Transferencia de giro Saturación Diferencia RMN (MSITS RMN): Una nueva herramienta para obtener los parámetros cinéticos de los procesos de intercambio químico

El objetivo general de este experimento es obtener los parámetros cinéticos y los procesos de intercambio químico mutuo en pequeñas moléculas orgánicas y organometálicas que son difíciles de medir por métodos tradicionales. Este método puede ayudar a comprender la dinámica molecular de las moléculas orgánicas y organometálicas que experimentan intercambio químico. Por ejemplo, la varianza rotacional, el equilibrio conformacional, la inversión de nitrógeno, el intercambio de lignina y la tautomerización.

Las principales ventajas de esta técnica son que no hay necesidad de coalescencia de las señales de intercambio y que la constante de velocidad y el tiempo de relajación se obtienen en el mismo experimento. Primero tuvimos la idea de este método cuando investigamos el comportamiento funcional de los complejos de iones de platino en solución y nos dimos cuenta de que las técnicas de análisis de alineación de barcos a temperatura variable no eran adecuadas. Por nuestra experiencia en interacciones proteína-lignina por RMN, nos dimos cuenta de que, de hecho, se podían aplicar enfoques similares de RMN para estudiar los procesos de intercambio en moléculas orgánicas, y resultó ser cierto.

Añadir cinco miligramos de nn dimetiacidamida a un tubo de RMN adecuado para bajas temperaturas y disolver en punto cero seis mililitros de toluleno duterado. Para configurar los experimentos de RMN SSTD, primero inserte la muestra en el imán. Uno de los pasos clave para ayudar al experimento de RMN es el control de temperatura, así que asegúrese de dejar que la muestra se estabilice a la temperatura seleccionada durante al menos 20 minutos.

Una vez que la muestra esté en el imán, escriba EDTE en la línea de comandos. Cambia la temperatura a la primera temperatura seleccionada para realizar el experimento. Deje que la muestra se estabilice a la temperatura elegida durante al menos 20 minutos.

Realice un experimento de RMN de protones de una denominación en la muestra como se describe en el protocolo de texto y, a continuación, cree un nuevo conjunto de datos de un experimento de RMN de protones haciendo clic en Archivo, nuevo y asigne un nombre al nuevo experimento. En el nuevo conjunto de datos, escriba RPAR en la línea de comandos. Seleccione uno de los conjuntos de parámetros STDDIFF de la lista.

Para seleccionar la secuencia de pulsos STDDIFF, haga clic en el botón con tres puntos en la línea del programa de pulsos. Antes de llevar a cabo el experimento de RMN SSTD, calibre el pulso duro de protón de 90 grados P uno. Escriba pulsecal en la línea de comandos y copie el valor del pulso de 90 grados a la potencia más alta, que es el que da el pulso más corto.

Introduzca los valores del pulso duro calibrado en el experimento con el comando getprosol. A continuación, establezca la longitud del pulso establecido, escriba P13 e introduzca un valor de 50, 000 microsegundos. Establezca la forma de pulso selectivo yendo a encendido y haciendo clic en el botón de edición junto a forma, luego vaya a la forma pulsada 13 y elija el pulso gausiano.

Ajuste la potencia de pulso selectivo SP13 a 50 decibelios. Escriba NS y establézcalo en ocho y, a continuación, escriba DS y establézcalo en cuatro. Para adquirir el experimento SSTD NMR, abra el experimento de RMN de protones para comprobar dónde está la señal que se irradiará.

Para ello, busque el experimento en el navegador de software, haga clic con el botón derecho en el conjunto de datos y haga clic en mostrar en una nueva ventana. La selectividad de la irradiación debe ser precisa para garantizar el éxito del experimento. Asegúrese de que no se utilicen productos químicos de corrección o que la frecuencia de irradiación se pueda ajustar incorrectamente.

Mueva la línea del cursor al centro de la señal para irradiar y anotar el cambio químico en partes por millón. Seleccione el ancho espectral que se utilizará en el experimento. En este caso, la señal a irradiar es de 2,17 partes por millón y la anchura espectral utilizada es de 1,46 partes por millón.

A continuación, vaya al experimento de RMN SSTD creado anteriormente, cree una lista con las frecuencias de irradiación escribiendo FQ2LIST en la línea de comandos y seleccionando una lista existente. Edite la lista de frecuencias de irradiación tal y como se describe en el protocolo de texto. Guarde la lista con un nuevo nombre.

A continuación, escriba FQ2LIST en la línea de comandos y seleccione la lista que acaba de crear. Para centrar el experimento en la señal bajo estudio, escriba O1P y seleccione el desplazamiento químico en la señal que se irradiará como centro del experimento. Escriba SW para seleccionar el ancho espectral.

