Nükleer Overhauser etkisi - Nuclear Overhauser effect

Nükleer Overhauser etkisi ( NOE ) aktarılmasıdır nükleer spin polarizasyon bir popülasyonundan eğirme aktif çekirdekler (örneğin ¹ , H, ¹³ ° C, ¹⁵ üzerinden başka N gibi) enine gevşeme . Nükleer manyetik rezonans spektroskopisinde (NMR) NOE'nin fenomenolojik bir tanımı, bir NMR rezonansının bir RF alanı ile ışıma ile doyurulduğunda meydana gelen entegre yoğunluğundaki (pozitif veya negatif) değişikliktir . Bir çekirdeğin rezonans yoğunluğundaki değişiklik, çekirdeğin uzayda RF bozulmasından doğrudan etkilenenlere yakın olmasının bir sonucudur.

NOE, NMR rezonanslarının atanmasında ve organik ve biyolojik moleküllerin yapılarının veya konfigürasyonlarının aydınlatılması ve onaylanmasında özellikle önemlidir. ¹ H, iki boyutlu bir NOE Spektroskopi (NOESY) deneyi ve uzantıları katı form, kristal X-ışını kırınımı, tipik olarak stereo tanımlamak için kullanılan, oysa çözelti içinde proteinlerin ve diğer biyomoleküllerin stereo belirlemek için önemli araçlardır. Heteronükleer NOE özellikle önemlidir ¹³ C NMR sinyal-gürültü artırmak ve bu karbonların gevşeme dipol-dipol tarafından kontrol edilir boyutunu tespit etmek için bu karbon polarizasyon geliştirmeleri temin etmek üzere, proton bağlanmış karbon tespit etmek spektroskopisi gevşeme mekanizması.

Tarih

NOE , 1953'te nükleer spin polarizasyonunun belirli metallerdeki iletim elektronlarının mikrodalga ışıması ile geliştirilebileceğini öne süren Amerikalı fizikçi Albert Overhauser'ın teorik çalışmasından geliştirildi . Overhauser tarafından tahmin elektron nükleer geliştirme deneysel olarak gösterilmiştir ⁷ de 1953 A, genel olarak TR Carver ve CP Slichter Li metali teorik temel ve sadece ilgili bir Overhauser etkisi deneysel gözlem nükleer HF molekülünde spin olarak Ionel Solomon yayınlanmıştır 1955. NOE'nin bir başka erken deneysel gözlemi, 1963'te Kaiser tarafından, NOE'nin, skaler eşleşme sabitlerinin bağıl işaretlerini belirlemek ve enerji seviyeleri arasındaki geçişlere NMR spektrumlarındaki spektral çizgileri atamak için nasıl kullanılabileceğini göstermek için kullanıldı . Bu çalışmada, bir organik moleküldeki bir proton popülasyonunun ( ¹ H) rezonansı , aynı organik moleküldeki ikinci bir farklı proton popülasyonu RF ışıması ile doyurulduğunda arttırıldı . NOE uygulaması 1965 yılında Anet ve Bourn tarafından β,β-dimetilakrilik asit ve dimetil formamid için NMR rezonanslarının atamalarını doğrulamak için kullanıldı, böylece çözeltideki organik moleküller hakkında konformasyon ve konfigürasyon bilgilerinin elde edilebileceği gösterildi. Bell ve Saunders, 1970 yılında NOE geliştirmeleri ve çekirdekler arası mesafeler arasında doğrudan bir ilişki olduğunu bildirirken, üç veya daha fazla dönüşe sahip moleküllerdeki çekirdekler arası mesafelerin nicel ölçümleri Schirmer ve diğerleri tarafından rapor edildi.

