JPS59182352A - 核磁気共鳴測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は選択的デカップリング法とＩＮＥＰＴ法を組合
わした核磁気共鳴（ＮＭＲ＞測定方法に関するものであ
る。

［従来技術］ １３Ｃ−ＮＭＲスペクトルにおいで、炭素に結合してい
る水素原子数の決定及びそれに続く水素と炭素の化学シ
フトの関係づ【プ【よ、イｊ１１化合物の構造解析の上
で不可欠であり、この目的のため選択的デカップリング
法（Ｓ　Ｅ　Ｌ−法）が用いられている。このＳＥＬ法
を、非等価なメチレン（ｔ−１ａ−Ｃ−１−１ｂ）と答
価なメチレン（１−１−Ｃ−１−１）とメチン（ＣＩ　
）を含むモデル試料を用いて簡単に説明する。

第１図（ａ　）は、この試料の１＋−＋　−Ｎ　Ｍ　Ｒ
スペクトル、（ｂ’）はこの試料の水素核とのカップリ
ングを残した１３　Ｃ−Ｎ　Ｍ　Ｒスペクトルを夫々示
す。

（ａ　）のスペクトルから非等価なメチレン水素が存在
することが分り、（ｂ）のスペクトルからメチンを示す
２重線が１つ、メチレンを示す３重線が２つあることが
分るが、非等価なメチレンによるピークがどちらである
かは不明である。そこで、第１図（ａ　＞に示ず）−１
ａによるピークとＨｂによるピークの中心位置に対応す
る周波数［Ｃを持つ比較的低強度の高周波磁場（ＲＦ）
を併せて照射し、ＲＦの周波数の拡がりによりＨａ、Ｈ
ｂ共に共鳴させ“Ｃ炭素との結合を切ＩＩｉすると、こ
のメチレン炭素によるピークは第１図（Ｃ）に示す様に
強度の大ぎな１重線となる。従ってこのピークが１−１
８゜１−１　ｂと結合しているメチレン炭素によるもの
であると判定できる。

ところが、ＲＦによって同時にデカップリングできる幅
は通常１００ｆ−ｌｚ以下であるノ〔め、１−１ａによ
るピークと１−１　ｂによるピークの距離△Ｈが比較的
大きい場合には、ｔｌ　ａと１−１　ｂの両方共飽和ざ
ゼることはできない。ぞの場合にはどちらか一方、例え
ばＩ」ａであれば、Ｈａによる２本のピークの中間の位
置（正確には２本のピークの強度を考慮した重心位置）
に対応する周波数ｆａを持つＲＦを照射してＬｌａとメ
チレン炭素との結合を切断する様にしている。このメチ
レン炭素にはもう１つの１−１　ｂとのスピン結合が残
っているため、このメチレン炭素はメチン炭素と同じ挙
動を示し、このメチレン炭素にｊ；るピークは第１図（
ｄ　）に示づ様に２重線になる。従ってこのピークが１
−１ａに結合しているメチレン炭素によるものであると
判定できる。

しかしながら、この３重線から２重線への変化は、先に
述べた３重線から１重線への変化に比ベピーク強度の増
大がないため、複雑な化合物で多数のピークが混みあっ
ている場合には、その変化を的確につかむことは極めて
困難である。特に１、　　最近の磁場強度の高い超電導
ＮＭＲ装置の普及に伴ない、ｉＨ−ＮＭＲスペクトルの
解析が容易になった反面、非等価なメチレン水素は磁場
強度が高くなるに従つ゛Ｃ分離（ΔＨ）が大きくなるた
め（４００Ｍ　Ｈｚ　　”　Ｈ−Ｎ　Ｍ　Ｒではこの差
は４００〜５００Ｈｚにも達する）、複雑な化合物では
ＳＥ　Ｌ法によるメチレン炭素の帰属の判定は困難或い
は不可能となっている。

