Die eindeutige Identifizierung der chemischen Verschiebung ohne die störende überlagerung durch die Multiplett Struktur ist seit Langem ein Interesse der NMR Spektroskopie. Zunächst wurde dazu das J-aufgelöste 2D benutzt. Im Laufe der Zeit wurde eine Reihe alternativer Experimente vorgeschlagen. Sie beruhen darauf, einen Spin aus dem Netzwerk koppelnder Spins selektiv zu manipulieren. Dazu gibt es zwei unterschiedliche Ansätze. Bei dem ersten handelt es sich um eine räumliche Diskriminierung. Die Anwendung eines selektiven Pulses (Bandbreite ca. 50Hz) in Gegenwart eines Gradienten (mit einer Stärke so, dass das Spektrum am Rand des aktiven Volumens der RF Spule um +/- sw/2 verschoben ist) führt dazu, dass in jeder Schicht der Probe eine andere chemische Verschiebung angeregt/refokussiert wird. Solange sich nicht zwei miteinander koppelnde Spins innerhalb der 50Hz Bandbreite befinden, wird in jeder Schicht ein Protonen Signal selektiv manipuliert. Dieser Ansatz wurde ursprünglich von Zangger und Sterk vorgeschlagen [1]. Die zweite Methode beruht darauf, dass auf Grund der natürlichen Häufigkeit von 13C Spins in einem gegebenen Molekül nur ein Proton direkt mit einem 13C Kern verbunden ist (entsprechend zwei oder drei bei Methylen bzw. Methyl Gruppen). Mit einem BIRDr,x Element lassen sich dann alle Spins ausser dem/den direkt verbundenen invertieren [2, 3]. In beiden Fällen ist die Methode mit einer deutlichen Reduktion der Empfindlichkeit verbunden (etwa zwei Grössenordnungen). Experimente dieser Art sind meist unter dem Namen Zangger-Sterk, reset oder pure shift Experimente bekannt.
Die beiden beschriebenen Elemente (Zangger-Sterk und BIRDr,x) können auf zwei Arten in 2D Experimente eingebaut werden, entweder durch Hinzufügen einer dritten Dimension oder, wie kürzlich beschrieben, durch Einbau der Elemente direkt in die Akquisitionszeit [4, 5]. Damit lassen sich homonuklear breitband-entkoppelte 2D Spektren erhalten. Wenn die Elemente direkt in die Akquisitionszeit eine FID eingebaut werden, ist während der Elemente T2 Relaxation aktiv. Der FID kann daher Stufen aufweisen, die bei Fourier Transformation dann zu Artefakten führen.
Besonders die Kombination des BIRD Elements mit 2D HSQC Experimenten ist sehr attraktiv, da das BIRD Element die gleiche CH Umgebung benutzt, die bereits im HSQC selektiert wurde. Dadurch tritt kein Intensitätsverlust auf, im Gegenteil, durch die Entkopplung erhöht sich die Empfindlichkeit sogar. Der erreichbare Gewinn hängt von der digitalen Auflösung ab, bzw. davon wieweit die Kopplung überhaupt aufgelöst ist [4-7].
Durch Weglassen des Gradienten für die räumliche Diskriminierung erhält man ein neues Element zur bandselektiven homonuklearen Entkopplung [8-12]. Dieser Ansatz liefert bessere Ergebnisse als die bisher übliche stroboskopische homonukleare Entkopplung. Er lässt sich bei Protonen aber auch in C13 detektierten Experimenten von angereicherten Verbindungen verwenden [8, 12].
Im Fall von N15 HSQC Experimenten liefern das BIRD Elemente bzw. die bandselektive homonukleare Entkopplung Ergebnisse von vergleichbarer Qualität.
[1] K. Zangger & H. Sterk, J. Magn. Reson. 124, 486-489 (1997)
[2] J.R. Garbow, D.P. Weitekamp & A. Pines, Chem. Phys. Lett. 93, 504-509. (1982)
[3] P. Sakhaii, B. Haase & W. Bermel, J. Magn. Reson. 199, 192-198 (2009)
[5] J.A. Aguilar, S. Faulkner, M. Nilsson & G.A. Morris, Angew. Chem. Int. Ed. 49, 3901-3903 (2010)
[4] N.H. Meyer & K. Zangger, Angew. Chem. Int. Ed. 52, 7143-7146 (2013)
[5] L. Paudel, R.W. Adams, P. Kiraly, J.A. Aguilar, M. Foroozandeh, M.J. Cliff, M. Nilsson, P. Sandor, J.P. Waltho & G.A. Morris, Angew. Chem. 125, 11830-11833 (2013)
[6] T. Reinsperger & B. Luy, J. Magn. Reson. 239, 110-120 (2014)
[7] I. Timári, L. Kaltschnee, A. Kolmer, R.W. Adams, M. Nilsson, C.M. Thiele, G.A. Morris & K.E. Kövér, J. Magn. Reson. 239, 130-138 (2014)
[8] J.O. Struppe, C. Yang, Y. Wang, R.V. Hernandez, L.M. Shamansky & L.J. Mueller, J. Magn. Reson. 236, 89-94 (2013)
[9] L. Castañar, P. Nolis A. Virgili & T. Parella, Chem. Eur. J. 19, 17283-17286 (2013)
[10] L. Castañar, J. Saurí, P. Nolis, A. Virgili & T. Parella, J. Magn. Reson. 238, 63-69 (2014)
[11] J. Ying, J. Roche & A. Bax, J. Magn. Reson. 241, 97-102 (2014)
[12] J. Ying, F. Li, J.H. Lee & A. Bax, J Biomol NMR , (2014)
