Innovation with Integrity
30ème journée Utilisateur
RMN du fluor: solutions matérielles et logicielles
Maryse Bourdonneau– Bruker France
Généralités:
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La RMN du fluor date de 50 ans:
100% abondance naturelle
Spin 1/2
Fréquence de résonance élevée (proche du 1H)
Haute sensibilité
Très présent dans les molécules: insecticides, herbicides, fongicides, polymères, médicaments
référence: CFCl
Généralités:
• Grande dispersion de d et fréquence élevée :
SWH souvent important
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. Solutions matérielles:
sondes et amplificateurs
. Solutions logicielles
RMN du fluor : les sondes
• Applications : double résonance
• BBO H&F
• BBFO SmartProbe
• Applications: triple résonance
• Sonde TXO
• Sonde TBO
• Sondes refroidies
• Prodigy H&F cryosonde – BBO et TCI
• TCI H&F cryosonde
• QCIF cryosonde
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. Solutions matérielles:
sondes et amplificateurs
. Solutions logicielles
Avance I/II/III : Module BLA2BB
• Configuration standard, 200 à 400 MHz
• Deux amplificateurs identiques
• De 20 à 400 MHz
• Signal r.f. fluor-19 en sortie de l'amplificateur X
Programmes d'impulsions standard, i.e. : zg, zgig, zghd, hxcoqf, hmbc, hoesyph…..
Avance I/II/III : Modules BLAXH, BLAXH2H
• Configuration standard, 500 MHz.
• Configuration optionnelle : 200 – 400 MHz
• Signal radiofréquence fluor-19 en sortie de l'amplificateur H
H + F
Aiguilleur 1H/19F : QNP Accessory pour envoyer les impulsions 19F sur la bobine BB
Programmes d'impulsions spécifiques 19F pour configuration avec QNP accessory
Programme NUC1 NUC2 Type
zgflqn F 1D
zgflhdqn F F 1D
zgfhigqn / zgfhigqn.2 F H 1D
zghfigqn / zghfigqn30 H F 1D
hfcoqfqn F H 2D Corrélation couplage scalaire, magnitude
hoesyfhqfqnrv F H 2D Corrélation couplage dipolaire, magnitude
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. Solutions matérielles
. Solutions logicielles
QNP accessory: programme d'impulsions zgfhigqn
;zgfhigqn #include <Avance.incl> "d11=30m" "d12=20u" 1 ze d11 QNP_X d11 pl12:f2 2 30m do:f2 d1 d12 SWITO_F p1 ph1 d12 SWITO_H go=2 ph31 cpd2:f2 30m do:f2 mc #0 to 2 F0(zd) exit
;Avance.incl /*;select output for 19F (amplifier)*/ #define QNP_X setnmr3|3 #define QNP_F setnmr3^3 /*;switch between 1H or 19F output (H amplifier)*/ #define SWITO_F setnmr3|2 #define SWITO_H setnmr3^2
QNP accessory: programmes d'impulsions zgfhigqn et zgfhigqn.2
"d11=30m" "d12=20u" 1 ze d11 QNP_X d11 pl12:f2 2 30m do:f2 d1 d12 SWITO_F p1 ph1 ACQ_START(ph30,ph31) (2u SWITO_H) aq DWELL_GEN:f1 cpd2:f2 rcyc=2 30m do:f2 mc #0 to 2 F0(zd) exit ph1=0 2 2 0 1 3 3 1 ph30=0 ph31=0 2 2 0 1 3 3 1
"d11=30m" "d12=20u" 1 ze d11 QNP_X d11 pl12:f2 2 30m do:f2 d1 d12 SWITO_F p1 ph1 d12 SWITO_H go=2 ph31 cpd2:f2 30m do:f2 mc #0 to 2 F0(zd) exit ph1=0 2 2 0 1 3 3 1 ph31=0 2 2 0 1 3 3 1
zgfhigqn.2 zgfhigqn
s'ajoute au délai de préacquisition
Exécuté en parallèle au délai de préacquisition
QNP accessory: programmes d'impulsions zgfhigqn et zgfhigqn.2 Correction de phase ?
