリターンパルスの照射により
元の方向とは異なる方向を向くために影響を受ける。従
って、δの時間を調節することにより、影響を受けるス
ピンと受けないスピンとを選択することができ、互いに
NMRピークの近接した同種核であっても、ジャンプリタ
ーンパルスにより半選択的に励起してデカップリングす
ることが可能となる。The present invention irradiates at least one set of pulses (jump return pulses) having a phase difference of 90 ° from each other at a time δ. Spins that do not evolve within δ time or spins that return more than one rotation (360 °) during δ time return to the original direction by jump return pulse irradiation do not have any effect because they return to the original direction by the irradiation of the jump return pulse. Spins that perform a predetermined development in time are affected because they are directed in a direction different from the original direction by the irradiation of the jump return pulse. Therefore, by adjusting the time of δ, the affected spins and the unaffected spins can be selected, and
Even homonuclear nuclei close to the NMR peak can be semi-selectively excited and decoupled by the jump return pulse.
以下、実施例を図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings.
第1図〜第3図は本発明のデカップリング方法を説明
するための図である。1 to 3 are views for explaining a decoupling method of the present invention.
第1図は2次元NMRスペクトルを得るためのパルスト
レインの模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram of a pulse train for obtaining a two-dimensional NMR spectrum.
例えば、パルス状ラジオ波からなる90度パルスにより
励起し、t1後に自由減衰振動(F1D)を所定周期のサン
プリングパルスで検出する(t2ドメイン)とともにt1を
少しづつ変えてデータ収集し(t1ドメイン)、t1、t2に
ついてフーリエ変換することにより2次元NMRスペクト
ルが得られる。For example, excited by 90 degrees pulses including a pulse-like radio wave, to detect the free damped oscillation after t 1 a (F1D) sampling pulse having a predetermined period (t 2 domains) with different t 1 little by little to the data acquisition with ( A two-dimensional NMR spectrum is obtained by performing Fourier transform on t 1 domain), t 1 , and t 2 .
このような2次元NMRにおいて、δの時間間隔をおい
て、励起パルスのt1/2後にパルス状ラジオ波からなる90
°xと90°−xのパルス、すなわちジャンプリターンパ
ルスを照射し、t2/2後にFIDを検出する。例えば、第2
図に示すように、90°xの照射によりz方向に向いてい
た核スピンは矢印Aに示すように回転して、y方向に倒
される。そしてδ時間後にy方向に倒された核スピンが
展開しないか、またはx,y平面内で1回転ないし複数回
転して元の位置に戻った時に90°−xのパルスが照射さ
れると、この核スピンは矢印Bで示すように元のz方向
を向くことになる。従って、ジャンプリターンパルスは
このような核スピンに対してはなんの影響も与えないこ
とになる。In such a two-dimensional NMR, a time interval of δ and a time interval of t 1/2 of the excitation pulse,
° x and 90 ° -x pulse, i.e. irradiating the jump return pulse, detecting the FID after t 2/2. For example, the second
As shown in the figure, nuclear spins oriented in the z-direction by irradiation at 90 ° x rotate as shown by the arrow A and fall in the y-direction. Then, after δ hours, the nuclear spin tilted in the y direction does not expand, or when a 90 ° -x pulse is irradiated when returning to the original position after one or more rotations in the x, y plane, This nuclear spin is oriented in the original z direction as shown by arrow B. Therefore, the jump return pulse has no effect on such nuclear spins.
一方、90°xでy方向に倒され、δ時間に所定角度展
開した核スピンは90°−xのパルスにより矢印Cに示す
ように倒され、元の方向は向かないことになり、ジャン
プリターンパルスにより励起されたことになる。従っ
て、化学シフトが接近した1組の核スピンがあった場
合、δ時間を調節することにより、一方の核には何の影
響も与えず、他方の核のみ励起することが可能であり、
ジャンプリターンパルスにより半選択的にデカップリン
グすることができる。On the other hand, the nuclear spins tilted in the y direction at 90 ° x and expanded at a predetermined angle in δ time are tilted as shown by the arrow C by the pulse of 90 ° -x, and the original direction is not turned, and the jump return It is excited by the pulse. Therefore, if there is a set of nuclear spins with similar chemical shifts, by adjusting the δ time, it is possible to excite only one nucleus without affecting one nucleus,
Decoupling can be semi-selectively performed by the jump return pulse.
前述したように、δ時間にN回転する核スピンはジャ
ンプリターンパルスにより影響をうけないので、特定の
核スピンに対して影響を与えないδ時間は周期性を持つ
ことになる。すなわち、第3図に示すようにジャンプリ
ターンパルスにより影響を受けない、即ちデカップリン
グされない領域NDと、デカップリングされる領域Dは周
期的に現れることになる。As described above, the nuclear spin rotating N times in the δ time is not affected by the jump return pulse, so that the δ time which does not affect a specific nuclear spin has periodicity. That is, as shown in FIG. 3, a region ND that is not affected by the jump return pulse, that is, a region ND that is not decoupled, and a region D that is decoupled appear periodically.
