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December 5, 2018 1

Réunion Utilisateurs RMN Paris, 4 Décembre 2018

DISPEL : suppression des satellites 13C dans les spectres RMN du 1H

Réunion Utilisateurs RMN 1

Satellite 13C

• Les isotopomères contenant l’isotope 13C donnent naissance aux signaux satellites 13C.

• Abondance naturelle de l’isotope 13C : 1,1 %

• L’intensité des satellites 13C correspond à 0,54 % de l’intensité du signal parent.

• Cela peut être source de problèmes, en particulier lors d’un processus de quantification.

• S’il est nécessaire d’intégrer deux résonances proches, éliminer les satellites 13C améliore la précision du résultat de quantification.

• Dans le cas de la quantification d’une impureté dont les résonances se superposent avec les signaux satellites 13C d’une autre résonance.

2 Réunion Utilisateurs RMN

Suppression des signaux satellites 13C

• Pour éliminer les satellites 13C du spectre RMN 1H, il est possible d’utiliser une expérience avec un découplage faible puissance pendant l’acquisition.

• Un découplage de type Garp est suffisant à 400 – 500 MHz.

• A plus haut champ, ou en cas de couplage scalaire 𝐽𝐶𝐻1 important, il faudra utiliser un autre type

de découplage, ou des impulsions plus courtes.

• Découplage adiabatique à deux niveaux.

• Cela peut induire un échauffement de l’échantillon et conduire à un élargissement des résonances, des distorsions ou des décalages de déplacement chimique.

• Des bandes de découplage peuvent également apparaître dans le spectre.


Suppression des signaux satellites 13C

• Solution alternative : DISPEL « Destruction of Interfering Satellites by Perfect Echo Low-pass filtration ».

• Suppression des satellites 13C dûs aux couplages scalaires 𝐽𝐶𝐻1 .

• Ref : Moutzouri P., Kiraly P., Phillips A.R., Coombes S.R., Nilsson M. and Morris G.A., Anal. Chem. 89, 22, 11898-11901.

• Cette expérience supprime de manière efficace les satellites 13C, sans induire une diminution notable du rapport signal/bruit, et sans appliquer de découplage large bande 13C.

• Gamme de couplage scalaire 𝐽𝐶𝐻1 pouvant être couverte : de 120 Hz à 360 Hz.

• Il existe deux versions de cette séquence :

• Version 4 phases : 120 Hz à 360 Hz.

• Version 2 phases : 120 Hz à 157 Hz.


DISPEL : Version 4 phases

• Utilise des filtres 𝐽𝐶𝐻1 passe bas (expérience HMBC).

• Cette version utilise quatre filtres de ce type, avec quatre délais différents.

• 𝜏 = 4 𝑚𝑠


t

τ1

G1

t t t

τ2 − τ1 τ3 τ3 − τ4

G1 G2 G2 G3 G4 Gz

C13

H1 −𝑯𝒚

𝟐𝑯𝒙𝑪𝒛 −𝟐𝑯𝒙𝑪𝒚


• Point a : aimantation proton en phase.

• 𝐻𝑧

90° 𝐻𝑥 − 𝐻𝑦

• Point b : évolution sous l’effet des couplages scalaires 𝐽𝐶𝐻1 :

• −𝐻𝑦

𝜋 𝐽𝐶𝐻1 2𝐻𝑧𝐶𝑧𝜏1

− 𝐻𝑦 cos 𝜋 𝐽𝐶𝐻1 𝜏1 + 2𝐻𝑥𝐶𝑧 sin 𝜋 𝐽𝐶𝐻

1 𝜏1

• Si 𝜏1 = 1 2𝐽𝐶𝐻 : la seule aimantation qui subsiste est une aimantation hétéronucléaire antiphase 2𝐻𝑥𝐶𝑧.


t

τ1

G1

t t t

τ2 − τ1 τ3 τ3 − τ4

G1 G2 G2 G3 G4 Gz

C13

H1

a

b


• Point c : conversion de l’aimantation hétéronucléaire en aimantation multiple quanta inobservable.

