16.11 : 2D NMR: סקירה של טכניקות מתאם הטרונוקלאריות

ספקטרוסקופיית מתאם הטרונוקלארית היא טכניקה אנליטית החוקרת את הצימוד בין סוגים שונים של גרעינים, לעיתים קרובות בין פרוטון לבין X-גרעין, כגון פחמן-13 או חנקן-15. שיטה זו משמשת לעיתים קרובות בספקטרוסקופיית תהודה מגנטית גרעינית (NMR) לצורך הבנת ההיבטים המבניים וההרכבתיים של תרכובות כימיות מורכבות. ספקטרום מתאם הטרונוקלארי טיפוסי מציג את ההיסטים הכימיים של X-גרעין על ציר אחד ואת ספקטרום הפרוטונים על הציר השני. שיאי חצייה חושפים את הקשרים בין פרוטונים ספציפיים ל-X-גרעינים.

הניסויים העיקריים במתאם הטרונוקלארי כוללים HETCOR, HSQC, HMQC, ו-HMBC. ב-HSQC, HMQC, ו-HMBC מוקלט ספקטרום הפרוטונים, בעוד שספקטרום ה-X-גרעין מוקלט באמצעות מתאם הטרונוקלארי סטנדרטי או HETCOR. קבוצת הניסויים HETCOR-HMQC-HSQC אינה יכולה לזהות X-גרעינים ללא פרוטון מחובר. HETCOR משמש כאשר נדרשת רזולוציית שיאים גבוהה במיוחד לאורך ציר ה-X-גרעין.

טכניקת מתאם תהודה הטרונוקלארית חד-קוונטית, או HSQC, חוקרת קשרים דרך קשר יחיד בין פרוטון ל-X-גרעין. בניסוי HSQC, מתבצע העברת קיטוב מגרעין הפרוטון לגרעין ה-X השכן, ואז חזרה לגרעין הפרוטון. האות מגרעיני הפרוטונים מוקלט לאחר מכן. HSQC מייצר ספקטרום דומה לזה של ספקטרוסקופיית מתאם רב-קוונטית הטרונוקלארית (HMQC), אך משתמש בשיטה שונה לדיכוי, ומספק רזולוציה טובה יותר של X-גרעין לאורך הציר.

מתאם רב-קשרים הטרונוקלארי, או HMBC, הוא ניסוי המתועד דרך פרוטונים, בדומה ל-HMQC אך עם זמן עיכוב התחלתי ארוך יותר. ניסוי זה משמש לצפייה בקשרים ארוכי טווח בין פרוטון ל-X-גרעין המופרדים ב-2-3 קשרים, ובחלק מהמקרים אף ב-4 או 5 קשרים. בניסוי HMBC, קשרים דרך קשר יחיד מדוכאים כחלק מרצף הניסוי. הספקטרום של HMBC יוצר שיאי חצייה המראים אילו פרוטונים מצומדים לאילו X-גרעינים מסוימים במרחק של יותר מקשר אחד. רצף הפולסים הגרדיאנטי של HMBC (gHMBC) מציע דיכוי טוב יותר של אותות מפריעים, מה שהופך אותו לשימושי במיוחד לניתוח מולקולות מורכבות עם אותות חופפים.