［発明の目的］ 本発明は、このＳＥＬ法と近時発達して来たＩＮ　Ｅ　
ＰＴ　（Ｉ　ｎ５ｅｎｓｉｔｉｖｅ　　Ｎｕｃｌｅｉ　
Ｅｎｈａｎｃｅｄ　ｂｙＰｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ　Ｔ
ｒａｎｓｆｅｒ　）法を組み合わせることにより、メチ
レン炭素の帰属の判定を容易に行うことのできる核磁気
共鳴測定方法を提供するものである。

［発明の構成］ 本発明は、（ａ　）該観・側枝と結合関係にある非観測
核に該非観測核の９０°パルス、１８０°パルス、９０
°パルスを時間ｔをおいてこの順序で照射すること、 （ｂ）上記（ａ　）におけるパルス列照射後期間Δをお
いて、又は上記（ａ　）におけるパルス列照射後期間Δ
をおいで１８０°パルスを照射した後更に期間Δをおい
てノイズ変調した非観測核の共鳴周波数を持つ高強度の
高周波を照射すること、（Ｃ）上記（ａ　）における非
観測核の１８０°パルス及びそれに続く９０°パルスの
照射に夫々同期して観側枝の１８０６パルス及び９０°
パルスを照射すること、 （ｄ　＞少くとも前記期間Δに非観測核の共鳴周波数を
１寺つ低強度の高周波を照射すること、（ｅ）上記（Ｃ
）によるパルス照射後観側枝の自由誘導減衰信号を取得
づること、 ＜ｆ＞上記（ｅ　）で得られた自由誘導減衰信号に基づ
いて核磁気共鳴スペクトルを求めることを特徴としてい
る。

［本発明の基本的な考え方］ 先ずＩＮＥＰＴ法について説明する。このＩＮＥＰＴ法
は、ＬＨの大きな分極（磁化）を結合を通し１（１ｆｆ
Ｑ或いは　Ｎ等の核へ移して該１３ＣあるいはＮ＠の核
を観測するもので、これらの核の感磨を大幅に向上でき
るという大きな効果がある。

第２図（ａ　）はＴＮＩＥＰＴ法の基本となるパルス系
列の例を示し、ＩＮ核にｔ秒（ｔ＝１／４．Ｊ：Ｊは１
１」核と観側枝の結合定数）ずつの間隔を置いて９０°
Ｘパルス（磁化をＸ軸の回りに９０゜回転させる時間幅
が与えられた高周波パルス）。

１８０°Ｘパルス（同じく１８０°回転させる時間幅が
与えられた高周波パルス）、９０’Ｖパルス（磁化をＹ
軸の回りに９０°回転させる時間幅が与えられた高周波
パルス）を順次照射し、その１８０°×パルス及び９０
’ｙパルスに同期してＤＣ核の１８０″Ｘパルス及び９
０’ｙパルスを１３Ｇ核へ照射し、これによりＩＮ核の
人きな磁化を１３Ｃ核へ移し、９０°Ｘパルス後のｉ３
Ｃ核の自由誘導減衰信号（ＦＩＤ信号）Ｆを観測するも
のである。第２図（ｂ　）はＩＮＥＰＩ−法で用いられ
る他のパルス系列の例を示し、（ａ）の基本パルス系列
に加え、１Ｈ核に期間Δおいてノイズ変調したＲ　Ｆを
照射すると共に、ｉ３Ｃ核に同じく期間Δおいて再結像
パルス（１８０’パルス）を照射し、更に期間Δ後ＦＩ
Ｄ信号（エコー信号）を観測するものである。この（ｂ
）のパルス系列は、１１４デカツプルした”Ｃ−ＮＭＲ
スペクトルの帰属の判定に利用することができ、期間Δ
をＪを炭素核と水素核の結合定数として、Δ−１／４Ｊ
。