そこで、δ時間を調節し、一方は領域Dに、他方は領
域NDに対応させれば、(1H,1H)、(13C,13C)のよう
な同種核同士でスペクトルのピークが極めて接近してい
る場合であっても、半選択的にデカップリングすること
ができる。Therefore, if the δ time is adjusted so that one corresponds to the region D and the other corresponds to the region ND, the peaks of the spectrum between homonuclei such as ( 1 H, 1 H) and ( 13 C, 13 C) are obtained. Decoupling can be performed semi-selectively even in the case of extremely close proximity.
デカップリング域が観測域からΔνだけ周波数が離れ
ている場合、δとΔνとの間には、 δ=1/2Δν の関係があり、このようにδを設定し、その中心はデカ
ップリングされない第3図のND領域の中心に設定すれば
よい。When the frequency of the decoupling region is away from the observation region by Δν, there is a relation of δ = 1 / 2Δν between δ and Δν. What is necessary is just to set to the center of the ND area of FIG.
そして、第4図の2次元NMRスペクトル図において、
スペクトルのピークの離れている1H軸に対しては従来の
デカップリング法を用い、同種核の13C側に対してはジ
ャンプリターンパルスを用いることにより、高精度に2
次元NMRスペクトルを得ることができる。Then, in the two-dimensional NMR spectrum diagram of FIG.
The conventional decoupling method is used for the 1 H axis where the spectrum peaks are far apart, and the jump return pulse is used for the 13 C side of the homogeneous nucleus, so that a high accuracy can be achieved.
One-dimensional NMR spectra can be obtained.
なお、上記説明ではジャンプリターンパルスとして1
組のパルスを用いたが、これに限らず、第5図に示すよ
うに(90°x,90°y,90°−y、90°−x)のような互い
に90度位相の異なる1対のパルスからなる2組のパル
ス、あるいは互いに90度位相の異なる1対のパルスから
なるn組のパルスを組み合わせて励起するようにしても
よく、さらに90°パルスに限らず、90度位相の異なる任
意のパルス幅θのパルスを用いることも可能である。In the above description, 1 is used as the jump return pulse.
Although a set of pulses was used, the present invention is not limited to this. As shown in FIG. 5, a pair of pulses having a phase difference of 90 degrees, such as (90 ° x, 90 ° y, 90 ° -y, 90 ° -x), is used. May be excited by combining two sets of pulses composed of a set of pulses, or n sets of pulses composed of a pair of pulses having a phase difference of 90 degrees from each other. It is also possible to use a pulse having an arbitrary pulse width θ.
第6図は本発明のデカップリング方法をHMQCに適用し
た場合の説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram when the decoupling method of the present invention is applied to HMQC.
HMQCの場合には元々プロトンと炭素とはカップリング
していないので、90°パルスを照射した後、180パルス
によりリフォーカスを行い、従来のデカップリングを行
ってそのFIDを検出する。一方、炭素核は他の炭素核と
カップリングしており、非観測核に対して90°パルスと
90°パルスの間にジャンプリターンパルスθφ1、θφ2
を所定時間δをおいて照射することにより、デカップリ
ングして観測を行う。In the case of HMQC, protons and carbon are not originally coupled, so after irradiating a 90 ° pulse, refocusing is performed by 180 pulses, and conventional decoupling is performed to detect the FID. On the other hand, carbon nuclei are coupled with other carbon nuclei, and a 90 ° pulse is applied to unobserved nuclei.
Jump return pulse θφ 1 , θφ 2 during 90 ° pulse
Is irradiated for a predetermined time δ to perform decoupling and observation.
第7図は本発明のデカップリング法をSQCに適用した
場合の説明図で、プロトンに対しては90°パルス照射
後、180°パルスでリフォーカスし、さらに90°パルス9
0°パルスの間に180°パルスを照射してスピン反転パル
ス法により炭素核とのデカップリングを行い、さらに18
0°パルスをリフォーカスした後、従来の方法によりデ
カップリングを行ってFIDを検出する。一方、炭素核は
同様に180°パルスでリフォーカスした後、90°パルス
と90°パルスの間にジャンプリターンパルスを照射して
デカップリングを行い、さらに180°パルスでリフォー
カス行って、観測核の観測を行うことになる。FIG. 7 is an explanatory view in the case where the decoupling method of the present invention is applied to SQC. After irradiating a 90 ° pulse to a proton, the proton is refocused by a 180 ° pulse, and further a 90 ° pulse is applied.