Richard R. Ernst , Fourier dönüşümü ve özellikle büyük biyolojik moleküllerde NOE ölçümüne kısa sürede uyarlanan iki boyutlu NMR spektroskopisini geliştirdiği için 1991 Nobel Kimya Ödülü'ne layık görüldü . 2002'de Kurt Wuthrich , çözeltideki biyolojik makromoleküllerin üç boyutlu yapısını belirlemek için nükleer manyetik rezonans spektroskopisinin geliştirilmesiyle Nobel Kimya Ödülü'nü kazandı ve 2D NOE yönteminin (NOESY) üç boyutluyu sınırlamak için nasıl kullanılabileceğini gösterdi. büyük biyolojik makromoleküllerin yapıları. Profesör Anil Kumar , NMR spektroskopisi ile çözeltideki biyomoleküllerin üç boyutlu yapılarının belirlenmesi için alanı açan iki boyutlu Nükleer Aşırı Yük Etkisi (şimdi NOESY olarak bilinen 2D-NOE) deneyini ilk uygulayan kişi oldu.

Gevşeme

NOE ve nükleer spin-kafes gevşemesi yakından ilişkili fenomenlerdir. Tek bir Spin için 1 / 2 , bir manyetik alan içinde çekirdeği genellikle a ve P, iki olası sıkma kuantum + için tekabül etiketlenen iki enerji düzeyi vardır 1 / 2 - ve 1 / 2 , sırasıyla. Termal dengede, iki enerji seviyesinin popülasyonu, P _α ve P _β tarafından verilen spin popülasyonları ile Boltzmann dağılımı ile belirlenir . Dönüş popülasyonları, geçiş enerjisi frekansında uygun bir RF alanı tarafından bozulursa, dönüş popülasyonları, dönüş-kafes gevşemesi adı verilen bir süreçle termal dengeye geri döner . α'dan β'ya geçişlerin hızı α, P _α durumunun popülasyonu ile orantılıdır ve hız sabiti W olan birinci dereceden bir işlemdir . Spin popülasyonlarının sürekli RF ışınlaması ile eşitlendiği duruma ( P _α = P _β ) doygunluk denir ve geçiş olasılıkları enerji seviyeleri arasındaki popülasyon farkına bağlı olduğundan rezonans ortadan kalkar.

NOE'nin ilgili olduğu en basit durumda, iki spin- 1 ⁄ 2 çekirdeğinin rezonansları , I ve S, kimyasal olarak kaydırılır ancak J-bağlı değildir . Böyle bir sistem için enerji diyagramı, sırasıyla αα, αβ, βα ve ββ'ya karşılık gelen I ve S'nin dönüş durumlarına bağlı olan dört enerji seviyesine sahiptir. W' in bir geçiş dört enerji seviyeleri arasında, ya da diğer şartlar karşılık gelen sıkma meydana döndürür oranıdır oluşacak bu birim zaman başına olasılıklar vardır. αα ➞ αβ ve βα ➞ ββ'ya karşılık gelen iki tek kuantum geçişi vardır, W ₁ ^I ; W, ₁ ^S , karşılık gelen αα ➞ βα ve βα ➞ ββ; βα ➞ ββ'ya karşılık gelen bir sıfır kuantum geçişi, W ₀ ve αα ➞ ββ'ya karşılık gelen bir çift kuantum geçişi.

Rf ışıması, gözlemlenebilir spektral çizgilere yol açan (kuantum mekaniksel seçim kurallarından dolayı) yalnızca tek kuantum geçişlerini indükleyebilirken , dipolar gevşeme yollardan herhangi biri yoluyla gerçekleşebilir. Dipolar mekanizma, birden fazla dönüşün döndüğü geçişlere neden olabilen tek yaygın gevşeme mekanizmasıdır. Spesifik olarak, dipolar gevşeme mekanizması αα ve ββ durumları ( W ₂ ) ve αβ ve βα durumları ( W ₀ ) arasında geçişlere yol açar .

