JPS59182352A - 核磁気共鳴測定方法 - Google Patents

核磁気共鳴測定方法

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JPS59182352A
JPS59182352A JP5655183A JP5655183A JPS59182352A JP S59182352 A JPS59182352 A JP S59182352A JP 5655183 A JP5655183 A JP 5655183A JP 5655183 A JP5655183 A JP 5655183A JP S59182352 A JPS59182352 A JP S59182352A
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pulse
nucleus
methylene
peak
irradiation
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JP5655183A
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Muneki Oouchi
宗城 大内
Haruo Seto
一夫 降旗
Kazuo Furuhata
治男 瀬戸
Nozomi Otake
大缶 望
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Jeol Ltd
Original Assignee
Jeol Ltd
Nihon Denshi KK
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/62Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance using double resonance

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  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は選択的デカップリング法とINEPT法を組合
わした核磁気共鳴(NMR>測定方法に関するものであ
る。
[従来技術] 13C−NMRスペクトルにおいで、炭素に結合してい
る水素原子数の決定及びそれに続く水素と炭素の化学シ
フトの関係づ【プ【よ、イj11化合物の構造解析の上
で不可欠であり、この目的のため選択的デカップリング
法(S E L−法)が用いられている。このSEL法
を、非等価なメチレン(t−1a−C−1−1b)と答
価なメチレン(1−1−C−1−1)とメチン(CI 
)を含むモデル試料を用いて簡単に説明する。
第1図(a )は、この試料の1+−+ −N M R
スペクトル、(b’)はこの試料の水素核とのカップリ
ングを残した13 C−N M Rスペクトルを夫々示
す。
(a )のスペクトルから非等価なメチレン水素が存在
することが分り、(b)のスペクトルからメチンを示す
2重線が1つ、メチレンを示す3重線が2つあることが
分るが、非等価なメチレンによるピークがどちらである
かは不明である。そこで、第1図(a >に示ず)−1
aによるピークとHbによるピークの中心位置に対応す
る周波数[Cを持つ比較的低強度の高周波磁場(RF)
を併せて照射し、RFの周波数の拡がりによりHa、H
b共に共鳴させ“C炭素との結合を切IIiすると、こ
のメチレン炭素によるピークは第1図(C)に示す様に
強度の大ぎな1重線となる。従ってこのピークが1−1
8゜1−1 bと結合しているメチレン炭素によるもの
であると判定できる。
ところが、RFによって同時にデカップリングできる幅
は通常100f−lz以下であるノ〔め、1−1aによ
るピークと1−1 bによるピークの距離△Hが比較的
大きい場合には、tl aと1−1 bの両方共飽和ざ
ゼることはできない。ぞの場合にはどちらか一方、例え
ばI」aであれば、Haによる2本のピークの中間の位
置(正確には2本のピークの強度を考慮した重心位置)
に対応する周波数faを持つRFを照射してLlaとメ
チレン炭素との結合を切断する様にしている。このメチ
レン炭素にはもう1つの1−1 bとのスピン結合が残
っているため、このメチレン炭素はメチン炭素と同じ挙
動を示し、このメチレン炭素にj;るピークは第1図(
d )に示づ様に2重線になる。従ってこのピークが1
−1aに結合しているメチレン炭素によるものであると
判定できる。
しかしながら、この3重線から2重線への変化は、先に
述べた3重線から1重線への変化に比ベピーク強度の増
大がないため、複雑な化合物で多数のピークが混みあっ
ている場合には、その変化を的確につかむことは極めて
困難である。特に1、  最近の磁場強度の高い超電導
NMR装置の普及に伴ない、iH−NMRスペクトルの
解析が容易になった反面、非等価なメチレン水素は磁場
強度が高くなるに従つ゛C分離(ΔH)が大きくなるた
め(400M Hz  ” H−N M Rではこの差
は400〜500Hzにも達する)、複雑な化合物では
SE L法によるメチレン炭素の帰属の判定は困難或い
は不可能となっている。
[発明の目的] 本発明は、このSEL法と近時発達して来たIN E 
PT (I n5ensitive  Nuclei 
Enhanced byPolarization T
ransfer )法を組み合わせることにより、メチ