A 180 ° pulse is irradiated during the 0 ° pulse to perform decoupling with carbon nuclei by the spin inversion pulse method.
After refocusing the 0 ° pulse, FID is detected by performing decoupling by a conventional method. On the other hand, the carbon nucleus is similarly refocused with a 180 ° pulse, decoupled by irradiating a jump return pulse between the 90 ° pulses, and refocusing with a 180 ° pulse to obtain the observed nucleus. Will be observed.
第8図、第9図はHMQCの2次元NMRスペクトルを示
し、第8図は従来の方法によって観測した場合、第9図
は本発明のデカップリング法を適用した場合の2次元NM
Rスペクトルである。FIGS. 8 and 9 show two-dimensional NMR spectra of HMQC. FIG. 8 shows a two-dimensional NMR spectrum observed by the conventional method. FIG. 9 shows a two-dimensional NMR spectrum obtained by applying the decoupling method of the present invention.
It is an R spectrum.
第8図、第9図から分かるように、本発明により効果
的にデカップリングされていることが分かる。As can be seen from FIGS. 8 and 9, it can be seen that the present invention is effectively decoupled.
第10図、第11図はSQCの2次元NMRスペクトルを示し、
第10図は従来の方法でデカップリングした場合、第11図
は本発明の方法によりデカップリングした場合の2次元
NMRスペクトルである。FIG. 10 and FIG. 11 show two-dimensional NMR spectra of SQC,
FIG. 10 shows a two-dimensional image obtained by decoupling by the conventional method, and FIG. 11 shows a two-dimensional image obtained by decoupling by the method of the present invention.
It is an NMR spectrum.
図から分かるように、SQCの場合にもHMQCの場合と同
様に効果的にデカップリングされていることが分かる。As can be seen from the figure, it can be seen that decoupling is effectively performed in the case of SQC as well as in the case of HMQC.
尚、上記説明では2次元NMRを例にとったが、3次元
あるいは更に高次元のNMRにも同様に適用できる。In the above description, two-dimensional NMR is taken as an example, but the present invention can be similarly applied to three-dimensional or higher-dimensional NMR.
以上のように本発明によれば、半選択的に広い範囲で
デカップリングするためにジャンプリターンパルスを用
い、同種核であっても半選択的に効果的にデカップリン
グすることが可能となる。As described above, according to the present invention, a jump return pulse is used for semi-selective decoupling over a wide range, and it is possible to semi-selectively and effectively decouple even a homogeneous nucleus.
第1図、第2図、第3図は本発明のデカップリング方法
を説明するための図、第4図は2次元NMRスペクトルを
示す図、第5図は他のジャンプリターンパルスを説明す
るための図、第6図はHMQCに適用する場合のパルストレ
インを示す図、第7図はSQCに適用する場合のパルスト
レインを示す図、第8図、第9図はHMQCの2次元NMRス
ペクトルを示す図、第10図、第11図はSQCの2次元NMRス
ペクトルを示す図、第12図、第13図はNMRスペクトルピ
ークの分裂を説明するための図である。FIGS. 1, 2, and 3 are diagrams for explaining the decoupling method of the present invention, FIG. 4 is a diagram showing a two-dimensional NMR spectrum, and FIG. 5 is a diagram for explaining another jump return pulse. , FIG. 6 is a diagram showing a pulse train when applied to HMQC, FIG. 7 is a diagram showing a pulse train when applied to SQC, FIG. 8 and FIG. 9 are two-dimensional NMR spectra of HMQC. FIG. 10, FIG. 10 and FIG. 11 show two-dimensional NMR spectra of SQC, and FIG. 12 and FIG. 13 are diagrams for explaining the splitting of the NMR spectrum peak.
Claims (1)
起するとともに、デカップリングを行って多次元NMRス
ペクトルを求めるNMR測定方法において、核スピンのN
回転(N=0、1、2……)の展開時間に相当する調節
可能なパルス間隔を有し、180°位相が異なる少なくと
も1組のパルス状ラジオ波からなる90°パルスを照射し
て半選択的にデカップリングを行うようにしたことを特
徴とするジャンプリターンパルスによる半選択的デカッ
プリング方法。The present invention relates to an NMR measurement method for irradiating a pulsed radio wave to excite nuclear spins and performing decoupling to obtain a multidimensional NMR spectrum.
Irradiating a 90 ° pulse consisting of at least one set of pulsed radio waves having an adjustable pulse interval corresponding to the development time of the rotation (N = 0, 1, 2,. A semi-selective decoupling method using a jump return pulse, wherein decoupling is selectively performed.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30040590A JP2895611B2 (en) | 1990-11-06 | 1990-11-06 | Semi-selective decoupling method by jump return pulse |
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JPH04174351A JPH04174351A (en) | 1992-06-22 |
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