lecture 7---NOESY.ppt

NuclearOverhauserEffect NOE NuclearOverhauserEffect NOE AlbertW Overhauser 順?lè)礃?gòu)型立體構(gòu)型芳香環(huán)的指定 當(dāng)兩個(gè)核在空間上很接近時(shí) 可以通過(guò)偶極 偶極作用相互影響 NOE反應(yīng)原子核自旋之間通過(guò)空間的偶極 偶極相互作用 如果兩個(gè)1H核間的距離小于5 那么在NMR譜中就可以觀察到NOE信號(hào) 在蛋白質(zhì)中也可觀察到小于或等于6 的NOE信號(hào) I 1 dij6I 兩個(gè)1H核間的NOE信號(hào)強(qiáng)度dij 兩個(gè)1H核間的空間距離 NuclearOverhauserEffect NOE NuclearOverhauserEffect NOE 當(dāng)兩個(gè)核AX在空間上很接近時(shí) 可以通過(guò)偶極 偶極作用相互影響 選擇A的頻率照射 會(huì)影響X的能級(jí)分布 從而改變其信號(hào)強(qiáng)度 NuclearOverhauserEffect NOE W2 W0 單量子數(shù)馳豫W1不產(chǎn)生NOE效應(yīng) 雙量子數(shù)馳豫W2和零量子數(shù)馳豫W0產(chǎn)生NOE效應(yīng) 小分子運(yùn)動(dòng)速度快 采取W2方式 能級(jí) 上的分布數(shù)量增加 給以足夠的時(shí)間 能級(jí) 上的分布數(shù)量也會(huì)增加 正向NOE效應(yīng)大分子運(yùn)動(dòng)速度慢 采取W0方式 能級(jí) 上的分布數(shù)量增加 給以足夠的時(shí)間 能級(jí) 上的分布數(shù)量也會(huì)增加 反向NOE效應(yīng) NuclearOverhauserEffect NOE 當(dāng)兩個(gè)核在空間上很接近時(shí) 可以通過(guò)偶極 偶極作用相互影響 NOE有正負(fù) 小分子一般有正向的NOE 大分子有反向的NOE NuclearOverhauserEffect NOE 影響NOE大小的因素 核共振頻率v0分子在溶劑中的移動(dòng)性能tc核間的空間距離 r 6 Me cis 19 Me trans 2 Ha 45 1DNOE 優(yōu)點(diǎn) 時(shí)間短 結(jié)果直接可定量缺點(diǎn) 需要分別激發(fā) 無(wú)法一次得到全部結(jié)果需要對(duì)NOE有估計(jì) 1DNOE 1DNOE 13 15a 12 1415a 15b 14 16 2DNOESY 2DNOESY 2DNOESY 2DNOESY 2DNOESY 8 7 127 18 18 3 5 105 11 16 18 9 10 17 17 10 1611 18 16 14 18 18 13 18 16 14 1713 14 17 17 13 17 17 17 17 2DNOESY 2DNOESY 2DNOESY TOCSY solidlines andNOESY dottedlines AVANCE900 2 0mMLysozymeNOESY NOE實(shí)驗(yàn)對(duì)環(huán)境變化非常敏感 為了得到高質(zhì)量的譜圖 有如下建議1 高質(zhì)量的樣品 樣品的分子量最好小于800或者大于2000 不然NOE信號(hào)會(huì)很小 在這種條件下 最好做ROE實(shí)驗(yàn) 2 樣品穩(wěn)定性好 3 高質(zhì)量的核磁管4 最好預(yù)先超聲或者通氬氣除氧5 NOE實(shí)驗(yàn)過(guò)程中最好做到恒溫 NuclearOverhauserEffect NOE RotatingFrameOverhauserEffectSpectroscopy ROSEY ROESY可以理解為旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中的NOE 由于實(shí)驗(yàn)室坐標(biāo)系中的交叉弛豫速率在小分子為正 在大分子為負(fù) 在中間大小的分子 分子量1000 3000 如小肽接近零 因此中間大小的分子NOE交叉峰非常弱乃至消失 這時(shí)可以用ROESY得到距離信息 但是ROESY實(shí)驗(yàn)受頻偏等因素影響大 而且有一部分反映了耦合關(guān)系 難以定量 解析時(shí)需要小心 ROSEY 與NOESY的區(qū)別 1 分子量在1000 3000范圍 建議使用ROESY 小于1000和大于3000的化合物宜做NOESY 2 NOESY是相敏圖 在對(duì)角峰附近的分辨率較差 3 ROESY得到的都是吸收譜 因此有相信號(hào)點(diǎn) 交叉峰 距離對(duì)角峰近的可以考慮使用ROESY ROSEY ROSEY TimeDependenceofNOE MixingTimes NOEdynamicallybuildsupandthendecaysduetorelaxationduringthemixingtime 1 smallmolecules0 5 1sec Startwith0 5sec 2 mediumsizemolecules0 1 0 5sec Startwith0 25sec 3 largemolecules0 05 0 2sec Startwith0 1sec 同一分子中不同的NOE關(guān)系 其混合時(shí)間略有不同 如果要得到完美的NOE譜 需要采用不同的混合時(shí)間做一系列譜 一般情況下選擇0 3 0 5sec 關(guān)于NOE的幾點(diǎn)注意 1 為測(cè)定NOE 需要對(duì)樣品的核磁譜圖有準(zhǔn)確的指認(rèn) 最常用的是同核NOE 故需要指認(rèn)好氫譜 2 NOE的測(cè)定有一維譜和二維譜兩大類(lèi) 一維譜是作NOE的差譜 