２／４Ｊ、３／４．Ｊとすることにより、ｉ３Ｃ−ＮＭ
Ｒスペクトル中の各ピークがメチン（ＣＩ−１＞　。

メチレン（ＣＨ２）、メチル（ＣＩ−１３＞のどれに該
当するのか判定できる。

即ち、Δ＝１／４ＪではＣＨ，Ｃｌ−１２、ＣＨ３とも
同方向（同位相）に現れるため、第３図（ａ　）に示す
完全デカップリング時のスペクトルＣＯＭど略等しいス
ペクトル（同図（ｂ））となるのに対し、Δ−２／４Ｊ
ではＣＨ２，ＣＨ３は消し合ってＣＩ−１のみが現れた
スペクトル（同図（Ｃ））が得られ、Δ＝３／４Ｊでは
ＣＨ，Ｃｌ−１３が上向き（同位相）、Ｃ１・１２が下
向き（逆位相）のスペクトル（同図（ｄ））が得られ、
それに基づいて第３図（ａ　）の００Ｍ中の各々のピー
クがＣＩ−１。

ＣＨ２、ＣＨ３のいずれに該当するのかを判定すること
ができる。

本発明は、この様にＩＮＥＰＴ法においてΔ−３／４Ｊ
とした時ＣＨ２が下向きに現れ、ＣＨが上向きに現れる
ことに着目し、ＩＮＥＰＴ法によって測定を行う際、Ｓ
ＥＬ法によって非等価なメチレンの一方の水素核例えば
１−１８を飽和させ、炭素核との結合を切断するように
している。この様にすれば、非等価なメチレンはメチン
と同じ挙動を示すようになるため、ＩＮＥＰＴ法だけの
測定では下向きに現れていたものが上向きに反転覆るこ
とになり、そのピークが非等価なメチレンによるもので
あると容易に判定することができる。

例えば、先にＳＥＬ法の説明の際に用いたモデル試料を
、第２図（ｂ）のパルス系列を用いてＩＮ　Ｅ　Ｐ　Ｔ
法により測定づると、第１図（ｅ）に示す１３Ｃ−ＮＭ
Ｒスペクトルが得られる。Δは３／４Ｊに設定されてい
るため、第３図（ｄ　）と同様に非等価なメチレンによ
るピークＡと等価なメチレンによるピークＢは下向き、
メチン結合によるピークＣは上向きに現れており、ピー
ク△とピークＢとは区別できないことが分る。

第１図（ｆ）は、第２図（ｂ）のパルス系列を用いてＩ
ＮＥＰＴ法により測定すると同時にＨａを飽和さぜるた
めの比較的低強度のＲＦ（周波数ｆａ）を第２図（Ｃ）
に示づ如く照射して得た１３　Ｃ−ＮＭＲスペクトルを
示す。第２図（Ｃ）のＲＦ照射によってＨａとの結合が
切断されたため、非等価なメチレンはメチンと同じ挙動
を示す様になり、ピークＡが反転してピークＣと同様に
上向きに現れていることが分る。等価なメチレン結合に
よるピークＢは依然として下向きに現れており、これに
よってＨａが結合する非等価なメチレンによるピークは
反転したピークＡであると判定することができる。

［実施例］ 第４図は第２図（ｂ）、（ｃ）のパルス系列を１Ｈ核ど
１３Ｃ核に照射してＮＭＲ測定を行うための装置の一例
を示し、図中１は］イル２内に形成される静磁場中に配
置されるＮＭＲプローブである。該プローブ１内に挿入
される試料管の周囲には、ｌｌ−１核用照射コイル３．
Ｉ目核観測用送受信コイル４及び１３Ｃ核観測用送受信
コイル５が配目されている。照射コイル３．送受信コイ
ル５には、１１−１核用高周波発振器６．　１３Ｇ核用
高周波発振器７で生成される夫々の核の共鳴周波数を持
つ高周波が、４位相回路８，９、選択回路１０，１１、
ゲート１２．１３を介して夫々高周波パルスとしで供給
され、試料に照射される。ゲート１２，１３によってそ
のパルス幅を適宜設定すれば、１目核の９０６パルス、
１８０’パルス、又、ｉ３Ｃ核の９０°パルス、１８０
°パルスを夫々作成できる。４位相回路８．９及び選択
回路１０．１１は、その９０’パルス或いは１８０°パ
ルス中のＲＦの位相を、Ｏ’、９０°、１８０’　、２
７０°のいずれかに１−るためのものであり、０°に選
べば添字がＸのパルス９０°Ｘ、１８０°Ｘを作成でき
、９０°に選べば添字がｙのパルス９０’ｙが作成ぐぎ
る。付は加えれば、位相を１８０°に選ぶと添字が−Ｘ
のパルス、同じ＜２７０’に選べば添字が一■のパルス
を夫々作成できる。