Toplu NMR manyetizasyonları cinsinden ifade edildiğinde, çekirdek S'nin rezonansı doymuş ( ) olduğunda çekirdek I için deneysel olarak gözlemlenen kararlı durum NOE'si şu ifadeyle tanımlanır: ${\displaystyle M_{S}=0}$

${\displaystyle \eta _{I}^{S}=\left({\frac {M_{I}^{S}-M_{0I}}{M_{0I}}}\sağ)}$

termal dengede çekirdeğin manyetizasyonu (rezonans yoğunluğu) nerede . NOE için analitik bir ifade, tüm gevşeme yolları göz önünde bulundurularak ve elde etmek için Solomon denklemleri uygulanarak elde edilebilir. ${\displaystyle M_{0I}}$${\görüntüleme stili I}$

${\displaystyle \eta _{I}^{S}={\frac {M_{I}^{S}-M_{0I}}{M_{0I}}}={\frac {\gamma _{S} }{\gamma _{I}}}{\frac {\sigma _{IS}}{\rho _{I}}}={\frac {\gamma _{S}}{\gamma _{I}} }\left({\frac {W_{2}-W_{0}}{2W_{1}^{I}+W_{0}+W_{2}}}\sağ)}$

nerede

${\displaystyle \rho _{I}=2W_{1}^{I}+W_{0}+W_{2}}$ve .${\displaystyle \sigma _{IS}=W_{2}-W_{0}}$

${\görüntüleme stili \rho _{I}}$toplam boylamasına durulma oranı (bir spin) I dolayı eğirme varlığı s , olarak adlandırılır çapraz gevşeme oranı ve ve vardır magneto oranları karakteristik ve sırasıyla çekirdekleri. ${\displaystyle 1/T_{1}}$${\displaystyle \sigma _{IS}}$${\görüntüleme stili \gama _{I}}$${\görüntüleme stili \gama _{S}}$${\görüntüleme stili I}$${\görüntüleme stili S}$

Dejenere W ₁ ^S geçişlerinin doygunluğu , denge popülasyonlarını _bozarak P _αα = P _αβ ve P _βα = P _{ββ olur} . Sistemin dinlenme yolları Bununla birlikte, başka bir denge kurmak yeniden aktif kalır ve hareket W ₁ ^S geçişleri ilgisiz arasındaki nüfus değişimi sırasında bu geçişler arasında nüfus farkları RF ışını ile sabit olduğu için B _I geçişler yapar denge değerlerinden değişmez. Bu, gevşeme yolları olarak yalnızca tek kuantum geçişleri aktif olsaydı , rezonansı doyurmanın rezonansın yoğunluğunu etkilemeyeceği anlamına gelir . Bu nedenle I 'deki katkısının rezonans yoğunluğuna bir NOE gözlemlemek ve önemli olmalı. Çapraz-gevşeme yolları olarak bilinen bu yollar, sadece gevşemeye dipol-dipol veya skaler eşleşme etkileşimleri hakim olduğunda, spin-kafes gevşemesine önemli bir katkı sağlar, ancak skaler etkileşim nadiren önemlidir ve ihmal edilebilir olduğu varsayılır. Homonükleer durumda , eğer baskın gevşeme yolu ise, doygunluk rezonansın yoğunluğunu arttırır ve NOE pozitiftir , oysa baskın gevşeme yolu ise, doygunluk rezonansın yoğunluğunu azaltır ve NOE negatiftir . ${\görüntüleme stili S}$${\görüntüleme stili I}$${\görüntüleme stili W_{0}}$${\ Displaystyle W_{2}}$${\displaystyle \gamma _{I}=\gamma _{S}}$${\ Displaystyle W_{2}}$${\görüntüleme stili S}$${\görüntüleme stili I}$${\görüntüleme stili W_{0}}$${\görüntüleme stili S}$${\görüntüleme stili I}$

moleküler hareket

NOE'nin pozitif mi yoksa negatif mi olduğu hassas bir şekilde rotasyonel moleküler hareketin derecesine bağlıdır. Üç dipolar gevşeme yolu, bir dizi faktöre bağlı olarak, spin-kafes gevşemesine farklı derecelerde katkıda bulunur. Bir anahtar bir ω arasındaki denge olmasıdır ₂ , ω _{, 1} ve ω ₀ molekül üzerinde önemlisi bağlıdır dönme korelasyon zaman , zaman bu döndürme bir radyana bir molekül alır. NMR teorisi Şekil geçiş olasılıkları ile ilişkili olduğu ve Larmor presesyon frekansları , ilişkiler için: ${\displaystyle \tau _{c}}$${\displaystyle \tau _{c}}$${\görüntüleme stili\omega }$