DW = 18.3 µs zgfhigqn : D12 + DE = 26.5 µs
zgfhigqn.2 : DE=6.5µs rpar F19CPD
tH
F
Gz
G1 G2
Corrélation 1H-19F COSY hétéronucléaire
• Sélection écho (mode non phasable) par cycle de phases ou gradients :
• Mode phasable : par technique States, TPPI,…… (sans gradients)
• Dimension F2 : déplacement chimique F + tous les couplages
• Dimension F1 : déplacement chimique H + tous les couplages
02G1G FH 191
Flumethasone pivalate, COSY 19F/1H
Corrélation 1H-19F HOESY
Spectromètres équipés d’un BLA2BB: hoesygpph hoesyetgp : détection noyau bas
hoesyetgp.2: détection noyau haut
hoesyph hoesyqfrv hoesyesgpph Spectromètres non équipés d’un BLA2BB: hoesyfhqfqnrv
Flumethasone pivalate, HOESY 19F/1H
Corrélation 1H-19F HOESY : version 1D
L.E.Combettes, P.Clausen-Thue,M.A.King, B.Odell, A.L.Thompson, V.Gouverneur, T.D.W.Claridge, Chem. Eur. J. 2012, 18, 13133-13141
A
B
acide fluorocinnamique / DMSO
Corrélation 1H-19F HOESY : version 1D
L.E.Combettes, P.Clausen-Thue,M.A.King, B.Odell, A.L.Thompson, V.Gouverneur, T.D.W.Claridge, Chem. Eur. J. 2012, 18, 13133-13141
A
B
Echelle de déplacement chimique
• Grande dispersion de d et fréquence élevée :
SWH souvent important
Pas d'excitation uniforme (quantitativité !)
RMN du fluor: cas du découplage: 1H-{19F}, X-{1H}
• Problème lié à la couverture spectrale: au moins 300 ppm
• Difficulté accrue à haut champ
Il faut utiliser des séquences de découplage adaptées (celles utilisant des impulsions adiabatiques)
Les impulsions adiabatiques de type « Smooth Chirp ou Wurst » permettent d’avoir de très bonnes couvertures spectrales.
Waltz16 9kHz
GARP4 20kHz
Crp32,1.5,20.1 23kHz Crp48,1.5,20.1 34kHz Wurst80,1.5,20.1 60kHZ Crp80,1.5,20.1 66kHz
Séquence de découplage: couverture spectrale
Cas du découplage adiabatique: Utilisation de séquences cpd adaptées
-Séquence de découplage cpd: mlevsp180 ou p5m4sp180 • #setphase
• 1 pcpd:sp15:0
• pcpd:sp15:0
• pcpd:sp15:180
• pcpd:sp15:180
• pcpd:sp15:180
• pcpd:sp15:0
• pcpd:sp15:0
• pcpd:sp15:180
• pcpd:sp15:180
• pcpd:sp15:180
• pcpd:sp15:0
• pcpd:sp15:0
• pcpd:sp15:0
• pcpd:sp15:180
• pcpd:sp15:180
• pcpd:sp15:0
• jump to 1
•
•
sp15=impulsion adiabatique
-Séquence de découplage cpd: bi_p5m4sp4*
Séquence de découplage: couverture spectrale
600 MHz sonde 5mmTriple Résonance TBO BB-F/H Z-Gradient
50 ml 1,1,2,3,3,3-hexafluoropropyl-ethyl-ether dans CDCl3
spectre 19F
-60 -80 -100 -120 -140 -160 -180 -200 ppm
-81 -82 -83 ppm
75kHz
Séquence de découplage: couverture spectrale
4.14.24.34.44.54.64.74.84.9 ppm
600 MHz 5mm Triple Résonance TBO BB-F/H Z-Gradient probe
50 ml 1,1,2,3,3,3-hexafluoropropyl-ethyl-ether dans CDCl3
spectre 1H
sans découplage 19F
avec découplage 19F à -76 ppm
avec découplage 19F à -212 ppm
avec découplage 19F à -76 ppm et -212 ppm
impulsion modulée créée dans shapetool
Séquence de découplage: couverture spectrale
600 MHz 5mm Triple Résonance TBO BB-F/H Z-Gradient probe
50 ml 1,1,2,3,3,3-hexafluoropropyl-ethyl-ether dans CDCl3
spectre 13C
sans découplage 19F
avec découplage 19F à -76 ppm
avec découplage 19F à -212 ppm
708090100110120 ppm
Découplage adiabatique 19F deux niveaux
Découplage adiabatique: en pratique
Nombre de points de l’impulsion adiabatique choisie et AQmax:
Solutions: - réduire le temps d’acquisition
- diminuer le nombre de points de l’impulsion modulée
Nouvelle séquence: zgig_exec: ; 1D sequence with inverse gated adiabatic decoupling with pulse program execution on independant channels syntax
1 ze d11 pl12:f2 2 d1 (p1 ph1):f1 0.1u exec_on_chan:t1:f1 ACQ_START(ph30,ph31) aq DWELL_GEN:f1 wait exec_enable exec_on_other 3 (p15:sp15 ph15^):f2 lo to 3 times adia exec_wait rcyc=2 100m wr #0 exit
Remerciements:
Mes collègues des différents laboratoires d’application Bruker:
Aitor Moreno, Amy Freund et Alain Pagelot
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www.bruker-biospin.com