16.9 : 2D-NMR: Überblick über homonukleare Korrelationstechniken

Die homonukleare Korrelationsspektroskopie (COSY) ist eine leistungsstarke Technik, die in der Kernspinresonanzspektroskopie (NMR) verwendet wird, um die Korrelationen zwischen Kernen desselben Typs innerhalb eines Moleküls zu untersuchen. Sie liefert Informationen über skalare Kopplungen zwischen benachbarten Kernen, was bei der Bestimmung von Konnektivität und Strukturinformationen hilft. Es gibt mehrere COSY-Varianten, jede mit ihren einzigartigen Stärken und experimentellen Parametern.

COSY90 ist das standardmäßige zweidimensionale (2D) COSY-Experiment, das einen zweiten 90-Grad-Impuls verwendet, um eine hohe Empfindlichkeit und Auflösung zu erreichen. Es eignet sich hervorragend für die Analyse kleiner bis mittelgroßer Moleküle und liefert Informationen über direkt gekoppelte Protonen. COSY45 verwendet ähnlich wie COSY90 45-Grad-Impulse anstelle von 90-Grad-Impulsen. Dies führt zu einer geringeren Empfindlichkeit, aber einer verbesserten Auflösung.

Long-Range-COSY (LR-COSY) erweitert das COSY-Experiment, um skalare Kopplungen zwischen Kernen zu erkennen, die im Molekül weiter voneinander entfernt sind. Dies wird durch die Kombination mehrerer Pulssequenzen und Magnetisierungstransfers erreicht.

Relayed COSY ist eine Variante von COSY, die der Standardpulssequenz zusätzliche Pulse hinzufügt, um cross peaks zwischen cross peaks zu erzeugen und so bestimmte molekulare Verbindungen zu zeigen, die durch überlappende Signale verborgen sind.

TOCSY (Total Correlation Spectroscopy), auch bekannt als HOHAHA (Homonuclear Hartmann-Hahn Spectroscopy), zeigt alle Verbindungen zwischen allen gekoppelten Kernen durch Bindungen. TOCSY ist besonders nützlich für die Analyse von Molekülen mit überlappenden Signalen und komplexen Kopplungsmustern.

NOESY (Nuclear Overhauser Effect Spectroscopy) misst den Kern-Overhauser-Effekt, der durch Dipol-Dipol-Wechselwirkungen zwischen Kernen entsteht. Es liefert Informationen über die räumliche Nähe und kann zur Bestimmung der dreidimensionalen Struktur eines Moleküls verwendet werden.

ROESY (Rotating-frame Overhauser Enhancement Spectroscopy) ist NOESY ähnlich, verwendet jedoch einen anderen Mechanismus, um Korrelationen durch den Raum zu erhalten. Es liefert Informationen über die räumliche Nähe und ist besonders nützlich für die Untersuchung von Molekülen mit schwachen NOE-Signalen.

Abschließend lässt sich sagen, dass die Wahl einer COSY-Variante vom untersuchten Molekül oder der untersuchten Reaktion und den gewünschten Informationen abhängt. Die richtige COSY-Variante kann anhand der Molekülgröße, der Kopplungskomplexität und des Bedarfs an räumlichen oder weitreichenden Konnektivitätsdaten bestimmt werden.