レン炭素の帰属の判定を容易に行うことのできる核磁気
共鳴測定方法を提供するものである。
[発明の構成] 本発明は、(a )該観・側枝と結合関係にある非観測
核に該非観測核の90°パルス、180°パルス、90
°パルスを時間tをおいてこの順序で照射すること、 (b)上記(a )におけるパルス列照射後期間Δをお
いて、又は上記(a )におけるパルス列照射後期間Δ
をおいで180°パルスを照射した後更に期間Δをおい
てノイズ変調した非観測核の共鳴周波数を持つ高強度の
高周波を照射すること、(C)上記(a )における非
観測核の180°パルス及びそれに続く90°パルスの
照射に夫々同期して観側枝の1806パルス及び90°
パルスを照射すること、 (d >少くとも前記期間Δに非観測核の共鳴周波数を
1寺つ低強度の高周波を照射すること、(e)上記(C
)によるパルス照射後観側枝の自由誘導減衰信号を取得
づること、 <f>上記(e )で得られた自由誘導減衰信号に基づ
いて核磁気共鳴スペクトルを求めることを特徴としてい
る。
[本発明の基本的な考え方] 先ずINEPT法について説明する。このINEPT法
は、LHの大きな分極(磁化)を結合を通し1(1ff
Q或いは N等の核へ移して該13CあるいはN@の核
を観測するもので、これらの核の感磨を大幅に向上でき
るという大きな効果がある。
第2図(a )はTNIEPT法の基本となるパルス系
列の例を示し、IN核にt秒(t=1/4.J:Jは1
1」核と観側枝の結合定数)ずつの間隔を置いて90°
Xパルス(磁化をX軸の回りに90゜回転させる時間幅
が与えられた高周波パルス)。
180°Xパルス(同じく180°回転させる時間幅が
与えられた高周波パルス)、90’Vパルス(磁化をY
軸の回りに90°回転させる時間幅が与えられた高周波
パルス)を順次照射し、その180°×パルス及び90
’yパルスに同期してDC核の180″Xパルス及び9
0’yパルスを13G核へ照射し、これによりIN核の
人きな磁化を13C核へ移し、90°Xパルス後のi3
C核の自由誘導減衰信号(FID信号)Fを観測するも
のである。第2図(b )はINEPI−法で用いられ
る他のパルス系列の例を示し、(a)の基本パルス系列
に加え、1H核に期間Δおいてノイズ変調したR Fを
照射すると共に、i3C核に同じく期間Δおいて再結像
パルス(180’パルス)を照射し、更に期間Δ後FI
D信号(エコー信号)を観測するものである。この(b
)のパルス系列は、114デカツプルした”C−NMR
スペクトルの帰属の判定に利用することができ、期間Δ
をJを炭素核と水素核の結合定数として、Δ−1/4J
2/4J、3/4.Jとすることにより、i3C−NM
Rスペクトル中の各ピークがメチン(CI−1> 。
メチレン(CH2)、メチル(CI−13>のどれに該
当するのか判定できる。
即ち、Δ=1/4JではCH,Cl−12、CH3とも
同方向(同位相)に現れるため、第3図(a )に示す
完全デカップリング時のスペクトルCOMど略等しいス
ペクトル(同図(b))となるのに対し、Δ−2/4J
ではCH2,CH3は消し合ってCI−1のみが現れた
スペクトル(同図(C))が得られ、Δ=3/4Jでは
CH,Cl−13が上向き(同位相)、C1・12が下
向き(逆位相)のスペクトル(同図(d))が得られ、
それに基づいて第3図(a )の00M中の各々のピー
クがCI−1。
CH2、CH3のいずれに該当するのかを判定すること
ができる。
本発明は、この様にINEPT法においてΔ−3/4J
とした時CH2が下向きに現れ、CHが上向きに現れる
ことに着目し、INEPT法によって測定を行う際、S
EL法によって非等価なメチレンの一方の水素核例えば
1−18を飽和させ、炭素核との結合を切断するように
している。この様にすれば、非等価なメチレンはメチン
と同じ挙動を示すようになるため、INEPT法だけの
測定では下向きに現れていたものが上向きに反転覆るこ
とになり、そのピークが非等価なメチレンによるもので
あると容易に判定することができる。
例えば、先にSEL法の説明の際に用いたモデル試料を
、第2図(b)のパルス系列を用いてIN E P T
法により測定づると、第1図(e)に示す13C−NM
Rスペクトルが得られる。Δは3/4Jに設定されてい
るため、第3図(d )と同様に非等価なメチレンによ
るピークAと等価なメチレンによるピークBは下向き、
メチン結合によるピークCは上向きに現れており、ピー
ク△とピークBとは区別できないことが分る。
第1図(f)は、第2図(b)のパルス系列を用いてI
NEPT法により測定すると同時にHaを飽和さぜるた
めの比較的低強度のRF(周波数fa)を第2図(C)
に示づ如く照射して得た13 C−NMRスペクトルを
示す。第2図(C)のRF照射によってHaとの結合が
切断されたため、非等価なメチレンはメチンと同じ挙動
を示す様になり、ピークAが反転してピークCと同様に
上向きに現れていることが分る。等価なメチレン結合に
よるピークBは依然として下向きに現れており、これに
よってHaが結合する非等価なメチレンによるピークは
反転したピークAであると判定することができる。
[実施例] 第4図は第2図(b)、(c)のパルス系列を1H核ど
13C核に照射してNMR測定を行うための装置の一例
を示し、図中1は]イル2内に形成される静磁場中に配
置されるNMRプローブである。該プローブ1内に挿入
される試料管の周囲には、ll−1核用照射コイル3.
