Principios de análisis instrumental

nuclear bidimensional varían ampliamente y, en algunos casos, se utilizan más de dos pulsos repetidos. Por consiguiente, la canti– dad de tipos de experimentos bidimensionales que han surgido es enorme. Algunos de los métodos más populares se basan en la transferencia de coherencia, entre los que están la espectroscopia de correlación homonuclear (COSY, por sus siglas en inglés), espec– troscopia total de correlación (TOCSY, por sus siglas en inglés), el increíble experimento de transferencia de cuanto doble natural (INADEQUATE, por sus siglas en inglés), espectroscopia de corre– lación heteronuclear (HETCOR, por sus siglas en inglés) y espec– troscopia de coherencia heteronuclear de cuanto múltiple (HMQC, por sus siglas en inglés). La figura 19.33a es un espectro de resonancia magnética nuclear en dos dimensiones del 13 C de un experimento COSY con ell,3-butanodiol. La figura 19.33a es el espectro ordinario en una dimensión para el compuesto. El espectro bidimensional se obtiene como sigue: con el desacoplador de banda ancha de pro- CH 3-CHOH-CH z-CH 2 0H 1,3-butanodiol l 2 3 4 --'=--= --- 40 60 a) 4 3 b) FIGURA 19.33 Ilustración del uso del espectro bidimensional a) para identificar las resonancias del 13 Cen un espectro de una dimensión b). Observe que el espectro ordinario unidimensional se obtiene a partir de los picos a lo largo de la diagonal. La presencia de los picos fuera de la diagonal representa resonancias relacionadas con el acoplamiento espín-espín. (Adaptación a partir de S. Barman, Anal. Chem., 1982, 54, p. 1129A, 001: i0.1021/ac00248a601. Copyright 1982 American Chemical Society.) ))} 19G Pulsos múltiples y resonancia magnética nuclear multidimensional 477 tones desconectado, se aplica a la muestra un pulso a 90°. Después de un tiempo t 1 , se conecta el desacoplador y se aplica otro pulso; el resultante decaimiento libre de inducción se digitaliza y se trans– forma. Después que el equilibrio se restablece, se repite este pro– ceso con otros valores de t 1 , lo que ocasiona una serie de espectros que se grafican horizontalmente en la figura . Es decir, la proyec– ción a lo largo del eje 8 1 son los espectros que se obtendrían sin desacoplamiento. La proyección a lo largo del eje 8 2 coincide con el espectro de 13 C totalmente desacoplado. Es evidente que el espec– tro está constituido por un cuarteto, dos tripletes y un doblete, cuyo origen resulta obvio si se considera el número de protones unido a cada uno de los cuatro átomos de 13 C en la molécula. Esta información no es evidente en el espectro de una dimensión. Los experimentos COSY, TOCSY, HETCOR y HMQC son de gran ayuda al interpretar los espectros del 13 C y de protones. En cambio, el experimento INADEQUATE es tal vez la técnica definitiva para resonancia magnética nuclear bidimensional. Este experimento se apoya en el acoplamiento espín-espín entre pares de núcleos enlazados directamente. Puede rastrear el esqueleto de carbonos de un compuesto orgánico carbono por carbono. La baja sensibilidad de la INADEQUATE limita su utilidad práctica. Otra clase de experimentos bidimensionales se basa en la transferencia incoherente de magnetización mediante el efecto nuclear de Overhauser (NOE) o por intercambio químico. En espectroscopia NOE (NOESY, por sus siglas en inglés), espectros– copia de marco giratorio y efecto de Overhauser (ROESY) y espec– troscopia de intercambio (EXSY), se observan picos transversales entre resonancias vinculadas con interacciones dipolo-dipolo o intercambio químico. Por ejemplo, en la figura 19.34 se muestran los espectros unidimensionales y de ROESY de un péptido de 19 aminoácidos. El espectro de resonancia magnética nuclear de protones unidimensional no solo podría ser designado por com– pleto, sino que además el espectro ROESY señala que el péptido es una hélice alfa en disolución. 19G.3 Resonancia magnética nuclear multidimensional La superposición de resonancias en la resonancia magnética nuclear bidimensional ha limitado la determinación de la estruc– tura de proteínas pequeñas. Pero los métodos de tres y cuatro dimensiones que han sido perfeccionados permiten que la espec– troscopia de resonancia magnética nuclear se generalice a proteí– nas más y más grandes. Por ejemplo, puede añadirse una tercera dimensión para separar un espectro bidimensional de 1 H- 1 H con base en el desplazamiento químico de otro núcleo, como 15 N o 13 C. En la mayor parte de los experimentos tridimensionales se usan los métodos más eficaces para el caso de moléculas gran– des. Por consiguiente, COSY no se utiliza con frecuencia, pero experimentos como NOESY-TOCSY y TOCSY-HMQC son muy efectivos. En algunos casos, las tres dimensiones representan dife– rentes núcleos como 1 H- 13 C- 15 N. Éstos se consideran varian– tes del experimento HETCOR. En la actualidad, la resonancia magnética nuclear de varias dimensiones tiene la aptitud de pro– porcionar estructuras completas de fase en solución para comple– mentar estructuras cristalinas obtenidas a partir de cristalografía con rayos X. Por tanto, la espectroscopia de resonancia magnética nuclear es ahora una técnica importante para determinar estruc– turas y orientaciones de moléculas complejas en solución.