• 2𝐻𝑥𝐶𝑧90° 𝐶𝑥

− 2𝐻𝑥𝐶𝑦

• Le gradient G1 ajoute un facteur de phase à ces aimantations.

• Cela permet d’éviter toute conversion accidentelle de ces aimantations en aimantation observable au cours de la séquence impulsionnelle.


t

τ1

G1

t t t

τ2 − τ1 τ3 τ3 − τ4

G1 G2 G2 G3 G4 Gz

C13

H1

c


• Les couplages homonucléaires 1H-1H peuvent induire des distorsions de multiplet dans le spectre RMN.

• Cette modulation en 𝐽 peut être refocalisée par le biais d’un « perfect echo ».

• Le « perfect echo » consiste en l’ajout d’une impulsion 90° entre les échos de spin.

• La phase de l’impulsion doit être orthogonale à la phase de la première impulsion 90° , afin d’inverser le sens de la modulation en 𝐽.

• Pourvu que le délai 2 × 𝜏 soit court par rapport à 1 𝐽𝐻𝐻 , les déplacements chimiques et les couplages homonucléaires seront refocalisés.


t

τ1

G1

t t t

τ2 − τ1 τ3 τ3 − τ4

G1 G2 G2 G3 G4 Gz

C13

H1

c


• Mise en œuvre dans TopSpin :

• Dans une expérience 1D 1H, modifier le paramètre PULPROG.

• Modifier les paramètres de routage pour introduire le 13C (similaire à une expérience HSQC).

• Régler le paramètre O2P au centre de la région 13C (90 ppm).

• Régler la durée et la puissance de l’impulsion 90° 13C (GETPROSOL).

• Régler les paramètres gradient (GPPP).



• Exemple :



• Le filtre z final élimine les aimantations déphasées.

• Ce filtre peut également éliminer toute modulation homonucléaire en 𝐽𝐻𝐻 non refocalisée par

le « perfect echo ».


t

τ1

G1

t t t

τ2 − τ1 τ3 τ3 − τ4

G1 G2 G2 G3 G4 Gz

C13

H1


• Utilisation du filtre z : paramètres d’acquisition dans TopSpin.

• Utiliser le paramètre ZGOPTNS, -DFLAG_ZFILTER pour activer le filtre.

• Commande getprosol pour charger l’impulsion adiabatique adéquate, et ses paramètres (puissance et durée).

• gppp pour les valeurs de gradient (3%).



• Utilisation du filtre z : 5 % Ethylbenzene.



• Version plus courte, utilisable pour éliminer des couplages 𝐽𝐶𝐻1 compris entre 120 Hz et 157 Hz.

• Delai 𝜏 : 2,1 ms


t

τ1

G1

t t t

2𝜏 − τ1 τ2 2𝜏 − τ3

G1 G2 G2 G3 G4 Gz

C13

H1 −𝑯𝒚


• Exemple :



• Exemple : 1% CHCl3 dans acetone-d6.

• Avec cette version, il n’est pas possible de supprimer les satellites 13C.


Dispel 2 phases

Dispel 4 phases

1D


• Le principal inconvénient de cette expérience est sa durée totale.

• L’aimantation transversale 1H va évoluer pendant un délai 4 × 𝜏 (≈16 ms).

• La relaxation transversale va avoir lieu pendant ce délai, ce qui induit une diminution du signal.


t

τ1

G1

t t t

τ2 − τ1 τ3 τ3 − τ4

G1 G2 G2 G3 G4 Gz

C13

H1


• Pour utiliser cette expérience en quantification avec un maximum de précision, il faudra utiliser un facteur correctif sur la valeur de l’intégrale.

• Ce facteur tient compte de l’atténuation du signal causée par la relaxation transversale (T2) et, en cas d’utilisation du filtre z, par la relaxation longitudinale (T1).

• Facteur de correction : à appliquer sur chaque intégrale utilisée en quantification.

• Sans filtre z, l’aimantation 1H évolue dans le plan pendant 16,2 ms.

• Facteur correctif : 1

exp(−𝑡 𝑇2)

• Pour un T2 de 2 s, le facteur correctif sera : 1

exp(−0,0162 2)


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