${\displaystyle W_{1}^{I}\propto {\frac {3\tau _{c}}{(1+\omega _{I}^{2}\tau _{c}^{2}) }}{\frac {1}{r^{6}}}}$

${\displaystyle W_{0}\propto {\frac {2\tau _{c}}{(1+(\omega _{I}-\omega _{S}))^{2}\tau _{c} ^{2})}}{\frac {1}{r^{6}}}}$

${\displaystyle W_{2}\propto {\frac {12\tau _{c}}{(1+(\omega _{I}+\omega _{S})^{2}\tau _{c}) ^{2})}}{\frac {1}{r^{6}}}}$

iki spin- 1 ⁄ 2 çekirdeği ayıran mesafe nerede ? Gevşemenin gerçekleşmesi için moleküler yuvarlanma frekansı, çekirdeğin Larmor frekansıyla eşleşmelidir. Mobil çözücülerde moleküler yuvarlanma hareketi . Sözde aşırı daralma sınırı nerede ). Bu koşullar altında, B çift kuantum gevşeme ₂ den W daha etkili olduğunu _{, 1} ya da W _{, 0} , çünkü τ _C ve 2ω ₀ iyi τ daha eşleme _c ve ω _{, 1} . ω ₂ baskın gevşeme süreci olduğunda, pozitif bir NOE sonuçlanır. ${\görüntüleme stili r}$${\görüntüleme stili\omega }$${\displaystyle \omega \tau _{c}\ll 1}$

${\displaystyle W_{1}^{I}\propto \gamma _{I}^{2}\gamma _{S}^{2}{\frac {3\tau _{c}}{r^{6 }}}}$

${\displaystyle W_{0}\propto \gamma _{I}^{2}\gamma _{S}^{2}{\frac {2\tau _{c}}{r^{6}}}}$

${\displaystyle W_{2}\propto \gamma _{I}^{2}\gamma _{S}^{2}{\frac {12\tau _{c}}{r^{6}}}}$

${\displaystyle \eta _{I}^{S}(max)={\frac {\gamma _{S}}{\gamma _{I}}}\sol[{\frac {{\frac {12\ tau _{c}}{r^{6}}}-{\frac {2\tau _{c}}{r^{6}}}}{{\frac {2\tau _{c}}{ r^{6}}}+2{\frac {3\tau _{c}}{r^{6}}}+{\frac {2\tau _{c}}{r^{6}}} }}\sağ]={\frac {\gamma _{S}}{\gamma _{I}}}\sol[{\frac {12-2}{2+6+12}}\sağ]={ \frac {\gamma _{S}}{\gamma _{I}}}{\frac {1}{2}}}$