I目核観測用送受信コイル4及び13C核観測用送受信
コイル5が配目されている。照射コイル3.送受信コイ
ル5には、11−1核用高周波発振器6. 13G核用
高周波発振器7で生成される夫々の核の共鳴周波数を持
つ高周波が、4位相回路8,9、選択回路10,11、
ゲート12.13を介して夫々高周波パルスとしで供給
され、試料に照射される。ゲート12,13によってそ
のパルス幅を適宜設定すれば、1目核の906パルス、
180’パルス、又、i3C核の90°パルス、180
°パルスを夫々作成できる。4位相回路8.9及び選択
回路10.11は、その90’パルス或いは180°パ
ルス中のRFの位相を、O’、90°、180’ 、2
70°のいずれかに1−るためのものであり、0°に選
べば添字がXのパルス90°X、180°Xを作成でき
、90°に選べば添字がyのパルス90’yが作成ぐぎ
る。付は加えれば、位相を180°に選ぶと添字が−X
のパルス、同じ<270’に選べば添字が一■のパルス
を夫々作成できる。
14はアッテネータであり、該アラ5.テネータを介し
て取出された低レベルの11−1核用RFはゲート15
を介して照射コイル3へ供給される。又、111核の測
定の際には、ゲート16を介して11−1核のRFパル
スが送受信コイル4へ送られる。
パルス系列の照射に伴なって送受信コイル4又は5に生
じた検出信号は、増幅器17又は18を介して復調回路
19又は20へ送られ、復調にJ:すFID信号が取出
される。21.22はパルス系列の照射の際受信系を保
護するためのゲート、23はFID信舅信号−リエ変換
しCスペク1ヘルを寄るためのコンピュータ、24は選
択回路10゜11及びグーi〜12.13,15.16
.21゜22を制御するパルスプログランである。
上記構成において、測定は例えば以下の手順に従って行
われる。
(1)ゲート16を介して11−1核の観測パルスを照
射した後、グー1〜21を介して11−1核のFID信
−号を観潤し、コンビコータ23へ導入して第1図(a
 )の様な’l−l−1−Nスペクトルを求める。
これは通常の水素核の観測法である。
(2)ゲート12.13.16を介して第2図(b)の
パルス系列を試料に照射した後、ゲート22を介しで1
3C核のFID信号を観測し、コンピュータ23へ尊大
して第1図(e )の様なuC核のINEPTスペクト
ル(Δ=3/4J)を求める。
(3)(1)で求めたスペクトルに基づいて非等価なメ
チレンに含まれる一方の水素核をデカップルする周波数
faを求める。
(4)発振器6の周波数を(3)で求めたfaに設定し
、ゲート12.13.15.16を介して第2図(b)
、(c)のパルス系列を試料に照射した後、ゲート22
を介して13 C核のFID信号を観測し、コンビコー
タ23へ導入して第1図([)の様なi3C核のINE
PTスペクトル(Δ−3/4J)を求める。
(5)(2)で求めたスペクトルと(4〉で求めたスペ
クトルを比較し、下向きから上向きへ反転したピークを
求める。
第5図は第6図の構造を持つテルペン誘導体について本
発明を適用した測定例を示す。第5図(a>は前記手順
(2)で求められたINEPTスペクトルを示づ。同図
(b)は、前記手順(4)においてテルペン誘導体の第
1単位のメチレン(第6図において■で示ず)の高if
場側の水素核(ト1b )に対応づるR Fを照射して
得られたスペクトルを示す。(a )のスペクトルに対
しピーク■が上向きに反転しており、このピークが第1
準位のメチレンによるものであることが分る。
同図(C)は、同様に第3準(fIのメチレン(第6図
において■で示す)の高磁場側の水素核(1」b)に対
応するR「を照射しC得られたスペクトルを示す。(a
 )のスペクトルに対しピーク■が上向きに反転してお