二維譜的方式即測(cè)NOESY或ROESY 3 NOE的具體數(shù)值除和研究的分子密切相關(guān)外 也和儀器 工作頻率 實(shí)驗(yàn)條件等有關(guān) 因而準(zhǔn)確性和相互可比性不夠好 4 NOE信息的價(jià)值與兩個(gè)相關(guān)的磁性核跨越的化學(xué)鍵的數(shù)目有關(guān) 當(dāng)兩核越是跨越了多根化學(xué)鍵還顯示NOE時(shí) 這越能排除相對(duì)多的構(gòu)型 構(gòu)象可能性 因而較重要的立體化學(xué)信息 5 在應(yīng)用NOE時(shí) 常有某些預(yù)定的分子模型 根據(jù)NOE的結(jié)果可以從中作出明確的抉擇 關(guān)于NOE的幾點(diǎn)注意 6 NOE最適合剛性分子 在這種情況下 核組之間具有確定的距離 7 若樣品為柔性分子 相對(duì)于核磁共振的時(shí)標(biāo) 分子在溶液中存在較快的構(gòu)象互變 NOE測(cè)定的是一個(gè)平均結(jié)果 因而無(wú)法得到具體的構(gòu)象信息 此時(shí)可以考慮下列方法 1 作變溫實(shí)驗(yàn) 使體系溫度降低 如果樣品在溶液中有優(yōu)勢(shì)構(gòu)象 可能得到NOE結(jié)果 2 加入使溶液變稠的物質(zhì) 如SDS 十二烷基磺酸鈉 使得構(gòu)象轉(zhuǎn)換的速率降低 3 將樣品分子作化學(xué)修飾 即將其結(jié)構(gòu)稍加變化以便測(cè)定NOE 其它種類(lèi)的二維核磁 HOHAHA 同核全相關(guān)譜 測(cè)定樣品分子中所有偶合質(zhì)子關(guān)系的化學(xué)位移相關(guān)譜 GHSQC 檢測(cè)1H的梯度增益異核單量子相關(guān)譜 測(cè)定樣品分子中 碳?xì)涞闹苯酉噙B關(guān)系 COLOC 檢測(cè)1H的異核遠(yuǎn)程相關(guān)譜 測(cè)定樣品分子中 中遠(yuǎn)程碳?xì)湎嚓P(guān)關(guān)系 INADEQUATE 低豐度核雙量子躍遷實(shí)驗(yàn) 測(cè)定樣品分子中 低豐度核的相關(guān)關(guān)系 常見(jiàn)核磁原子核的化學(xué)位移范圍 1HTMS0 1513CTMS0 22015NNH3 l 0 90017OH2O 50 170019FCFCl3 280 25029SiTMS 380 8031P85 H3PO4 480 270 14Nand15NNMR 15N能夠產(chǎn)生很尖銳的核磁信號(hào) 但靈敏度很低 14N靈敏度相對(duì)較高但核磁信號(hào)峰非常寬 以至于在很多情況下無(wú)法分析 14Nand15NNMR 14NNMR I 1Naturalabundance99 63 ReferencecompoundNH3liquidReceptivityrel to1Hatnaturalabundance1 01 10 3Receptivityrel to13Catnaturalabundance5 74 14NNMR 14N的高對(duì)稱(chēng)性小分子的信號(hào)寬度一般在幾十或幾十赫茲的范圍內(nèi) 而不對(duì)稱(chēng)的大分子的峰寬可能達(dá)到1000赫茲上下 因此一般用來(lái)區(qū)分很小的分子和N2 15NNMR 15N的靈敏度非常低 但可以得到尖銳的信號(hào) 一般使用很大濃度的溶液或同位素標(biāo)定的化合物進(jìn)行研究 馳豫時(shí)間一般很長(zhǎng) 幾十秒 需要長(zhǎng)的d1 或添加馳豫試劑 I 1 2Naturalabundance0 37 Referencecompound90 CH3NO2inCDCl3orliquidNH3Receptivityrel to1Hatnaturalabundance3 85 10 6Receptivityrel to13Catnaturalabundance0 0219 15NNMR 15NNMRspectrumofsodiumazide 1M inD2O 15NNMRspectrumofenrichedHIV 1protease 31PNMR I 1 2Naturalabundance100 Referencecompound85 H3PO4inH2O 0ppmReceptivityrel to1Hatnaturalabundance6 67 10 3Receptivityrel to13Catnaturalabundance37 7 化學(xué)位移值交叉 規(guī)律性不強(qiáng) 要多查閱文獻(xiàn)數(shù)據(jù) PBu3 32 5ppmPiBu3 45 3ppmPsBu37 9ppmPtBu363ppm 31PNMR 與質(zhì)子的耦合使峰變寬 一鍵耦合常數(shù)為200 700Hz 二鍵耦合常數(shù)為0 5 20Hz 29SiNMR 29SiNMR TMS SiHCl3 一鍵耦合常數(shù)一般在幾百赫茲的級(jí)別上 二鍵耦合常數(shù)為6 6Hz 29Si NMRspectrumofTMSinCDCl3 19FNMR I 1 2Naturalabundance100 ReferencecompoundCFCl3 0ppm CF3COOH 78 5ppmReceptivityrel to1Hatnaturalabundance0 83Receptivityrel to13Catnaturalabundance4716 19FNMR 金屬有機(jī)核磁 Organolithium 6Li Q 8 0 10 4a 7 4 I 16Li Higherresolution7Li Q 4 5 10 2a 92 6 I 3 27Li HighersensitivityRef 1Mor0 1MLiClinD2O 金屬有機(jī)核磁 Boron 10B Q 8 5 10 2a 19 6