１４はアッテネータであり、該アラ５．テネータを介し
て取出された低レベルの１１−１核用ＲＦはゲート１５
を介して照射コイル３へ供給される。又、１１１核の測
定の際には、ゲート１６を介して１１−１核のＲＦパル
スが送受信コイル４へ送られる。

パルス系列の照射に伴なって送受信コイル４又は５に生
じた検出信号は、増幅器１７又は１８を介して復調回路
１９又は２０へ送られ、復調にＪ：すＦＩＤ信号が取出
される。２１．２２はパルス系列の照射の際受信系を保
護するためのゲート、２３はＦＩＤ信舅信号−リエ変換
しＣスペク１ヘルを寄るためのコンピュータ、２４は選
択回路１０゜１１及びグーｉ〜１２．１３，１５．１６
．２１゜２２を制御するパルスプログランである。

上記構成において、測定は例えば以下の手順に従って行
われる。

（１）ゲート１６を介して１１−１核の観測パルスを照
射した後、グー１〜２１を介して１１−１核のＦＩＤ信
−号を観潤し、コンビコータ２３へ導入して第１図（ａ
　）の様な’ｌ−ｌ−１−Ｎスペクトルを求める。

これは通常の水素核の観測法である。

（２）ゲート１２．１３．１６を介して第２図（ｂ）の
パルス系列を試料に照射した後、ゲート２２を介しで１
３Ｃ核のＦＩＤ信号を観測し、コンピュータ２３へ尊大
して第１図（ｅ　）の様なｕＣ核のＩＮＥＰＴスペクト
ル（Δ＝３／４Ｊ）を求める。

（３）（１）で求めたスペクトルに基づいて非等価なメ
チレンに含まれる一方の水素核をデカップルする周波数
ｆａを求める。

（４）発振器６の周波数を（３）で求めたｆａに設定し
、ゲート１２．１３．１５．１６を介して第２図（ｂ）
、（ｃ）のパルス系列を試料に照射した後、ゲート２２
を介して１３　Ｃ核のＦＩＤ信号を観測し、コンビコー
タ２３へ導入して第１図（［）の様なｉ３Ｃ核のＩＮＥ
ＰＴスペクトル（Δ−３／４Ｊ）を求める。

（５）（２）で求めたスペクトルと（４〉で求めたスペ
クトルを比較し、下向きから上向きへ反転したピークを
求める。

第５図は第６図の構造を持つテルペン誘導体について本
発明を適用した測定例を示す。第５図（ａ＞は前記手順
（２）で求められたＩＮＥＰＴスペクトルを示づ。同図
（ｂ）は、前記手順（４）においてテルペン誘導体の第
１単位のメチレン（第６図において■で示ず）の高ｉｆ
場側の水素核（ト１ｂ　）に対応づるＲ　Ｆを照射して
得られたスペクトルを示す。（ａ　）のスペクトルに対
しピーク■が上向きに反転しており、このピークが第１
準位のメチレンによるものであることが分る。

同図（Ｃ）は、同様に第３準（ｆＩのメチレン（第６図
において■で示す）の高磁場側の水素核（１」ｂ）に対
応するＲ「を照射しＣ得られたスペクトルを示す。（ａ
　）のスペクトルに対しピーク■が上向きに反転してお
り、このピークが第３Ｗ位のメチレンによるものである
ことが分る。

