Yöntem makalesi

Spin Doygunluk Transferi Farkı NMR (SSTD NMR): Yeni Bir Aracı Kimyasal Değişim Süreçlerinin Kinetik Parametrelerinin Elde

19.8K görüntüleme

⸱

DOI:

10.3791/54499

⸱

12 Kasım 2016

 ,  ,  , 
1School of Chemistry, University of East Anglia, 2School of Pharmacy, University of East Anglia

Bu makalede

Özet

SSTD NMR yöntemini açıklayan ayrıntılı bir protokol, yeni kullanıcıların kimyasal değişim geçiren kendi sistemlerinin kinetik parametrelerini elde etmek için bu yeni yöntemi uygulamalarına yardımcı olmak için burada sunulmuştur.

Özet

Bu ayrıntılı bir protokol son zamanlarda geleneksel yöntemlerle analiz etmek zordur karşılıklı site kimyasal değişimi süreçlerini incelemek için grubumuza geliştirilen yeni Spin Doygunluk Transferi Farkı Nükleer Manyetik Rezonans protokolü (SSTD NMR), açıklanır. Adından da anlaşılacağı gibi, bu yöntem, (build doygunluk sürelerini artırarak boyunca geçici sıkma doygunluk transferini ölçerek Doygunluk Transferi Fark protein-ligand etkileşimleri çalışma için kullanılan (STD) NMR yöntemi ile küçük moleküller için kullanılan Spin Doygunluk Transferi yöntemi, birleştirir kimyasal değişimini geçiren küçük organik ve organometalik moleküllerde-up eğrileri).

Mevcut olanlar üzerinde Bu yöntemin avantajları şunlardır: alışverişi sinyallerin kaynaşmasını ulaşmak için bir ihtiyaç vardır; yöntem, izole edilir alışverişi sitelerin bir sinyal olduğu sürece uygulanabilir; T 1 ölçülmesi ya da kalıcı hal doygunluk ulaşmak için bir ihtiyaç vardır; hız sabiti vaFrengi doğrudan ölçülür, ve T, 1 değerleri deney yalnızca bir dizi kullanarak, aynı deneyde elde edilir.

Yöntemi test etmek için, çok veri karşılaştırması için uygun olan N, N -dimethylamides arasında engellenmiş rotasyon dinamiklerini inceledik. SSTD kullanılarak elde edilen termodinamik parametreler bildirilen olanlar (spin-doygunluk transfer teknikleri ve hat-şekil analizi) çok benzer. metot, önceki metotlarda incelenebilir değil daha zorlu substratlara uygulanabilir.

Biz basit deneysel kurmak öngören ve yüzeylerde çok çeşitli yöntem geniş uygulanabilirliği bu NMR geniş uzmanlık olmadan organik ve organometalik kimyacılar arasında ortak bir tekniktir yapacaktır.

Giriş

Kimyasal değişim genellikle bir çekirdek kendi NMR parametreleri (kimyasal kayma, skaler birleştirme, iki kutuplu birleştirme, gevşeme oranı) farklı olan başka bir ortamdan hareket eden herhangi bir molekül arası ya da molekül için işleme değinmektedir. Orada organik ve organometalik moleküller (biariller örneğin, dönme engeller, halka saygısız engelleri ve yapısal denge, azot inversiyon, ligand bağlanma, dejenere ligand değişimi ve totomerizasyonu) kimyasal değişim sayısız örnekler 1-3. Olan kimyasal döviz kuru ile ilgilidir değişim sürecinin bariyer termodinamik ve bu nedenle çalışma önem taşımaktadır bu sistemlerin moleküler dinamiklerini anlamak.

NMR dinamik değişim klasik belirtisi sıcaklık değişimlerine NMR sinyallerinin hat-şeklinde dramatik bir değişimdir. Düşük sıcaklıklarda, işlemi yavaştır ve iki farklı kimyasal kaymalar glikozu olanved. Yüksek sıcaklıklarda, iki sinyal "birleşme" olarak bilinen bir sinyal, birleştirilir. ara sıcaklıklarda da, sinyallerin çok geniş hale gelir. Kimyasal değişimi NMR spektrumunun Bu hassasiyet NMR çözeltide molekül dinamiklerini incelemek için çok güçlü bir yöntem yapar. Iki yöntem esas çözelti içinde dinamik süreçlerin çalışmada kullanılmıştır. Line-şekil analizi, 4-7 ve spin doygunluk transfer deneyleri 8-9 yanında, aynı zamanda için inversiyon transfer yöntemi 10 ve Çıfıt programı 11 belirtmekte yarar var basit sistemlerde değişim ölçümleri için görece verimli bir yaklaşım olan oran sabitleri, doğrudan çıkarma. Bu yöntemler, genellikle çok iyi sonuçlar vermesine rağmen, bunların, ancak, bir takım mahsurları vardır. Line-şekil analizinde en büyük dezavantajı bazı örneklerde kaynaşmayı ulaşmak için gerekli olan yüksek sıcaklıkları. 12 ana konu ne zaman ca dikkatedışarı rrying sıkma doygunluk transferi deneyleri şunlardır: alışverişi siteler arasında kararlı durum doygunluk transferi ulaşmak için gerekli çok uzun doygunluk süreleri ve zor olabilir sabit uzunlamasına gevşeme zamanı, T 1 belirlemek için ihtiyaç farklı örtüşme varsa araştırmanın bölgedeki sinyaller. 13

Organometalik mekanizmalar araştırmalarının bir parçası olarak, 14-16 grubumuz çözümün platin-allene komplekslerinin değişen davranışlarını okuyor. Bu en az üç farklı süreçler, allen ekseninin biri etrafında metal π-yüz değişimi veya rotasyon olmak bunlardan biri içeren karmaşık bir iştir. Biz, 17-19 nedeniyle bir birleşme sıcaklığı yapılan bizim platin allen kompleksi içinde çok yavaş rotasyona, bizim çalışmamızda uygun değildi VT deneyleri ve benzeri sistemlerde daha önce istihdam edilmiştir çizgi şeklinde analiz teknikleri, normal olduğunu karşılaştı sigkompleksin ayrışma sıcaklığından daha yüksek ilgi Nals.

