15N-NMR Spectroscopy

بعد از پروتون و کربن، نیتروژن، همراه با اکسیژن، مهمترین اتم در مولکولهای آلی و به خصوص بیو آلی است. با این حال، توسعه طیف سنجی نیتروژن در واقع بسیار جدید است. این به دلیل این واقعیت است که نیتروژن-14، که به طور طبیعی ایزوتوپ فراوان است، برای مطالعات ساختاری، از مضرات ذاتی هسته‌های دارای گشتاور چهارقطبی رنج می‌برد (جدول 1.1). در واقع، اندازه‌گیری‌های غیرمستقیم 15N در روزهای اولیه طیف‌سنجی رزونانس دوگانه گزارش شد و اولین تشخیص مستقیم سیگنال‌های تشدید 15N در سطح فراوانی طبیعی در سال 1964 (R 17) در 4.33 مگاهرتز 1 (~ 1T) با استفاده از 15 میلی‌متر در روز انجام شد. سلول در حالت رفت و برگشت میدان (~ 0.16 دقیقه-). نسبت سیگنال به نویز تنها 3-4 برای مایعات تمیز به دست آمد و این حساسیت کم تشدید 15N هنوز هم مزیت اصلی برای طیف سنجی 15 باقی مانده است (جدول 1.1). با این حال، نیتروژن-15، احتمالاً بیش از هر هسته دیگری، از پیشرفت‌های فناوری NMR، یعنی تبدیل فوریه، تأسیسات چند هسته‌ای، شیرهای برقی فوق‌رسانای پهن سوراخ، و با نسل جدید طیف‌سنج‌ها، 15N-NMR بهره برده است. ورود به حوزه تحقیقات معمول با وجود این، علیرغم این پیشرفت‌های چشمگیر، دستیابی به طیف‌های 15N از گونه‌های رقیق شده یا مولکول‌های بیوشیمیایی بزرگ اغلب چندان آسان نیست و ممکن است برای تنظیم توالی‌های پالس و وظیفه جداکننده، دانش خوبی از خواص آرام‌سازی خاص 15N ضروری باشد. چرخه صحیح (بخش 2).

After the proton and carbon, nitrogen is, with oxygen, the most impor­ tant atom in organic and especially bioorganic molecules. However, the development of nitrogen spectroscopy is indeed very recent. This is due to the fact that nitrogen-14, which is the naturally abundant iso­ tope, suffers, for structural studies, from the disadvantages inherent in nuclei with a quadrupolar moment (Table 1.1). Actually, indirect 15N measurements were reported in the early days of double resonance spectroscopy and the first direct detection of 15N resonance signals at the natural abundance level was realized in 1964 (R 17) at 4.33 MHz 1 (~ 1T) using a 15 mm o.d. cell in the field sweep mode (~ 0.16 min- ). Signal-to-noise ratios only of 3-4 were obtained for neat liquids and this low sensitivity of the 15N resonance still remains the main dis­ advantage for 15 spectroscopy (Table 1.1). However, nitrogen-15 has, N probably more than any other nucleus, benefited from the advances of NMR technology, i.e. Fourier transformation, multinuclear facilities, wide-bore super conducting solenoids, and, with the new generation of spectrometers, 15N-NMR is entering the field of routine investigation. Nevertheless, in spite of these spectacular improvements, obtaining 15N spectra of diluted species or large biochemical molecules is often not very easy and a good knowledge of the relaxation properties pecu­ liar to 15N may be necessary in order to adjust the pulse sequences and the decoupler duty cycle correctly (Section 2).