Was ist eine direkt detektierte heteronukleare Pulssequenz in der 1H-Lösungs-NMR?

Question

Was ist eine direkt detektierte heteronukleare Pulssequenz in der 1H-Lösungs-NMR?

Antwort

Verwandte Fragen

Was ist eine direkt detektierte Pulssequenz in der 1H-Lösungs-NMR?

Kann man beim HSQC-Experiment in der Lösungs-NMR erkennen, ob das FID auf der 1H-Zeitachse detektiert wurde und nicht auf der 15N-Zeitachse?

Zeigt NOESY in der Lösungs-NMR die räumliche Nähe von Protonen an?

Ist das klassische phasen-unsensitive NOESY-Spektrum veraltet?

Accepted Answer

Eine direkt detektierte heteronukleare Pulssequenz in der NMR-Spektroskopie ist eine Messmethode, bei der das Signal eines Heterokerns (also eines anderen Kerns als ^1H, z. B. ^13C, ^15N, ^31P) direkt detektiert wird. Das bedeutet, dass nach der Anregung und Pulsabfolge das NMR-Signal nicht von den Protonen (^1H), sondern von einem dieser Heterokerne aufgenommen wird. Im Gegensatz dazu werden bei den meisten Standard-2D-NMR-Experimenten (wie HSQC oder HMBC) die Protonen detektiert, weil sie eine höhere Empfindlichkeit haben. Die Information über die Heterokerne wird dabei indirekt über Kopplungen auf die Protonen übertragen. Eine direkt detektierte heteronukleare Pulssequenz ist also ein Experiment, bei dem z. B. das ^13C- oder ^15N-Signal direkt gemessen wird. Solche Experimente werden oft eingesetzt, wenn die Protonen-Signale überlagert oder nicht aussagekräftig sind, oder wenn man spezifische Informationen über den Heterokern erhalten möchte. **Beispiel:** Ein direkt detektiertes ^13C-1D-NMR-Experiment ist eine direkt detektierte heteronukleare Pulssequenz, weil das ^13C-Signal direkt aufgenommen wird. **Zusammengefasst:** Eine direkt detektierte heteronukleare Pulssequenz ist eine NMR-Messung, bei der das Signal eines Heterokerns (z. B. ^13C, ^15N) und nicht das von ^1H direkt detektiert wird.

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Eine direkt detektierte Pulssequenz in der 1H-Lösungs-NMR ist eine Messmethode, bei der das Signal des interessierenden Kerns (hier: Proton, also ¹H) nach Anregung durch einen Radiofrequenzp... [mehr]

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Eine direkt detektierte Pulssequenz in der 1H-Lösungs-NMR ist eine Messmethode, bei der das Signal des interessierenden Kerns (hier: Proton, also ¹H) nach Anregung durch einen Radiofrequenzpuls direkt aufgenommen (detektiert) wird. Das bedeutet, dass nach der Pulssequenz das FID (Free Induction Decay) des ¹H-Kerns gemessen wird, ohne dass eine Übertragung der Magnetisierung auf andere Kerne (wie z. B. ¹³C oder ¹⁵N) erfolgt. Im Gegensatz dazu gibt es indirekt detektierte Pulssequenzen, wie sie z. B. in der 2D-NMR (z. B. HSQC, HMBC) verwendet werden. Dort wird die Information eines anderen Kerns (z. B. ¹³C) über Kopplungen auf den ¹H-Kern übertragen und das Signal des ¹H-Kerns gemessen, um Rückschlüsse auf den anderen Kern zu ziehen. Zusammengefasst: Eine direkt detektierte Pulssequenz in der ¹H-NMR ist eine Messung, bei der das Signal des ¹H-Kerns nach Anregung direkt aufgenommen wird, ohne dass die Magnetisierung auf andere Kerne übertragen wird.

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Ja, das kann man erkennen. In einem typischen HSQC-Experiment (Heteronuclear Single Quantum Coherence) in der Lösungs-NMR wird das FID (Free Induction Decay) immer auf dem Protonenkanal (¹H)... [mehr]