Bu sınırlamanın üstesinden gelmek için, biz geliştirdik ve son zamanlarda karşılıklı site kimyasal değişimi süreçlerini incelemek için yeni bir NMR protokolü (SSTD NMR) bildirdi. 20 isim bu yöntem, küçük moleküller için kullanılan Spin Doygunluk Transferi yöntemi birleştiren anlaşılacağı gibi doygunluk transferi Farkı NMR yöntemi kimyasal değişimini geçiren küçük moleküller doygunluk sürelerini (build-up eğrileri) artan boyunca geçici sıkma doygunluk transferini ölçerek, protein-ligand etkileşimleri çalışma, 21-24 için istihdam.

Bu yeni yöntem (SSTD NMR) ile biz geleneksel yaklaşımlardan bazı ek avantajlara sahip küçük organik ve organometalik moleküller molekül içi kimyasal değişim kinetik parametrelerini elde edebilirsiniz göstermiştir: sinyallerin birleşme gerekli değildir, bu yüzden daha esnek bir sıcaklık aralığı kullanılabilirçalışmada; değişimi rezonanslar en az bir izole edilmiş olmalıdır, ancak sinyal çakışması, müdahale etmeyen; T 1 ölçülmesi ya da kalıcı hal doygunluk ulaşmak için bir ihtiyaç vardır; hız sabiti değerleri doğrudan ölçülür ve T, 1 değerleri deney yalnızca bir dizi kullanarak, aynı deneyde elde edilir. SSTD NMR metodoloji başka önemli bir avantajdır analizi olarak doğrusal aksine, kinetik hız sabitlerinin belirlenmesi yüksek manyetik alanlar ile bağlantılı birleşme sıcaklık artışı ile sınırlı değildir, yani. Böylece, bizim metodoloji sonra çok iyi düşük ve yüksek manyetik alanlar hem ayrılır. Bu makalede, yeni kullanıcıların kimyasal değişimini geçiren kendi sistemlerine bu yeni yöntemi uygulamak yardımcı olmak için tasarlanmıştır ve numune hazırlama, deneysel set up, veri toplama ve basit bir organik molekülün veri işleme ve analiz bir örnek açıklar.

Protokol

Dikkat: Kullanmadan önce tüm ilgili malzeme güvenlik bilgi formlarını (MSDS) danışın.

1. NMR Numune Hazırlama

  1. N, N-dimetilasetamid, 5 mg tartılır, düşük sıcaklıklar için uygun olan bir NMR tüpüne ekleyebilir ve tolüen D 8 0.6 ml içinde çözülür.