Bu ifade, I = S olduğu homonükleer durum için, özellikle ¹ H NMR için, gözlemlenebilen maksimum NOE'nin, çekirdeklerin yakınlığından bağımsız olarak 1\2 olduğunu gösterir. I ≠ S olan heteronükleer durumda , maksimum NOE 1\2 ( γ _S / γ _I ) ile verilir; bu, geniş bant proton ayrıştırma koşulları altında heteronükleleri gözlemlerken, büyük hassasiyet iyileştirmeleri üretebilir. Organik kimyadaki en önemli örnek , ¹ J rezonanslarını da doyuran ¹ H'yi ayrıştırırken ¹³ C'nin gözlemlenmesidir . Değeri γ _S / γ _I bunlar NOE olmadan gibi rezonanslar güçlü olarak 3 kez elde% 200 bir maksimum NOE geliştirme verir 4'e yakındır. Çoğu durumda, karbon atomlarının bağlı bir protonu vardır, bu da gevşemenin dipolar gevşemenin baskın olmasına ve NOE'nin maksimuma yakın olmasına neden olur. Protonlanmamış karbon atomları için NOE artışı küçüktür, ancak dipol-dipol etkileşimleri dışındaki gevşeme mekanizmalarıyla gevşeyen karbonlar için NOE artışı önemli ölçüde azaltılabilir. Bu deuteriated çözücüleri (örn kullanmak için bir motivasyon CDCh ₃ olarak) ¹³ ° C NMR. Döteryum dört kutuplu mekanizma ile gevşediği için çapraz gevşeme yolları yoktur ve NOE yoktur. Bir diğer önemli durum, manyetogirik oranının değerinin negatif olduğu bir örnek olan ¹⁵ N'dir. Genellikle ¹⁵ N rezonans azalır veya ¹ H çekirdekleri ayrıldığında NOE aslında rezonansı sıfırlayabilir. Negatif NOE'yi en aza indirmek için protonlardan ¹⁵ N'ye polarizasyon transferini içeren darbe teknikleriyle bu tür spektrumları almak genellikle avantajlıdır .

Yapı açıklama

Kararlı durumdaki NOE'nin internükleer mesafeyle ilişkisi, gevşeme oranlarına ve moleküler harekete bağlı olarak karmaşık olsa da, birçok durumda aşırı daralma sınırındaki küçük hızla yuvarlanan moleküller için, pozitif NOE'lerin yarı niceliksel doğası birçok yapısal uygulama için yararlıdır. genellikle J-birleştirme sabitlerinin ölçümü ile birlikte. Örneğin, NMR rezonans atamalarını doğrulamak, yapısal izomerleri ayırt etmek, aromatik halka ikame modellerini ve alifatik ikame konfigürasyonlarını tanımlamak ve konformasyonel tercihleri ​​belirlemek için NOE geliştirmeleri kullanılabilir.

Yine de, gözlemlenen NOE'den türetilen atomlar arası mesafeler genellikle bir molekülün üç boyutlu yapısını doğrulamaya yardımcı olabilir. Bu uygulamada NOE, J-bağlama uygulamasından farklıdır, çünkü NOE kimyasal bağlar yoluyla değil, boşluk yoluyla gerçekleşir. Bu nedenle, birbirine çok yakın olan atomlar NOE verebilirken, spin eşleşmesi sadece atomlar 2-3 kimyasal bağ ile bağlandığında gözlenir. Bununla birlikte, η _I ^S (maks)= 1 ⁄ 2 ilişkisi, NOE'nin çekirdekler arası mesafelerle nasıl ilişkili olduğunu gizler, çünkü yalnızca gevşemenin iki çekirdek I ve S arasındaki dipol-dipol etkileşimlerinin %100 hakim olduğu idealleştirilmiş durum için geçerlidir. uygulamada, ρ değeri _I etkisini azaltmak için sadece hizmet diğer rakip mekanizmalarından katkılar ihtiva W _{, 0} ve W _2'nin artan B ₁ . Bazen, örneğin, çözücüdeki çözünmüş oksijen veya paramanyetik metal iyon safsızlıkları ile elektron-nükleer etkileşimlerden kaynaklanan gevşeme, zayıf NOE artışlarının gözlemlenmesini engelleyebilir. Diğer gevşeme mekanizmalarının varlığında gözlenen NOE şu şekilde verilir:

${\displaystyle \eta _{I}={\frac {\sigma _{IS}}{\rho _{I}+\rho ^{*}}}}$

burada ρ ^⋇ çapraz gevşeme içermeyen gevşeme mekanizmalarından toplam gevşeme hızına ek katkıdır. Aşırı daralma sınırında dipolar gevşeme için aynı idealleştirilmiş iki dönüşlü modeli kullanma:

${\displaystyle \rho _{I}\propto {\frac {\tau _{c}}{r^{6}}}}$

bunu göstermek kolay

${\displaystyle \eta _{I}^{S}\propto \sol({\frac {\tau _{c}}{\rho ^{*}}}\sağ){\frac {1}{r^ {6}}}}$

Bu nedenle, iki dönüşlü kararlı durum NOE, yalnızca dış gevşemeden bir katkı olduğunda çekirdekler arası mesafeye bağlıdır. Bell ve Saunders, aşağıdaki katı varsayımlar ρ gösterdi ^⋇ / τ _C sınırını daralan uç içindeki moleküllerin neredeyse sabittir. Bu nedenle, kararlı durum NOE değerlerinin oranlarının alınması, çekirdekler arası mesafe r için nispi değerler verebilir . Kararlı durum deneyi birçok durumda faydalı olsa da, yalnızca göreceli çekirdekler arası mesafeler hakkında bilgi sağlayabilir. Öte yandan, NOE'nin büyüdüğü başlangıç hızı , 2D-NOESY gibi geçici deneyler yoluyla yapısal bilgi elde etmek için daha karmaşık alternatifler sağlayan r _IS ^-6 ile orantılıdır .

İki boyutlu NMR

NOE'leri ölçmek için iki boyutlu NMR kullanma motivasyonları diğer 2 boyutlu yöntemlere benzer. Etkilenen rezonansların iki boyuta yayılmasıyla maksimum çözünürlük iyileştirilir, bu nedenle tek bir ölçümde daha fazla pik çözülür, daha büyük moleküller gözlemlenebilir ve daha fazla NOE gözlemlenebilir. Daha da önemlisi, moleküler hareket, NOE sıfır veya negatif olduğunda ara veya yavaş hareket rejimlerinde olduğunda, kararlı durum NOE deneyi, çekirdekler arası mesafelerle ilgili olabilecek sonuçlar vermekte başarısız olur.

Nükleer Overhauser Etkisi Spektroskopisi (NOESY), çapraz gevşemeye maruz kalan nükleer dönüşleri tanımlamak ve çapraz gevşeme oranlarını ölçmek için kullanılan 2D NMR spektroskopik bir yöntemdir. Yana ¹ H dipol-dipol bağlantıları çözelti içinde, organik moleküller için çapraz gevşeme birincil yolu sağlar, çapraz gevşeme geçiren spinleri alanı birbirine yakın olan kişiler tarafından bulunmaktadır. Bu nedenle, bir NOESY spektrumunun çapraz tepe noktaları, uzayda hangi protonların birbirine yakın olduğunu gösterir. Bu bağlamda, dayanır COSY deneyden NOESY deney farklıdır spin-spin korelasyon temin etmek üzere J-bağlama ve buna ait çapraz zirveler gösterir ¹ H yakın olan diğer olan ¹ molekülünün kimyasal bağlarla H'ler.

Temel NOESY dizisi, üç adet 90° darbeden oluşur. İlk darbe, enine spin manyetizasyonu yaratır. Evrim t zamanında sırasında planktonlarda spin ₁ 2B Deney sırasında artırılır. İkinci darbe, darbe yönüne dik enine manyetizasyon bileşenine eşit boylamasına manyetizasyon üretir. Böylece fikir, τ _m karıştırma periyodu için bir başlangıç ​​koşulu üretmektir . NOE karıştırma süresi boyunca, çapraz gevşeme yoluyla mıknatıslanma transferi gerçekleşebilir. Temel NOESY deneyi için, τ _m 2B deney boyunca sabit tutulur, ancak optimum çapraz gevşeme oranı ve NOE oluşumu için seçilir. Üçüncü darbe, kalan uzunlamasına mıknatıslanmadan enine mıknatıslanma oluşturur. Veri toplama derhal üçüncü pulsunu takiben başlar ve enine mıknatıslanma pals gecikme süresi t bir fonksiyonu olarak görülmektedir ₂ . NOESY spektrumu t ile ilgili olarak bir dönüşüm 2D Fourier tarafından oluşturulan ₁ ve t ₂ . Artan karıştırma süreleri ile bir dizi deney yapılır ve NOE artışındaki artış takip edilir. En yakın protonlar, NOE'nin en hızlı oluşum oranlarını gösterir.

