La mejora de núcleos insensibles por transferencia de polarización ( INEPT ) es un método de mejora de la resolución de señales utilizado en espectroscopia de RMN . Implica la transferencia de polarización de espín nuclear de espines con grandes diferencias de población de Boltzmann a espines nucleares de interés con bajas diferencias de población de Boltzmann. [1] INEPT utiliza acoplamiento en J para la transferencia de polarización en contraste con el efecto Nuclear Overhauser (NOE) que surge de la relajación cruzada dipolar . Este método de mejora de la señal fue introducido por Ray Freeman en 1979. Debido a su utilidad en la mejora de la señal,Las secuencias de pulsos utilizadas en experimentos de RMN heteronucleares contienen a menudo bloques de secuencias INEPT o similares a INEPT.
Fondo
La sensibilidad de la detección de la señal de RMN depende de la relación giromagnética (γ) del núcleo. En general, la intensidad de la señal producida a partir de un núcleo con una relación giromagnética de γ es proporcional a γ 3 porque el momento magnético , las poblaciones de Boltzmann y la precesión nuclear aumentan en proporción a la relación giromagnética γ. Por ejemplo, la relación giromagnética de 13 C es 4 veces menor que la del protón, por lo que la intensidad de la señal que produce será 64 veces menor que la producida por un protón. Sin embargo, el ruido también aumenta como la raíz cuadrada de la frecuencia, por lo que la sensibilidad se vuelve aproximadamente proporcional a γ 5/2 . [2] Un núcleo de 13 C sería 32 veces menos sensible que un protón y 15 N alrededor de 300 veces menos sensible. Por tanto, son deseables técnicas de mejora de la sensibilidad cuando se registra una señal de RMN de un núcleo insensible.
La sensibilidad se puede mejorar artificialmente aumentando los factores de Boltzmann. Un método puede ser a través de NOE, por ejemplo, para la señal de 13 C, la relación señal / ruido se puede mejorar tres veces cuando los protones unidos están saturados. Sin embargo, para NOE, un valor negativo de K , la proporción de relaciones giromagnéticas de los núcleos, puede resultar en una reducción en la intensidad de la señal. Para 15 N (espectroscopia de RMN de nitrógeno 15) que tiene una relación giromagnética negativa, si la relajación dipolar tiene que competir con otros mecanismos, la señal de 15 N observada puede ser cercana a cero. [2] Por lo tanto, son necesarios métodos alternativos para núcleos con una relación giromagnética negativa, y Ray Freeman propuso uno de esos métodos que utiliza la secuencia de pulsos INEPT en 1979, [1] un método que se adoptó ampliamente.
Mejora de la señal mediante la técnica INEPT
La mejora de la señal INEPT tiene dos fuentes:
- El efecto de población de espines aumenta la señal en un factor de K = relación de relaciones giromagnéticas γ I / γ S de los núcleos, donde γ I y γ S son la relación giromagnética del protón (los espines I) y los núcleos de baja sensibilidad. (la S gira) respectivamente.
- Los núcleos con mayor proporción magnetogírico generalmente se relajan más rápidamente. Dado que la velocidad a la que la transferencia INEPT que se puede repetir está limitada por la relajación de estos giros (en lugar de los giros de baja sensibilidad), entonces el experimento se puede repetir con más frecuencia, aumentando la relación señal-ruido .
Como resultado, INEPT puede mejorar la señal de RMN en un factor mayor que K , mientras que la mejora máxima a través de NOE es en un factor de 1+ K / 2. [1] A diferencia de NOE, no se incurre en penalización por una relación giromagnética negativa en INEPT, por lo que es un método útil para mejorar la señal de núcleos con una relación giromagnética negativa como 15 N o 29 Si. La señal de 15 N se puede mejorar en un factor de 10 a través de INEPT. [2]
Secuencia de pulsos
![](http://wikiimg.tojsiabtv.com/wikipedia/commons/thumb/6/62/INEPT_Pulse_Sequence.png/350px-INEPT_Pulse_Sequence.png)
La secuencia de pulsos de INEPT, como se representa en el diagrama, se puede leer como una combinación de eco de espín e inversión de población selectiva (SPI). El eco de espín es un pulso de 90 ° seguido de un pulso de 180 ° separado por un período de tiempo τ y se aplica sobre el protón, el núcleo sensible (designado quizás de manera contraintuitiva como el espín I , con el núcleo insensible el espín S , tenga en cuenta sin embargo que el artículo original sobre INEPT usaba designaciones opuestas). [1]
- Eco de giro
- 90 ° I ( X ) - τ - 180 ° I ( X )
El primer pulso de 90 ° invierte la magnetización en el eje + y y, debido a la falta de homogeneidad del campo, las isocromáticas se abren en abanico a una velocidad ligeramente diferente. Después de un período de tiempo, se aplica un pulso de 180 ° a lo largo del eje x, rotando las isocromáticas sobre el eje - y . Como los isocromáticos individuales todavía se procesan a la misma velocidad que antes, todos los isocromáticos convergerían y volverían a enfocarse, regenerando así la señal, es decir, el eco. Los cambios químicos también se reenfocan al mismo tiempo que la falta de homogeneidad, y esta propiedad permite manipular la magnetización independientemente de los cambios químicos. El reenfoque permite que todos los desplazamientos químicos de los protones experimenten una inversión de población en el paso SPI sin su indeseable selectividad.
- Inversión de población selectiva
- 180 ° S - τ - 90 ° I ( Y ), 90 ° S - Adquisición
Como se muestra en el diagrama, se aplica un pulso de 180 ° en el núcleo insensible simultáneamente con el pulso de 180 ° en el protón. Esta es la parte de inversión de población del esquema, donde un pulso adicional de 90 ° después de un período de tiempo tanto en el núcleo sensible como en el insensible rota la magnetización sobre el eje z . Esto tiene el efecto de producir una alineación antifase de magnetización en el eje z , un paso importante durante el cual la polarización se transfiere del núcleo sensible al insensible. [2]
Variaciones
Hay una serie de variaciones de los experimentos, por ejemplo, se puede añadir un paso de reenfoque o un pulso extra de 90 ° 1H, y también hay secuencias de pulsos INEPT inversas. [4]
Referencias
- ↑ a b c d Gareth A. Morris, Ray Freeman (1979). "Mejora de las señales de resonancia magnética nuclear por transferencia de polarización". Revista de la Sociedad Química Estadounidense . 101 (3): 760–762. doi : 10.1021 / ja00497a058 .
- ^ a b c d Ray Freeman (1987). Un manual de resonancia magnética nuclear (2 ed.). Longman . pag. 178. ISBN 0-582-25184-2.
- ^ MH Levitt (2008). Spin Dynamics . John Wiley & Sons Ltd. ISBN 0470511176.
- ^ "Experimentos de identificación: INEPT" .