2. NMR Deneysel Kurulum 25

  1. NOE Spectra Edinme
    1. Tek boyutlu NOE (Nükleer Overhauser Etkisi) deneyi gerçekleştirmek. 26
      NOT: NOE etkileri herhangi bir sıcaklıkta olabilir. SSTD NMR deneyinde ışınlanmış edilecektir sinyali ışınlanması bir tek boyutlu NOE spektrum, burada kullanılan numunede dönme ve manyetizasyon transfer minimize emin olmak için -40 ° C'de kaydedildi ve bu nedenle NOE, mevcut ise, hakim olur ve bu deneyde ölçülebilir. İdeal olarak, iki değiştirme çekirdek arasında NOE etkileri shoulSSTD yöntemi ile müdahaleleri önlemek için mevcut olmayabilir d.
  2. SSTD NMR deneyleri Kur
    1. Hava akışını açmak için yazılım komut satırında ilk yazarak ej tarafından mıknatıs örneği yerleştirin. Ardından, mıknatısın üstüne örnek koymak ve daha sonra ij yazın. Örnek mıknatıs içinde olduğu kadar bekleyin.
    2. Örnek komut satırında mıknatıs, yazın edte getirildikten sonra. deneyi (bu durumda 295,5 K) yürütmek için ilk seçilen sıcaklığa sıcaklığını değiştirin. Örnek en az 20 dakika için seçilen sıcaklıkta stabilize olsun.
    3. Örnek 1B 1H-NMR deneyi gerçekleştirmek.
      1. Bir 1H-NMR deneyi yeni bir veri kümesi oluşturun. ve DOSYA / YENİ Bu tıklama için yeni bir deneme olarak adlandırın.
      2. Kilit, atma, topshim, getprosol ve RGA: sırayla ve bitiş önceki komuta bekliyor yazın.
      3. Tür zg proton deneyi elde etmek. O Fourier tip EFP ve apk tamamlandıktan sonra dönüştürmek ve faz ayarlayın.
    4. Örneğin, bir 1H NMR deneyi yeni bir veri kümesi oluşturun. ve DOSYA / YENİ Bu tıklama için yeni bir deneme olarak adlandırın.
    5. Bu yeni veri kümesi, komut satırında rpar yazın. Örnek STDDIFFESGP için, listeden "STDDIFF" parametresi kümelerinden birini seçin ve tıklayın (Şekil 1) "okuma" ve ardından "okuma" ve. Alternatif olarak, tüm rpar STDDIFFESGP yazarak bunu.
      Not: Deney Bu puls dizisi ile gerçekleştirilebilir. Ancak, bizim deneyde kullanılan nabız programı STDDIFF oldu.
    6. STDDIFF darbe dizisi seçmek için PULPROG hattında üç nokta (Şekil 2 ve 3) ile düğmesine tıklayın.
    7. SSTD NMR deneyi yapmadan önce, 1 saat 90 ° sert nabzı kalibreE (P1). Bu amaçla, örnek istenen sıcaklığa (Aşama 2.2.2) mıknatıs olduğundan emin olun. , Kısa nabız (Şekil 4) verir bir komut satırında pulsecal yazın ve yani daha yüksek güç (bu durumda pl1 = -1 dB), 90 ° darbe değerini kopyalayın.
    8. Deneyde kalibre sert darbe değerlerini tanıtmak. Tip getprosol 1H (aşama 2.2.7 'de elde edilen P1 için değer) (PL1 değeri) (Şekil 5).
    9. şekilli darbe uzunluğunu ayarlayın. Tip p13 ve 50.000 mikro-sn (Şekil 6) değerini tanıtmak.
    10. seçici darbe şeklini ayarlayın. Bunu yapmak için, Güç gidin ve (Şekil 7) SHAPE yanındaki "Edit ..." düğmesini tıklayın. Şekilli darbe 13 gidin ve seçin: Gaus 1,1000 (Şekil 8).
    11. Seçici darbe gücü (SP13) ayarlayın. Uygun bir şey, yani olarak ayarlayın 40-60 dB arasında, bu sistemde (Şekil 8) (yaklaşık 120 Hz arasında bir saha mukavemetine karşılık gelir). Aşırı alan şiddetleri kabul edilemez doygunluk etkilerine yol açabilir. 27-29
      NOT: 50 dB bizim durumumuzda optimum oldu. Bu bir zayıflama ölçek, yani küçük bir değer daha yüksek radyofrekans gücü dikkate almak. Uzun süre (birkaç saniye) uygulanır doyurarak Gauss çağlayan, karşılık olarak, SP13 (gerekirse, yüksek güçte uzun bakliyat probehead zarar verebilir, enstrüman özellikleri danışmak) 40 dB altında gitmemeli. Bizim deneyim (bu çalışmada -1 dB) sabit 1H 90 ° darbesinin zayıflama üzerinde 41-61 dB olarak çalışıyor. Her zaman benzer doygunluk seviyesine lider mümkün olan en yüksek zayıflama seçmeyi deneyin.
    12. Ns yazın ve 8 olarak ayarlayın ve ds yazıp 4'e ayarlayın.