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Ja, das kann man erkennen. In einem typischen HSQC-Experiment (Heteronuclear Single Quantum Coherence) in der Lösungs-NMR wird das FID (Free Induction Decay) immer auf dem Protonenkanal (¹H) detektiert, nicht auf dem Heteronuklid (z.B. ¹⁵N). Das liegt daran, dass ¹H eine viel höhere Empfindlichkeit und ein größeres gyromagnetisches Verhältnis als ¹⁵N hat, was zu einem deutlich besseren Signal-zu-Rausch-Verhältnis führt. **Woran erkennt man das?** 1. **Signalintensität:** Die Intensität der Signale im HSQC-Spektrum ist typisch für ¹H-Detektion. Würde man auf ¹⁵N detektieren, wären die Signale um Größenordnungen schwächer. 2. **Spektrale Breite und Auflösung:** Die spektrale Breite und die Auflösung in der direkten Dimension (t₂) entsprechen den typischen Werten für ¹H (z.B. 10–14 ppm für ¹H, aber 100–200 ppm für ¹⁵N). Im HSQC ist die direkte Achse (t₂) die ¹H-Achse. 3. **Experimentelle Parameter:** In der Pulssequenz und in den Parameterdateien (z.B. Bruker: `acqus`-Datei) ist als Detektionskanal (O1) ¹H eingestellt. 4. **Spektrum-Layout:** Im HSQC-Spektrum ist die horizontale Achse (direkte Dimension) immer ¹H, die vertikale Achse (indirekte Dimension) ist ¹⁵N. **Fazit:** Im Standard-HSQC wird das FID immer auf der ¹H-Zeitachse detektiert. Das erkennt man an der Signalintensität, der spektralen Breite, den experimentellen Parametern und der Achsenbeschriftung im Spektrum. Eine direkte Detektion auf ¹⁵N ist in der Lösungsmittel-NMR extrem unüblich und würde ein ganz anderes Signalprofil ergeben. Weitere Informationen zum HSQC-Experiment findest du z.B. bei [Bruker](https://www.bruker.com/de/products-and-solutions/mr/nmr/nmr-applications/nmr-protein-structure/hsqc.html).

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Ja, das stimmt. In der Kernspinresonanzspektroskopie (NMR) ist das NOESY-Experiment (Nuclear Overhauser Effect SpectroscopY) eine 2D-NMR-Methode, mit der Wechselwirkungen zwischen Protonen (Wasserstof... [mehr]

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Ja, das stimmt. In der Kernspinresonanzspektroskopie (NMR) ist das NOESY-Experiment (Nuclear Overhauser Effect SpectroscopY) eine 2D-NMR-Methode, mit der Wechselwirkungen zwischen Protonen (Wasserstoffkernen) detektiert werden, die sich räumlich nahe beieinander befinden (typischerweise innerhalb von etwa 5 Å). Das NOESY-Spektrum zeigt Kreuzsignale (cross peaks) zwischen Protonen, die sich im Raum nahe sind, unabhängig davon, ob sie direkt über chemische Bindungen verbunden sind. Damit ist NOESY ein wichtiges Werkzeug zur Bestimmung der dreidimensionalen Struktur von Molekülen in Lösung, insbesondere von Proteinen und anderen Biomolekülen. Weitere Informationen findest du z.B. hier: https://de.wikipedia.org/wiki/Nuclear_Overhauser_Effect_Spectroscopy

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Das klassische, phasen-unsensitive NOESY-Spektrum (Nuclear Overhauser Effect Spectroscopy) ist in der modernen NMR-Spektroskopie weitgehend durch phasensensitive Varianten ersetzt worden. Der Hauptgru... [mehr]

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Das klassische, phasen-unsensitive NOESY-Spektrum (Nuclear Overhauser Effect Spectroscopy) ist in der modernen NMR-Spektroskopie weitgehend durch phasensensitive Varianten ersetzt worden. Der Hauptgrund dafür ist, dass phasensensitive NOESY-Experimente (z. B. mit States-TPPI, States oder Echo/Antiecho-Methoden) eine bessere Auflösung, einfachere Interpretation und eine Unterscheidung zwischen positiven und negativen NOE-Kreuzpeaks ermöglichen. Das klassische, phasen-unsensitive NOESY-Spektrum liefert hingegen nur Betragsinformationen (Magnitude Mode), was zu breiteren und weniger gut aufgelösten Peaks führt und die Interpretation erschwert. In der Praxis werden phasensensitive NOESY-Experimente heute fast ausschließlich verwendet, insbesondere bei komplexeren Molekülen und in der Strukturaufklärung. Das klassische, phasen-unsensitive NOESY-Spektrum ist daher als veraltet anzusehen und wird nur noch selten eingesetzt, etwa zu didaktischen Zwecken oder in sehr speziellen Fällen. Weitere Informationen findest du z. B. bei [Bruker](https://www.bruker.com/de/products-and-solutions/mr/nmr.html) oder [JEOL](https://www.jeol.de/de/produkte/nmr.html), den führenden Anbietern von NMR-Spektrometern.