尚、上述した説明ではＨａ又は１−１ｂに照射りるＲＦ
を第２図（Ｃ）のタイミングで照射したが、このＲＦが
Ｈａ又はＨｂのデカップリングに寄与するのは第２図（
Ｃ）におりる斜線を施した期間であるので、少くともこ
の期間さえＲＦを照射すれば、それ以外の期間に照射す
る必要は必ずしもない。

又、ＩＮＥＰＴ法に用いられるパルス系列としては、第
２図（ｂ）の伯にΔが設定されているもの例えば第２図
（ｄ）、或いは第２図（ｅ　）等も使用できることは言
うまでもない。

し効果］ 以上詳述した如く、本発明ではＳ　Ｅ　Ｌ法とＩＮＥＰ
Ｔ法を有機的に組合わせたため、以下の様な効果が得ら
れる。

（１）デカップリングする水素核は非等価なメチレンに
含まれるＨａ　、Ｈｂのいずれかで良く、従って第１図
（ａ　）の様なスペクトル中の分離の良い方のピークを
選ぶことができる。

（２）すべての炭素のピークが１重線であるため化学シ
フトの近接したピークであっても判別が容易となる。

（３）ＩＮＥＰＴ法の感磨の良さはそのまま保たれる。

（４）Δ［１が大きな非等価なメチレンに適用可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はＳＥＬ法及び本発明の詳細な説明するためのＮ
ＭＲスペク１〜ルを示ず図、第２図はＩＮＥＰＴ法及び
本発明に使用されるパルス系列を示す図、第３図はＩＮ
ＥＰＴ法によって得られるスペクトルを説明するための
図、第４図は本発明を実施するための装置の一例を承り
図、第５図は本発明により得られたスペクトルの一例を
示づ図、第６図はそれに使用されＩＣ試料の構造を示す
図である。 ３：　ＩＨ核用照劃側イル、 ４：　ＩＨ核観測用送受信コイル、 ５：ｉ３Ｃ核観測用送受信コイル、 ６：　ＩＨ核用高周波発振器、 ７：ｉ３Ｃ核用高周波発振器、 ８．９：４位相回路、１０，１１：選択回路、１２．１
３．１！５．１６．２１．２２：ゲート、１９．２０：
復調回路、２３：コンピュータ、２４：パルスプログラ
マ。 特許出願人 日本電子株式会社 代表者　伊藤　−夫 −２： ＨｃＣ−Ｈｂ　　　　トｃ−Ｈｃｌ（ 眼−Ｃ−Ｈｂ　　　　　ｈ−ｃ−ＨＣＨＨξ−Ｃ−Ｈｂ
　　　　　Ｈ（−ＨＣＨ第２図（ｃ）　’Ｈ□

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）（ａ）観測核と結合関係にある非観測核に該非観
   測核の９０”パルス、１８０’パルス、９０°パルスを
   時間ｔをおいてこの順序で照射すること、 （Ｉ））上記（ａ　”）にお＆Ｊるパルス列照射後期間
   Δをおいて、又は上記（ａ　）にお（プるパルス列照射
   後期間Δをおいて１８０°パルスを照射した後更に期間
   Δをおいてノイズ変調した非観測核の共鳴周波数を持つ
   高強度の高周波を照ＩＪＩ　１−ること、（Ｃ）上記（
   ａ　）におりる非観測核の１８０’／＼ルス及びそれに
   続く９０°パルスの照射に夫々同期して観測核の１８０
   °パルス及び９Ｑ’／＜／レスを照射すること、 （ｄ　）少くとも前記期間Δに非観測核の共鳴周波数を
   持つ低強度の高周波を照射すること、（Ｃ）」−記（０
   ）によるパルス照射後観測核の自由誘導減衰信号を取得
   すること、 （ｆ）上記（ｅ）で得られた自由誘導減衰信号に基づい
   て核磁気共鳴スペクトルを求めること、より成る核磁気
   共鳴測定方法。
2. （２）前記Δは観測核と非観測核との結合定数をＪとし
   て３／４Ｊに設定される特許請求の範囲第１項記載の核
   磁気共鳴測定方法。