3. NMR Veri Toplama bird İşleme 25

  1. SSTD NMR Deneme Edinme
    1. Işınlanmış edilecek sinyal olduğu kontrol etmek için adım 2.2.3 yapılan 1H NMR deneyi açın. Bunun için, yazılım tarayıcıda deneyi arama, sağ veri kümesi içinde tıklayın ve "yeni bir pencerede Display" tıklayın.
    2. saçmak ve ppm cinsinden kimyasal kayma yazmak için sinyal merkeze imleç satır taşıyın. Deney kullanılacak spektrum genişliği seçin.
      NOT: Bu durumda, ışınlanmış gibi sinyal 2.17 ppm, ve kullanılan spektrum genişliği 1.46 ppm idi. Hiçbir kimyasal kayma düzeltme kullanılır veya ışınlama frekansı yanlış ayarlanmış olabilir emin olun.
    3. bölüm 2.2'de belirtilen kurulum ile daha önce oluşturulmuş SSTD NMR deneyinde gidin.
    4. Işınlama frekansları ile bir listesini oluşturun. Bunun için, komut satırında fq2list yazıp varolan listeyi seçin.
    5. listesini düzenleme3 İlk satır (Şekil 9) aşağıdaki veriler dahil olmak üzere ışınlama frekansları: Satır 1. P (Aşağıdaki veriler ppm olduğunu gösterir) 3.1 ölçülen sinyalin Satır 2 Frekans, ppm cinsinden ışınlanması için.. 1 'dir; Satır 3.40 ppm (uzak o frekans ışınlama spektrumları etkilemez yani bileşik 1 H sinyallerinden bir frekans).
    6. Yeni bir adla listesini kaydedin ve sonra komut satırına fq2list yazıp az önce oluşturduğunuz listeyi seçin.
    7. Çalışmada, tip o1p ve deney ışınlanmış edilecek sinyalin kimyasal kayma merkezi olarak seçin altında sinyaller üzerinde deney ortalamak için.
    8. Tip GB spektrum genişliği seçmek için (bu durumda 1.46 ppm, veya başka bir spektrum genişliği seçilebilir).
      NOT: spektral genişliği değiştirdikten sonra elde edilen kazanım süresi (spektrumları fazla gürültü tanıtacak olan) çok uzunsa o can, arzu edilen serbest indüksiyon bozulması (FID) çözünürlük (FIDRES, bu durumda 0.25 Hz) temin etmek üzere AQ yazarak ayarlanabilir.
    9. InterScan gevşeme gecikme D1 değerini seçin. O T yavaş rahatlatıcı 1 en az 1-5 kat değer olduğundan emin olun proton.
      NOT: deneyde uzun doyma zamanı (D20) 40 sn, o kadar ayarlayın. Bu sayede deneylerin hepsi aynı toplam "tarama başına" zaman (gecikme + doygunluk süresi + bakliyat + kazanım süresi) devam edecektir.
    10. D1 yazın ve 40 sn olarak ayarlayın.
    11. D20 yazarak ve 40 sn olarak ayarlayarak doygunluk zaman ilk değerini ayarlayın. Otomatik rga yazarak alıcı kazanç (rg) belirleyin.
    12. Iexpno yazarak sonraki deneme oluşturun. D20 yazın ve bu deneyde 20 saniyelik bir doygunluk süresini seçin. Otomatik rg belirlemek için RGA yazın.
    13. D20 = 10, 5, 2.5, 1.25, 0.625, 0.3 sn son adımı tekrarlayın.
    14. Tüm deneyler oluşturulduktan sonra, ilki açın ve komut satırı tipi multizg ve bu durumda deney sayısını, 8 (yani, 8 multizg) belirtin.
  2. SSTD NMR deneyinde İşleme
    1. kümesinin EXPNO 1 PROCNO 1 (Proses Numarası) (Deney Numarası) (daha yüksek doygunluk zamanla bir) açın.
    2. Komut satırı tipi lb 1.5 değerini ayarlayın ve.
      Not: Bu değer azaltılabilir, çok yüksek sinyal-gürültü oranına sahip spektrumları için; spektral çözünürlük ciddi bir şekilde etkilenmez ise ters, gürültülü, deneyler için arttırılabilir.
    3. PROCNO = 2 (Şekil 10) komut satırı tipi EFP ve süreç FID # = 1 ( "on-rezonans" spektrumu) içinde.
    4. Etkileşimli faz düzeltme b tıklayarak deney aşamasında düzeltmekbasıp bırakın 2B deney olarak kaydedin ve. Kaydetmek ve çıkmak (Şekil 11).
    5. Komut satırında tip rep 1 PROCNO 1 gitmek için.
    6. PROCNO = 3 (Şekil 12) komut satırı tipi EFP ve süreç FID # = 2 ( "off-rezonans" spektrumda) içinde.
    7. Komut satırı tipi .md ve sonra rep 2 hem işlenmiş spektrumları ile çoklu ekran penceresini göstermek için: ve 3 (doyurma darbe katarı 40 ppm uygulanan edildiği biri 2 (orta doymuş sinyal ile) ) (Şekil 13).
    8. Fark spektrumları hesaplamak ve PROCNO 4. Çıkış çoklu ekran penceresi kaydetmek için bir delta işareti (Şekil 13) ile düğmesine tıklayın.
    9. sola (nedeniyle kimyasal değişim sürecine doygunluk transferi görülecektir hangi sinyal) sinyali için bir entegrasyon aralığını seçin. Her zaman PROCNO 3 ve PROCNO 4 aynı bölgeyi entegre.
      NOT: - 2.67 ppm bu deneyde kullanılan entegrasyon aralığı 2.55 oldu.
    10. Bir kez entegre (Şekil 14) deneylerin her birinde "İntegral" sekmesine gidin ve değerini "İntegral [abs]" kopyalayın.
    11. 40 sn (η SSTD = Spin Doygunluk Transferi Farkı parametresi) bir doygunluk süre η SSTD değeri O PROCNO 3'te ayrılmaz tarafından PROCNO 4 ayrılmaz bölün. 21
    12. Farklı doygunluk süreleri ile deneyler geri kalanı için aynı işlemi tekrarlayın.

4. Veri Analizi 30

  1. Verilerin Analizi Kinetik Parametrelerinin Get
    1. Doygunluk zamana karşı elde η SSTD değerleri çizilir. 21
    2. denkleme elde eğrilerini ayarlamak için bir üstel uyum gerçekleştirin
      figure-protocol-1
      figure-protocol-2
      figure-protocol-3 = figure-protocol-4 Çok uzun doygunluk anda
      t zaman =
    3. Η SSTD MAX ve δ değerlerini hesaplamak ve hız sabitleri değerlerini (k) ve aşağıdaki denklemlere göre gevşeme süreleri (T 1A) hesaplamak için bunları kullanın:
      figure-protocol-5
      T 1A = Spin A uzunlamasına gevşeme zamanı sabiti
      k = karşılıklı site döviz kinetik hız sabiti
      1. kinetik hız sabiti ile elde: figure-protocol-6
  2. Eyring Arsa Termodinamik Parametreler almak için
    1. Plot ln 1 / T karşı (k / T) (T = mutlak sıcaklık), kine değerleri kullanarak farklı sıcaklıklarda tik oranları.
    2. Eyring denklemine elde edilen verilerin ayarlamak için doğrusal bir uyum gerçekleştirin:
      figure-protocol-7
      figure-protocol-8
      figure-protocol-9
      figure-protocol-10
      R = gaz sabiti
      k B Boltzmann sabiti =
      T = mutlak sıcaklık
    3. Termodinamik parametreler Sh ≠ ve ΔS ≠ hesaplayın.
    4. E A (298) ve ΔG değerlerini hesaplamak ≠ (298) aşağıdaki denklemler kullanılarak:
      figure-protocol-11
      figure-protocol-12
      s / ftp_upload / 54.499 / 54499eq13.jpg "/>
      figure-protocol-13

Sonuçlar

SSTD NMR tekniği N, N amid bağı dönme kinetik parametrelerinin hesaplanması için uygulanan dimetilasetamid. 21 Bu karşılaştırma için geniş veri literatürde bulunabilir kendisi için basit bir örnek. 31

