Nuclear overhauser effect

a) Der Gleichgewichtszustand, b) Die Energieniveaus des ersten Kerns werden durch die Sättigung gleichbesetzt, die dipolare Kopplung mit Umgebungskernen ermöglicht die Übergänge W₀ und W₂, c) Änderung der Intensität des zweiten Kerns

Der Kern-Overhauser-Effekt (engl. nuclear Overhauser effect, NOE), benannt nach , ist ein Effekt in der - (NMR). Er wurde 1965 durch Anet und Bourn entdeckt, die in einem Entkopplungsexperiment, bei dem sie die eines sättigten, beobachteten, dass die der Resonanz eines räumlich benachbarten Protons um 45 % anstieg.

Sättigt man im NOE-Experiment die Übergänge eines Kernes z. B. in einem AX-Zweispinsystem, so ändert man damit die Besetzungsverhältnisse der , die nun keinen mehr darstellen. Da die dipolare , die Haupt der , mit r^-6 abnimmt, wird das Relaxationsverhalten des zweiten Kerns nur dann stark genug beeinflusst, wenn die Abstände der Kerne AX (durch den Raum, through space) klein genug sind (≤5.5 Å). Bei der Relaxation wird hierdurch die Wahrscheinlichkeit von Null- und Doppelquantenübergängen erhöht, es kommt zu Intensitätsveränderungen der . Vernachlässigt man alle anderen Relaxationsmechanismen und berücksichtigt nur die dipolare Relaxation, so ergibt die Theorie des NOE einen maximalen Verstärkungsfaktor von

$\eta=\frac{\gamma_A}{2\gamma_X}$.

Nach der Formel für die Gesamtintensität

I = (1 + η)I₀

kann die maximale Verstärkung beim homonuklearen ¹H-Experiment somit 50 % betragen.

Der NOE wird heute für viele NMR-Experimente zur Struktur- und Konformationsaufklärung großer und kleiner Biomoleküle sowie ihrer Interaktion verwendet.

Literatur

• Overhauser, A.W.: Polarization of Nuclei in Metals, Phys. Rev. 91 (1953) 476.
• Overhauser, A.W.: Polarization of Nuclei in Metals, Phys. Rev. 92 (1953) 411-415.
• Anet, F. A. L. & Bourn, A. J. R.: Nuclear magnetic resonance spectral assignments from nuclear Overhauser effects. , J. Am. Chem. Soc. 87 (1965) 5250.