Багатоквантові фільтри вищого порядку

Використання тієї ж самої імпульсної послідовності, що й в DQF-COSY, однак з модифікованим фазовим циклом або комбінацією градієнтів між останніми двома імпульсами, можна відфільтрувати більш високі порядки багатоквантової когерентності. Наприклад, якщо в послідовності, що наведена на Рис. 5.43 вибрати співвідношення градієнтів 1:3, то виділиться винятково трьохквантова когерентність. COSY із трьохквантовою когерентністю - TQF-COSY видаляє зі спектра синглети й двохквантові мультиплети. Спектри при цьому можуть істотно спроститися. У більш загальному випадку р-квантовий фільтр можна застосовувати для видалення зі спектрів сигналів, що пов'язані з когерентністю порядку нижче р. Експерименти такого типу можуть бути проведені для вивчення молекул, що містять співпадаючі добре розділені спінові мультиплети відокремлених фрагментів, таких як амінокислоти в пептидах і протеїнах. Великим недоліком фільтрів когерентності високого порядку є зменшення чутливості в 2^р-1 разів для фільтра р-квантової когерентності. Якщо в експерименті DQF-COSY чутливість губиться всього вдвічі, у порівнянні зі спектром без квантової фільтрації, то в TQF-COSY чотириразова втрата чутливості часто виявляється неприйнятною. Тому трьохквантові фільтри використовуються рідко, а вивчення когерентності більш високих порядків у рутинній роботі не проводиться зовсім. Правила інтерпретації тонкої структури мультиплетів в експериментах із багатоквантовою фільтрацією також слід трохи модифікувати.

COSY-b

Даний різновид COSY поєднує методики, у яких другий імпульс в послідовності COSY зменшений за тривалістю до 45 або 60^о (Рис. 5.47). Найчастіше такі експерименти проводять у поданні абсолютних значень, оскільки при використанні імпульсів, менших за 90^о, неможливо домогтися чистої амплітудної модуляції даних.

Рис. 5.47. Експеримент COSY-β. Змішувальний імпульс, β, часто вибирається 45 або 60^о.

Використання зменшеного змішувального імпульсу значно змінює відносну інтенсивність перенесення когерентності між безпосередньо зв'язаними переходами, тобто між тими, які мають спільний енергетичний рівень, наприклад А₁ і Х₂ на Рис.5.48 та між віддаленими переходами.

Рис. 5.48. Діаграма енергетичних рівнів для двохспінової системи АХ

Перенесення когерентності між переходами з віддаленим зв'язком, наприклад між А₁ і А₂, у значній мірі послаблюється. Це приводить до зменшення інтенсивності відповідних компонентів мультиплетів як у діагональних піках, так і в кроспіках. Часто така зміна непередбачувана, якщо присутні декілька КССВ. Діагональні піки стають трохи менш інтенсивними, що поліпшує виділення кроспіків, які розташовані поблизу від них. Мультиплетна структура кроспіків також істотно спрощується, внаслідок чого вони мають скошений вигляд (Рис. 5.49). У ряді випадків такий ефект нахилу можна використовувати для розрізнення активних констант протилежного знака, таких як гемінальні і віцинальні. Розглянемо трьохспінову систему АМХ, у якій всі спіни зв'язані один з одним. Кроспік АМ має позитивний нахил. Його кроспік майже паралельний до діагоналі спектра, якщо обидві пасивні константи J_AX J_MX мають однаковий знак. На відміну від цього, кроспік буде мати негативний нахил і розташовуватися перпендикулярно діагоналі, якщо знаки пасивних констант відрізняються. У протонній спектроскопії віцинальні КССВ звичайно позитивні, а гемінальні – негативні. Тому кроспік між протоном і його гемінальним партнером найчастіше має позитивний нахил, а з віцинальним партнером – негативний. Цей ефект проявляється в спектрі COSY-45 сполуки 5.1, наведеному на рис. 5.49. Взаємодія з додатковим спіном приводить до подальшого викривлення структури кроспіка і нахил у цьому випадку може не проявлятися. Проте, якщо ефект проявляється, він може виявитися досить корисним для ідентифікації гемінального партнера.

Рис. 5.49. Порівняння спектраCOSY-45 сполуки 5.1 у формі абсолютних значень зі стандартним спектром COSY-90. Напрямок нахилу кроспіків у спектрі COSY-45 зв'язаний зі знаком КССВ. Виходячи з нахилу можна робити висновки про те, чи є активна константа позитивною або негативною і розрізняти гемінальні та віцинальні КССВ (див. текст).

Вибір між b = 45^о і 60^о здійснюється залежно від особистого смаку. Якщо використовувати b = 45^о, то одержимо більше співвідношення інтенсивностей між зв'язаними й віддаленими переходами (для 45^о співвідношення інтенсивностей досягає 6, а для 60^о – 3) і, відповідно, більше спрощення структури мультиплетів. При використанні b = 60^о, можна досягти трохи більш високої чутливості спектра. Оскільки головною причиною застосування даного різновиду COSY є зменшення інтенсивності діагональних піків і підошов кроспіків, то COSY-45 уявляється більш виправданим для рутинних досліджень. Внаслідок спрощення структури піків, простоти використання та можливості автоматизації вимірів, такі різновиди COSY одержали широке поширення серед хіміків-органіків.