Rezonans şeklinde kısmi bir çift bağ karakteri amid bağı etrafında engellenmiş rotasyon, 1 'H-NMR spektrumları iki sinyal halinde her ikisinin de metil grupları ayırt (2.61 ve 22.5 ° C'de 2.17 ppm). 2.17 ppm (Me B) metil grubu sinyalin Spin doygunluğu 1H NMR kendi sinyalin yok olmasına yol açar. Me B, başka bir metil grubu (Me A) doyma transferi doyması ile bağlı iç rotasyon işlemine 2.61 ppm'de sinyal 1H yoğunluğunda bir azalma ile gözlenebilir. magnituBu azalma de. doygunluk süresine bağlı 15 22.5 ° C 'de N, N-dimetilasetamid 1 H-NMR spektrumunu göstermektedir ve açılımları olmayan tayfını gösterir, (a) ve metil (b) doygunluğu ile 2.17 ppm grubu, hem de η SSTD değerlerini hesaplamak için kullanılan bir fark tayfı (c). Η SSTD faktörü (a), olduğu gibi protokol açıklanmıştır spektrumları Me, bir integral değeri ile SSTD NMR spektrum (c) 'de Me bir integral değerini bölünmesi hesaplanır. Farklı sıcaklıklarda her doygunluk zaman η SSTD ve elde edilen değerler Tablo 1'de toplanmıştır. Doyma zamana karşı η SSTD elde değerlerin arsa bir plato yüksek doygunluk zamanlarda ulaştığı edildiği üstel eğrileri verdi. belirli bir sıcaklıkta için eğrinin üstel uyum oranının hesaplanmasına imkansabiti (K) ve ölçülen sinyal (T 1A) (Şekil 16). 1 H gevşeme süresi uyan elde edilen K ve T, 1A değerleri ile birlikte Şekil 17, tüm edilen eğrileri Şekil.

Son olarak, 1 / T karşı ln arsa (K / T) ve Eyring denklem (Şekil 18) için uygun aktivasyon entalpi ve entropi hesaplamak için kullanılmıştır. Tespit aktivasyon parametreleri, farklı yöntemler kullanılarak hesaplanan önceden rapor parametrelerle, Tablo 2'de gösterilmiştir.

Tablo 2'de görüldüğü gibi, aktivasyon parametre değerlerinin Spin Doygunluk Aktarım fark tekniği (SSTD NMR) ile elde edilen veriler ile mükemmel uyum içinde, daha önce bu SST NMR veya diğer teknikler kullanılarak raporhat şekil analizi. ΔS ‡ için bildirilen değerlerle geniş NMR teknikleri ile bu parametrenin ölçülmesi zorluk kaynaklanmaktadır. Aktivasyon parametreleri geri kalanı için 31, değerler yöntemi ile elde edilenler sadece gerçekten benzer zaten rapor edilmiştir ama aynı zamanda daha doğru, bizim hatalar (SD) tüm olgularda küçük olduğundan.

figure-results-1
Şekil 1: rpar yazdıktan sonra deneylerin listesi. Şekil STDDIFFESGP seçilmelidir aralarında farklı parametre setini gösterir. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.

figure-results-2
Şekil 2:.. Edinme parametreleri düğmesi kırmızı meydanda vurgulanan farklı nabız programların bir listesini neden bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız.

figure-results-3
Şekil 3:.. Nabız programların listesi figürü deney (STDDIFF) seçilen darbe programını gösterir bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız.

figure-results-4
Şekil 4: Pop-up penceresi 90 ° darbe kalibrasyonu sonra ortaya rakam değerlerini göstermektedir 90 kalibre &. # 176; farklı güç seviyelerinde darbe. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.

figure-results-5
Şekil 5:.. Komut satırı ekran görüntüsü rakam kalibre sert darbe değerini tanıtmak için nasıl gösterir , bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.

figure-results-6
Şekil 6:. Şekilli darbe süresi için değer rakamı şekillendirilmiş darbenin uzunluğu değer tanıtmak için gösterilmiştir. g6large.jpg "target =" _ blank "> bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız.

figure-results-7
Şekil 7:.. Edinme parametreleri şekil güç parametrelerini gösterir bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız.

figure-results-8
Şekil 8:. Şeklindeki nabız parametreleri şekilli darbe değerleri hat 13'te tanıtılacak , bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.

Güncelle / 54499 / 54499fig9.jpg "/>
. Şekil 9: Sıra 1. P (aşağıdaki veriler ppm olduğunu gösterir) ölçülen sinyalin Satır 2 Frekans, ppm cinsinden ışınlanması için: radyasyon frekansı listesi aşağıdaki resme 3 ilk satır verileri içerir. 3.1.1 yılında; Satır 3.40 ppm. (Spektrumları etkilemez frekans ışınlama bugüne kadar bileşik 1 H sinyallerinden bir frekans) bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız.

figure-results-9
Şekil 10:. İlk FID İşleme rakam EFP yazdıktan sonra görüntülenen açılır pencere gösterir. "Nk> bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız.

figure-results-10
Şekil 11:.. Faz düzeltme Ekran manuel faz düzeltme için pencereyi gösteren bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız.

figure-results-11
Şekil 12:. İkinci FID İşleme rakam EFP yazdıktan sonra görüntülenen açılır pencere gösterir. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.