Elija el valor para el retardo de relajación entre exploraciones D1. Asegúrese de que sea al menos de una a cinco veces el valor del T1 del protón relajante más lento. Escriba D1 y configúrelo en 40 segundos. Establezca el primer valor para el tiempo de saturación escribiendo D20 y configurándolo en 40 segundos.

Determine la ganancia del receptor automáticamente escribiendo RGA. Cree el siguiente experimento escribiendo IEXPNO. Escriba D20 y seleccione un tiempo de saturación de 20 segundos.

A continuación, escriba RGA para determinar automáticamente RG. Repita el último paso para que D20 sea igual a 10, cinco, 2,5, 1,25, 0,625 y 0,3 segundos. Una vez creados todos los experimentos, abra el primero y en la línea de comandos escriba multizg y especifique el número de experimentos. Para procesar los datos, abra el proceso número uno del conjunto de experimentos con el tiempo de saturación más alto.

En la línea de comandos, escriba LB y establezca el valor en 1,5. En la línea de comandos, escriba EFP y el número FID de proceso es igual a uno, el número en proceso es igual a dos. Corrija la fase del experimento haciendo clic en el botón interactivo de corrección de fase y guárdelo como un experimento de dos G, luego guarde y salga.

Escriba REP uno en la línea de comandos para ir al proceso número uno. En la línea de comandos, escriba EFP y el número FID de proceso es igual a dos, el número en proceso es igual a tres. A continuación, en la línea de comandos, escriba MD y, a continuación, REP 2 para mostrar una ventana de visualización múltiple con los espectros de proceso dos y tres.

Haga clic en el botón con el signo delta para calcular los espectros de diferencia y guardarlo en el proceso número cuatro. A continuación, salga de la ventana de visualización múltiple. Seleccione e integre el rango de la señal de la izquierda.

Integre siempre la misma región en el proceso número tres y en el proceso número cuatro. Una vez integrado, ve a la pestaña de integrales en cada uno de los experimentos y copia el valor absoluto de la integral. Repita el procedimiento para el resto de los experimentos con diferentes tipos de saturación.

Para obtener los parámetros cinéticos, primero extraiga los valores de los parámetros SSTD obtenidos en comparación con el tiempo de saturación. Continúe con el análisis de datos como se describe en el protocolo de texto. La rotación obstaculizada alrededor del enlace amida diferencia ambos grupos metilo en dos señales en los espectros de RMN de protones.

La saturación de espín del grupo metilo a 2,17 partes por millón conduce a la desaparición de su señal en la RMN del protón. Tras la saturación del grupo de metilo B a 2,17 partes por millón, la transferencia de la saturación al grupo de metilo A a 2,16 partes por millón debido a la rotación interna se puede observar mediante una disminución de la intensidad del protón en la señal a 2,61 partes por millón. El factor del parámetro SSTD se calcula dividiendo el valor de la integral del grupo metilo A en el espectro de diferencias por el valor de la integral del grupo metilo A en el espectro original.

Para una temperatura determinada, el gráfico de los valores del parámetro SSTD frente al tiempo de saturación dio curvas exponenciales. El ajuste de las curvas da la constante de velocidad y el tiempo de relajación del protón de la señal medida. Los gráficos del parámetro SSTD frente al tiempo de saturación a diferentes temperaturas arrojaron las constantes de velocidad correspondientes y los tiempos de relajación.

Se utilizó la ecuación de Eyring para calcular los parámetros termodinámicos. Los valores obtenidos con la RMN de SSTD concuerdan excelentemente con los datos reportados utilizando otras técnicas. Una vez dominado un conjunto de experimentos a una temperatura dada para obtener un valor de velocidad constante y tiempo de relajación se puede hacer en unas tres horas si se realiza correctamente.

Al intentar este procedimiento, es importante recordar que la elección de los solventes y las temperaturas es fundamental para obtener buenos resultados. Ya que las tasas de intercambio químico pueden variar significativamente con estos parámetros. Siguiendo este procedimiento, también se pueden estudiar otros procesos como el intercambio químico cinético suave e intermolecular y el intercambio de lignina y, además, este método podría extenderse para tratar el intercambio de múltiples sitios y poblaciones desiguales, siempre que se realice una modificación adecuada de la ecuación.

Después de ver este video, debería tener una buena comprensión de cómo ejecutar experimentos de diferencia de transferencia de saturación de espín y cómo usar la transferencia de magnetización para obtener parámetros cinéticos y termodinámicos en moléculas que experimentan intercambio químico. No olvide que trabajar con productos químicos puede ser extremadamente peligroso y siempre se deben tomar precauciones como gafas de seguridad y guantes al realizar la preparación de la muestra en este procedimiento.