り、このピークが第3W位のメチレンによるものである
ことが分る。
尚、上述した説明ではHa又は1−1bに照射りるRF
を第2図(C)のタイミングで照射したが、このRFが
Ha又はHbのデカップリングに寄与するのは第2図(
C)におりる斜線を施した期間であるので、少くともこ
の期間さえRFを照射すれば、それ以外の期間に照射す
る必要は必ずしもない。
又、INEPT法に用いられるパルス系列としては、第
2図(b)の伯にΔが設定されているもの例えば第2図
(d)、或いは第2図(e )等も使用できることは言
うまでもない。
し効果] 以上詳述した如く、本発明ではS E L法とINEP
T法を有機的に組合わせたため、以下の様な効果が得ら
れる。
(1)デカップリングする水素核は非等価なメチレンに
含まれるHa 、Hbのいずれかで良く、従って第1図
(a )の様なスペクトル中の分離の良い方のピークを
選ぶことができる。
(2)すべての炭素のピークが1重線であるため化学シ
フトの近接したピークであっても判別が容易となる。
(3)INEPT法の感磨の良さはそのまま保たれる。
(4)Δ[1が大きな非等価なメチレンに適用可能であ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図はSEL法及び本発明の詳細な説明するためのN
MRスペク1〜ルを示ず図、第2図はINEPT法及び
本発明に使用されるパルス系列を示す図、第3図はIN
EPT法によって得られるスペクトルを説明するための
図、第4図は本発明を実施するための装置の一例を承り
図、第5図は本発明により得られたスペクトルの一例を
示づ図、第6図はそれに使用されIC試料の構造を示す
図である。 3: IH核用照劃側イル、 4: IH核観測用送受信コイル、 5:i3C核観測用送受信コイル、 6: IH核用高周波発振器、 7:i3C核用高周波発振器、 8.9:4位相回路、10,11:選択回路、12.1
3.1!5.16.21.22:ゲート、19.20:
復調回路、23:コンピュータ、24:パルスプログラ
マ。 特許出願人 日本電子株式会社 代表者 伊藤 −夫 −2: HcC−Hb    トc−Hcl( 眼−C−Hb     h−c−HCHHξ−C−Hb
     H(−HCH第2図(c) ’H□

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)(a)観測核と結合関係にある非観測核に該非観
    測核の90”パルス、180’パルス、90°パルスを
    時間tをおいてこの順序で照射すること、 (I))上記(a ”)にお&Jるパルス列照射後期間
    Δをおいて、又は上記(a )にお(プるパルス列照射
    後期間Δをおいて180°パルスを照射した後更に期間
    Δをおいてノイズ変調した非観測核の共鳴周波数を持つ
    高強度の高周波を照IJI 1−ること、(C)上記(
    a )におりる非観測核の180’/\ルス及びそれに
    続く90°パルスの照射に夫々同期して観測核の180
    °パルス及び9Q’/</レスを照射すること、 (d )少くとも前記期間Δに非観測核の共鳴周波数を
    持つ低強度の高周波を照射すること、(C)」−記(0
    )によるパルス照射後観測核の自由誘導減衰信号を取得
    すること、 (f)上記(e)で得られた自由誘導減衰信号に基づい
    て核磁気共鳴スペクトルを求めること、より成る核磁気
    共鳴測定方法。
  2. (2)前記Δは観測核と非観測核との結合定数をJとし
    て3/4Jに設定される特許請求の範囲第1項記載の核
    磁気共鳴測定方法。
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