Şekil 13 "src =" / files / ftp_upload / 54499 / 54499fig13.jpg "/>
Şekil 13: Bir kırmızı kare vurgulanan spektrumları 2. ve 3. düğmeye Çoklu ekran farkı spektrumları hesaplamak için bir tanesidir. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.

figure-results-12
Şekil 14:.. İntegraller sekmesi rakam mutlak ve nispi integral değerlerini gösterir , bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.

figure-results-13
Şekil 15: Yapı ve 1 g> N 'H NMR spektrumu, tolüen-d 8'de 22.5 ° C' de N-dimetilasetamid (a) radyasyondan önce 2,13 2.66 ppm bölgenin 1H NMR genişletme. 2.17 ppm metil grubu ışımadan sonra aynı bölgede (b) Büyüme. (C) Fark spektrumu [(a) - (b)]. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.

figure-results-14
Şekil 16: η SSTD arsa ve Kimya Royal Society izniyle referans 21 destek bilgilerinden 278 K. çoğaltılamaz onun üstel uyum örneği.http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54499/54499fig16large.jpg "target =" _ blank "> bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız.

figure-results-15
Şekil 17: Arsalar η SSTD vs Farklı sıcaklıklarda doyma zamanı. figür N, N-dimetilasetamid ve elde edilen oranlar sabitleri ve dinlenme süreleri ile tablo için grafiğini göstermektedir. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.

figure-results-16
Şekil 18:. Eyring arsa Şekil N, N-dimetilasetamid için grafiğini göstermektedir. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.

oturdu t (sn) η SSTD η SSTD η SSTD η SSTD η SSTD η SSTD η SSTD
(T = 278 K) (T = 283 K) (T 285.5 K =) (T = 288 K) (T 290.5 K =) (T = 293 K) (T 295.5 K =)
40 0,2526 0,3957 0,4671 0,5461 0.626 0,6969 0,7535
20 0,2526 0,3957 0,4671 0,5461 0.626 0,6969 0,7535
10 0,2383 0,3806 0,4537 0,5355 0,6199 0,6969 0,7535
5 0,1904 0,3193 0,3919 0.481 0,5734 0,6638 0,7318
2.5 0,1263 0,2204 0,2812 0,3589 0,4449 0,5461 0.626
1.25 0,0761 0,1353 0.171 0,2247 0,2868 0,3732 0,4449
0.625 0,0467 0,0739 0.099 0,1327 0.171 0,2291 0,2758
0.3 0.0238 0.044 0,0472 0,0644 0,0847 0,1169 0,1463

Tablo 1:. Η SSTD değerleri Tablo sıcaklıkları 278-295,5 K. aralığında, N, N-dimetilasetamid farklı doygunluk zamanlarda elde edilen değerleri gösterir

Sh ‡ (KJ mol -1)
Yöntem SSTD NMR SST NMR 31 td> Line-şekil analizi Line-şekil analizi Line-şekil analizi
Parametre (Bu iş) (1H NMR) 4 (1H NMR) 5 (13C-NMR) 6
E 298 (KJ mol -1) 79.7 ± 0.1 73,1 ± 1,4 70.5 ± 1.7 82.0 ± 1.3 79.5 ± 0.4
77.2 ± 0.1 70.6 ± 1.4 68 79.5 ± 0.4 76.6 ± 0.4
ΔS ‡ (J mol-1 K-1) 11.5 ± 0.4 -10.5 ± 5.0 -15,0 ± 5,1 13 ± 8 3 ± 4
ΔG ‡ 298 (KJ mol -1) 73.8 ± 0.1 73.7 ± 2.0 720,5 75.3 ± 0.4 75.7 ± 0.4
çözücü Hoşgörünün d 8 Hoşgörünün d 8 CCI 4 Aseton-d6 temiz
21px; genişliği: 145px; ">

Tablo 2:. Aktivasyon parametreleri tablo N iç rotasyon için aktivasyon parametreleri, N analizi için farklı NMR yöntemler kullanılarak elde edilen aynı parametreler ile karşılaştırıldığında SSTD NMR yöntemi ile elde dimetilasetamid gösteren bu tabloda 4,5,6 hatalar. standart sapma hataları (SD) bakın. (Kraliyet Soc izni ile referans 21'den çoğaltılmıştırKimya iety).

Tartışma

Bu metodolojinin daha belirgin avantajlarından biri, belirli bir sıcaklık için hız sabitlerinin ve gevşeme süresinin, sağlam bir darbe dizisi ile tek bir deney seti ile elde edilebilmesidir (protein-ligand etkileşimlerini incelemek için STD deneyleri için kullanılanla aynı, tipik olarak spektrometre üreticisinin mevcut deney setinde bulunur). Bu, T1'i ölçmeye veya kararlı durum doygunluğuna ulaşmaya gerek olmadığından deney kurulumunu basitleştirir. Ayrıca bu yöntemin birleşme yöntemleri gibi mıknatıs gücüne bağlı olmaması dikkat çekicidir. Öte yandan, ana sınırlama, bu tekniğin, NMR makinesinin sıcaklık aralığına veya kullanılan çözücülere bağlı olarak çok hızlı veya çok yavaş kimyasal değişim işlemlerine uygulanamamasıdır.