Protonlar arası mesafeler, çapraz tepe yoğunluklarının analizi ile açık bir şekilde atanmış, iyi çözülmüş, yüksek sinyal-gürültü NOESY spektrumlarından belirlenebilir. Bunlar hacim entegrasyonu ile elde edilebilir ve protonlar arası mesafelerin tahminlerine dönüştürülebilir. İki atom arasındaki mesafe ve çapraz tepe miktarlar hesaplanabilir ve bir ölçekleme sabit${\görüntüleme stili ben}$${\görüntüleme stili j}$${\görüntüleme stili V}$${\görüntüleme stili c}$

${\displaystyle r_{\text{NOE}}=\left({\frac {c}{V_{ij}}}\sağ)^{1/6}}$

nerede bilinen sabit mesafelerde ölçümlerine dayalı belirlenebilir. Mesafe aralığı, bir ortalama ve bir standart sapma veren spektrumdaki bilinen mesafelere ve hacimlere , NOESY spektrumunda tepe noktası, yani gürültü ve bir ölçüm hatası göstermeyen çoklu bölgelerin ölçümüne dayalı olarak rapor edilebilir . Parametre , bilinen tüm mesafeler hata sınırları içinde olacak şekilde ayarlanır. Bu, NOESY hacminin alt aralığının gösterilebileceğini gösterir. ${\görüntüleme stili c}$${\görüntüleme stili c}$${\displaystyle c_{SD}}$${\displaystyle V_{\rm {err}}}$${\displaystyle m_{v}}$${\görüntüleme stili x}$

${\displaystyle r_{\text{NOE alt}}=\left({\frac {c-xc_{SD}}{{\frac {1}{m_{v}}}V_{ij}+V_{\rm {err}}}}\sağ)^{1/6}}$

ve üst sınır

${\displaystyle r_{\text{NOE daha yüksek}}=\left({\frac {c+xc_{SD}}{{\frac {1}{m_{v}}}V_{ij}-V_{\rm {err}}}}\sağ)^{1/6}}$

Bu tür sabit mesafeler, çalışılan sisteme bağlıdır. Örneğin, kilitli nükleik asitlerin şekerde mesafesi çok az değişen birçok atomu vardır, bu da glikozidik burulma açılarının tahminine izin verir, bu da NMR'nin LNA moleküler dinamik tahminlerini kıyaslamasına izin verir. Bununla birlikte RNA'lar, konformasyonel olarak çok daha esnek olan ve daha geniş düşük ve yüksek sınırlar tahminleri gerektiren şekerlere sahiptir.

Protein yapısal karakterizasyonunda, moleküller arası mesafeler üzerinde kısıtlamalar oluşturmak için NOE'ler kullanılır. Bu yöntemde, her proton çifti ayrı ayrı düşünülür ve NOESY çapraz tepe yoğunlukları, bir geminal metilen proton çifti veya aromatik halka protonları gibi sabit mesafeli bir proton çiftinden alınan bir referans çapraz tepe ile karşılaştırılır. Bu basit yaklaşım, spin difüzyonunun veya düzgün olmayan korelasyon sürelerinin etkilerine makul ölçüde duyarsızdır ve yeterince fazla sayıda NOE'nin tanımlanması koşuluyla, genellikle proteinin global katının tanımlanmasına yol açabilir. NOESY çapraz tepe noktaları güçlü, orta veya zayıf olarak sınıflandırılabilir ve sırasıyla yaklaşık 2.5, 3.5 ve 5.0 Å'lik üst mesafe sınırlamalarına çevrilebilir. Bu tür kısıtlamalar daha sonra, proteinin çözelti durumu konformasyonunun bir resmini sağlamak için moleküler mekanik optimizasyonlarında kullanılabilir. Tam yapı belirleme, hem kimyasal kayma hem de NOESY kısıtlamalarını kullanan çeşitli NMR deneylerine ve optimizasyon yöntemlerine dayanır.

