Pure shift -parametrien optimointi psyche-1H-, psyche-TOCSY- ja BIRD-HSQC-mittauksille

Abstract

Protonisignaalien multiplettirakenteet aiheuttavat signaalien päällekkäisyyttä ja vaikeasti tulkittavia NMR-protonispektrejä. Tavoitteena oli protonien välisten kytkennät poistavien pure shift -NMR-pulssisarjojen parametrien optimointi psyche-1H-, psyche-TOCSY- ja BIRD-HSQC-mittauksille monimutkaisten näytteiden analysoimiseen. Työssä hyödynnettiin valmiita pulssisarjoja. Työ sisältää paljon yksittäisten parametrien vaikutusten tutkimista.

Teoriaosuudessa esitetään ydinmagneettisen resonanssispektroskopian perusteet ja tutustutaan pure shift -mittauksen irtautus- ja keräysvaiheisiin. Irtautusmenetelmistä esitetään BIRD- ja psyche-elementit. Pseudo-2d ja reaaliaikainen keräystapa käydään läpi yleisesti, jotta niiden erot tulevat lukijalle selviksi.

Käytännön osuus suoritettiin Teknologian tutkimuskeskus VTT Oy:n Biologisen NMR-spektroskopian laboratoriossa Viikissä. Osuudessa käydään pulssisarjojen käyttöönotto ja optimointi läpi. Kokeita suoritettiin yksi kerrallaan siten, että joka ajon jälkeen tulkittiin saatua pure shift -spektriä ja tehtyjä parametrimuutoksia. Aiempia kokemuksia pure shift -kokeista ei juuri ollut. Työprosessissa teoreettiseen tutkimukseen sekoittui empiiristä tutkimustyötä.

Työssä saatujen tulosten pohjalta valmistui yhteenveto menetelmien parametreista ja siitä, mikä pure shift -mittauksissa on tärkeää ja mikä toisarvoista.

Overlapping multiplet structures reduce the resolution of NMR spectra. The aim of this study was to develop homonuclear broadband decoupling (pure shift) pulse parameters for psyche-1H, psyche-TOCSY and BIRD-HSQC for measuring complex mixtures. Existing pulse programs were utilized. Considerable emphasis was put on the process of analyzing the effects of individual parameters, which was done between the measurements.

The theory section discusses the basics of nuclear magnetic resonance spectroscopy, and illustrates pure shift decoupling and data acquisition methods. BIRD and psyche homonuclear broadband decoupling methods are introduced. Furthermore pseudo-2d and real-time acquisition modes are reviewed in order to clarify their differences to the reader.

The practical part was carried out at the VTT Technical Research Centre Ltd. The optimizing process of the acquisition parameters is reviewed thoroughly. The measurements were ran one at a time to examine how and why the different parameter changes affected the quality of the pure shift spectrum as they did. Existing examples for developing pure shift methods were limited so the development process mixed theoretical research and empirical fixing.

Based on the work, a summary for primary and secondary method parameters was completed.