Kinetik parametrelerin hesaplanmasına yönelik bu yeni teknik, çok çeşitli substratlara uygulanabilir ve uygulanabilirliği bazı ilginç moleküllerle zaten gösterilmiştir. 21 İlgilenilen metil gruplarından birinin sinyalinin molekülden gelen diğer sinyallerle örtüştüğü zorlu bir substrat olan 4-N,N-dimetilamido[2.2]parasiklofanın kinetik parametreleri, SSTD NMR kullanılarak başarıyla hesaplandı. İlginç bir şekilde, bu metodoloji, çalışma sinyallerinden biri izole edildiği sürece uygulanabilir. SSTD NMR ayrıca, birleşme sıcaklığının molekülün ona ulaşmadan önce ayrışacağı kadar yüksek olduğu moleküllerde kinetik parametrelerin hesaplanması için yararlı bir protokoldür. Metodolojinin birleşmeye ulaşmaya gerek kalmadan başarıyla uygulandığı PtCl2(dimetilallen)(piridin) için durum böyledir. Kimyasal değişim oranları bu parametrelere göre önemli ölçüde değişebileceğinden, iyi sonuçlar elde etmek için solvent ve sıcaklık seçimi kritik öneme sahiptir. Ayrıca, normal bir NMR deneyindeki kriterlere ek olarak, bir SSTD NMR deneyindeki temel adımlar, sıcaklık kontrolünün yanı sıra ışınlamanın seçiciliğidir. Deneyin başarısını garanti etmek için her iki faktörün de kesin olması gerekir.

Burada sunulan temsili sonuçlar, molekül içi kimyasal değişimin kinetiği içindir, ancak teknik, geçiş metali komplekslerinin dinamik davranışındaki ortak süreçler olan moleküller arası kimyasal değişimin ve ayrıca ligand değişiminin kinetiğini incelemek için de uygulanabilir.

Son olarak, denklemlerin uygun bir modifikasyonunun yapılması sağlanarak,32 bu yöntem, önceki çift rezonans deneylerinde yapıldığı gibi, çok bölgeli değişim ve eşit olmayan popülasyonlarla başa çıkmak için genişletilebilir,8-9 bu tekniğin zorlu bileşiklerdeki kimyasal değişim süreçlerinin incelenmesi için kullanışlılığını arttırır.

Açıklamalar

Yazarlar, rekabet eden hiçbir finansal çıkarları olmadığını beyan ederler.

Teşekkürler

East Anglia Üniversitesi, EPSRC (EP/L012855/1) ve AB (H2020-MSCA-IF-2014-EF-ST-658172) tarafından sağlanan finansman minnetle kabul edilmektedir (MTQ).

Malzemeler

Bu makalede kullanılan malzemelerin listesi
AdŞirketKatalog numarasıYorumlar
N, N-dimetilasetamidAldrich38840Akut toksisite
Toluen-d8FluorochemD-005Yanıcı ve toksik
500 MHz 7" Seçili Serisi NMR TüplerGPE LTDS-5-500-7
TopSpin 2.1TopSpin programı, Bruker Corp., http://www.bruker.com/products/mr/nmr/nmr-software/software/topspin/ (2015).
Origin 6.0Origin 6.0 yazılımı, OriginLab Corp., http://originlab.com.
Bruker Avance III 500 MHz, 5 mm geniş bant ile donatılmış, BBFOplus Z-gradyan SmartProbeTM probu  Bruker Corp., http://www.bruker.com
Bruker Avance I 500 MHz Ters Üçlü Rezonans NMR spektrometresi, 5 mm TXI Z-gradyan probu ile donatılmıştır. Bruker Corp., http://www.bruker.com
Seramik Spinner standart delikli şim sistemleri (5 mm)  Bruker A.Ş., http://www.bruker.comH00804