heteronükleer NOE

Bazı Deneysel Yöntemler

NOE'den yararlanan bir ve iki boyutlu NMR deneysel tekniklerinin bazı örnekleri şunları içerir:

• NOESY, Nükleer Aşırı Haşere Etkisi Spektroskopisi
• HOESY, Heteronükleer Overhauser Etkisi Spektroskopisi
• ROESY, Döner Çerçeve Nükleer Aşırı Haşere Etkisi Spektroskopisi
• TRNOE, Aktarılan Nükleer Aşırı Haşere Etkisi
• DPFGSE-NOE, Çift Darbeli Alan Gradyan Spin Echo NOE deneyi

NOESY, örneğin bir protein veya başka bir büyük biyolojik molekül gibi bir moleküldeki atomların göreli yönelimlerinin üç boyutlu bir yapı oluşturan belirlenmesidir. HOESY, farklı elementlerin atomları arasındaki NOESY çapraz korelasyonudur. ROESY, normal NOESY'nin uygulanamadığı moleküller için uygulanan, sıfıra gitmesini önlemek için manyetizasyonu döndürmeyi kilitlemeyi içerir. TRNOE, bir proteine ​​bağlanan bir ligandda olduğu gibi, aynı solüsyonda etkileşime giren iki farklı molekül arasındaki NOE'yi ölçer. Bir DPFGSE-NOE deneyinde, güçlü sinyallerin bastırılmasına ve dolayısıyla çok küçük NOE'lerin saptanmasına izin veren bir geçici deney.

Nükleer Overhauser etkisi örnekleri

Şekil (üstte), Nuclear Overhauser Effect Spektroskopisinin değiştirilebilir bir bileşiğin yapısını nasıl açıklayabildiğini gösterir. Bu örnekte, {H} olarak gösterilen proton , değiştirilebilir azo gruplarının izomerizasyon durumuna ( cis veya trans ) bağlı olarak iki farklı NOE kümesi gösterir . Gelen trans durum proton {lH} uzaktır fenil grubu , mavi renkli Noes göstermektedir; ise sis durumu (kırmızı göstermek) yeni Noes ortaya çıkmasıyla sonuçlanır fenil grubu yakın proton {H} tutar.

NOE'nin rezonansları atamak ve konfigürasyonu belirlemek için yararlı olduğu bir başka örnek (altta) polisakkaritlerdir. Örneğin, karmaşık glukanlar, özellikle bir proton spektrumunda, çok sayıda örtüşen sinyale sahiptir. Bu nedenle, sinyallerin atanması için NOESY içeren 2D NMR deneylerini kullanmak avantajlıdır. Örneğin, karbonhidratların NOE'sine bakın .

Ayrıca bakınız

Referanslar

Dış bağlantılar

• Hans J. Reich: Nükleer Aşırı Hale Getirme Etkisi
• Eugene E. Kwan: ​​Ders 12: Nükleer Aşırı Hale Getirici Etkisi
• Beat Vögeli: NMR Yapısı ve Dinamik Analizinde Nükleer Aşırı Haşere Etkisi
• Williams, Martin ve Rovnyak Cilt 2: RR Gil ve A. Navarro-Vázquez: Bölüm 1 Doğal Ürünlerin Yapısal Açıklamasında Nükleer Aşırı Haşere Etkisinin Uygulanması
• James Keeler: 8 Gevşeme
• YouTube: James Keeler, Ders 10, Gevşeme II. 2013 Cambridge NOE dersi
• Arthur G. Palmer, III: Gevşeme ve Dinamik Süreçler