Kaynaklar

  1. Bain, A. D. Chemical Exchange in NMR. Prog. Nuc. Mag. Res. Spect. 43, 63-103 (2003).
  2. Bain, A. D. Chemical Exchange. Modern Magnetic Resonance. , 421-427 (2006).
  3. Bain, A. D. Chapter 2 - Chemical Exchange. Ann. Rep. NMR Spect. 63, 23-48 (2008).
  4. Reeves, L., Shaddick, R., Shaw, K. Nuclear Magnetic Resonance Studies of Multi-site Chemical Exchange. III. Hindered Rotation in Dimethylacetamide, Dimethyl Trifluoro-acetamide, and Dimethyl Benzamide. Can. J. Chem. 49, 3683-3691 (1971).
  5. Drakenberg, T., Dahlqvist, K., Forsen, S. Barrier to Internal Rotation in Amides. IV. N,N-Dimethylamides. Substituent and Solvent Effects. J. Phys. Chem. 76, 2178-2183 (1972).
  6. Fujiwara, F., Airoldi, C. Carbon-13 NMR Study of the Barrier to Internal Rotation of N,N-Dimethylacetamide in the Adduct with Antimony(III) Chloride. J. Phys. Chem. 88, 1640-1642 (1984).
  7. Gutowsky, H. S., Holm, C. H. Rate Processes and Nuclear Magnetic Resonance Spectra. II. Hindered Internal Rotation of Amides. J. Chem. Phys. 25, 1228-1234 (1956).
  8. Forsen, S., Hoffman, R. A. A New Method for the Study of Moderately Rapid Chemical Exchange Rates Employing Nuclear Magnetic Double Resonance. Acta Chem. Scand. 17, 1787-1788 (1963).
  9. Forsen, S., Hoffman, R. A. Study of Moderately Rapid Chemical Exchange Reactions by Means of Nuclear Magnetic Double Resonance. J. Chem. Phys. 39, 2892-2901 (1963).
  10. Williams, T. J., Kershaw, A. D., Li, V., Wu, X. An Inversion Recovery NMR Kinetics Experiment. J. Chem. Educ. 88, 665-669 (2011).
  11. Bain, A. D., Cramer, J. A. Slow Chemical Exchange in an Eight-Coordinated Bicentered Ruthenium Complex Studied by One-Dimensional Methods. Data Fitting and Error Analysis. J. Magn. Res., Series A. 118, 21-27 (1996).
  12. Sandstrom, J. Dynamic NMR Spectroscopy. , Academic. New York. ISBN: 0126186200 9780126186208 (1982).
  13. Castanar, L., Nolis, P., Virgili, A., Parella, T. Measurement of T1/T2 Relaxation Times in Overlapped Regions from Homodecoupled 1H Singlet Signals. J. Magn. Reson. 244, 30-35 (2014).
  14. Muñoz, M. P., de la Torre, M. C., Sierra, M. A. New Platinum-Catalysed Dihydroalkoxylation of Allenes. Adv. Synth. Catal. 352, 2189-2194 (2010).
  15. Muñoz, M. P., de la Torre, M. C., Sierra, M. A. Platinum-Catalysed Bisindolylation of Allenes: A Complementary Alternative to Gold Catalysis. Chem. Eur. J. 18, 4499-4504 (2012).
  16. Hurtado-Rodrigo, C., Hoehne, S., Muñoz, M. P. A New Gold-Catalysed Azidation of Allenes. Chem. Comm. 50, 1494-1496 (2014).
  17. Vrieze, K., Volger, H. C., Gronert, M., Praat, A. P. Intramolecular Rearrangements in Platinum--Tetramethylallene Compounds as Influenced by Ligands Trans to the Allene Group. J. Organometal. Chem. 16, 19-22 (1969).
  18. Vrieze, K., Volger, H. C., Praat, A. P. Complexes of Allenes with Platinum (II) and Rhodium (I). J. Organometal. Chem. 21, 467-475 (1970).
  19. Brown, T. J., Sugie, A., Leed, M. G. D., Widenhoefer, R. A. Structures and Dynamic Solution Behavior of Cationic, Two-Coordinate Gold(I)-π-Allene Complexes. Chem. Eur. J. 18, 6959-6971 (2012).
  20. Yang, W., Hashmi, S. K. Mechanistic Insights into the Gold Chemistry of Allenes. Chem. Soc. Rev. 43, 2941-2955 (2014).
  21. Quiros, M. T., Angulo, J., Munoz, M. P. Kinetics of Intramolecular Chemical Exchange by Initial Growth Rates of Spin Saturation Transfer Difference Experiments (SSTD NMR). Chem. Commun. 51, 10222-10225 (2015).
  22. Mayer, M., Meyer, B. Characterization of Ligand Binding by Saturation Transfer Difference NMR Spectroscopy. Ang. Chem. Int. Ed. 38, 1784-1788 (1999).
  23. Angulo, J., Nieto, P. STD-NMR: Application to Transient Interactions Between Biomolecules - A Quantitative Approach. Eur. Biophys. J. 40, 1357-1369 (2011).
  24. Kemper, S., Patel, M. K., Errey, J. C., Davis, B. G., Jones, J. A., Claridge, T. D. W. Group Epitope Mapping Considering Relaxation of the Ligand (GEM-CRL): Including Longitudinal Relaxation Rates in the Analysis of Saturation Transfer Difference (STD) Experiments. J. Magn. Reson. 203, 1-10 (2010).
  25. TopSpin program. , Bruker Corp. Available from: http://www.bruker.com/products/mr/nmr/nmr-software/software/topspin/ (2015).
  26. Berger, S., Braun, S. 200 and More NMR Experiments: A Practical Course. , Wiley. ISBN. ISBN: 978-3-527-31067-8 (2004).
  27. Cutting, B., Shelke, S. V., Dragic, Z., Wagner, B., Gathje, H., Kelm, S., Ernst, B. Sensitivity Enhancement in Saturation Transfer Difference (STD) Experiments Through Optimized Excitation Schemes. Magn Reson Chem. 45, 720-724 (2007).
  28. Ley, N. B., Rowe, M. L., Williamson, R. A., Howard, M. J. Optimising Selective Excitation Pulses To Maximize Saturation Transfer Difference NMR Spectroscopy. RSC Adv. 4, 7347-7351 (2014).
  29. Antanasijevic, A., Ramirez, B., Caffrey, M. Comparison of the Sensitivities of WaterLOGSY and Saturation Transfer Difference NMR Experiments. J. Biomol. NMR. 60 (1), 37-44 (2014).
  30. Origin 6.0 software. , OriginLab Corp. Available from: http://originlab.com (2016).
  31. Jarek, R. L., Flesher, R. J., Shin, S. K. Kinetics of Internal Rotation of N,N-Dimethylacetamide: A Spin-Saturation Transfer Experiment. J. Chem. Ed. 74, 978-982 (1997).
  32. Forsen, S., Hoffman, R. A. Exchange Rates by Nuclear Magnetic Multiple Resonance. III. Exchange Reactions in Systems with Several Nonequivalent Sites. J. Chem. Phys. 40, 1189-1196 (1964).

Yeniden basım ve izinler

Etiketler

Proton NMR SpektrumlarEngellenmi Rotasyon Amid BaH z Sabiti l mRelaksasyon S resi BelirlemesiEyring Denklemi Analizi
Spin Doygunluk Transferi Farkı NMR (SSTD NMR): Yeni Bir Aracı Kimyasal Değişim Süreçlerinin Kinetik Parametrelerinin Elde
Bize ulaşın
Kütüphaneye tavsiye et

Gizlilik

Kullanım Şartları

İlkeler

Telif hakkı © 2026 MyJoVE Corporation. Tüm hakları saklıdır.