本發(fā)明涉及核磁共振多維譜方法，尤其涉及一種可準(zhǔn)確測(cè)量分子中多個(gè)耦合網(wǎng)絡(luò)的氫-氫J耦合常數(shù)的核磁共振多維譜的方法。

背景技術(shù)：

自旋核和自旋核之間的相互作用是核磁共振譜圖中的一個(gè)主要信息，其在分子結(jié)構(gòu)分析中具有重要的作用。其中，氫-氫間的三鍵J耦合，因?yàn)槠漶詈铣?shù)與由三鍵所形成的二面角有關(guān)，所以被廣泛用于分子構(gòu)象的研究。然而，氫-氫之間的耦合常數(shù)卻常常因?yàn)楠M窄的化學(xué)位移分布、復(fù)雜的裂峰模式以及較大的譜峰線寬而淹沒(méi)在核磁共振一維譜當(dāng)中。英國(guó)的Davy Sinnaeve提出一種PSYCHEDELIC方法(Sinnaeve D,Foroozandeh M,Nilsson M,Morris GA.A General Method for Extracting Individual Coupling Constants from Crowded 1H NMR Spectra.Angew Chem Int Ed Engl.2015,55:1090-1093)，可用于解析某個(gè)感興趣氫原子的J耦合網(wǎng)絡(luò)，并測(cè)量與該氫原子相關(guān)的所有J耦合常數(shù)，從而極大的方便了氫-氫J耦合常數(shù)的測(cè)量。但是，這個(gè)方法一次只能測(cè)量一個(gè)選定核的耦合網(wǎng)絡(luò)中的耦合常數(shù)。如果要測(cè)量多個(gè)耦合網(wǎng)絡(luò)中的耦合常數(shù)，就要進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種簡(jiǎn)單方便的核磁共振方法。使用該方法可以解析分子中多個(gè)耦合網(wǎng)絡(luò)的氫-氫J耦合關(guān)系，并測(cè)量氫-氫J耦合常數(shù)。

為了解決上述的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供的一種同時(shí)測(cè)量多個(gè)耦合網(wǎng)絡(luò)的氫-氫耦合常數(shù)的核磁共振多維譜方法，主要步驟為：

1)采集樣品的核磁共振一維譜；

2)測(cè)量樣品的90度硬脈沖的脈沖寬度；

3)確定需要分析的氫譜的范圍；

4)以需要分析的氫譜的范圍的中心頻率作為軟脈沖的激發(fā)中心，根據(jù)要分析的氫譜的譜峰間隔確定軟脈沖寬度，測(cè)量樣品的180度軟脈沖的功率；

5)確定空間編碼梯度G₁，要滿足γ*G₁*L>SW1D，其中γ是氫核的旋磁比，L是樣品的可檢測(cè)長(zhǎng)度，SW1D是樣品一維氫譜的譜寬；

6)確定相干選擇梯度G_s的大??；

7)確定梯度G₂，要滿足γ*G₂*L>SW1D；

8)確定小角度翻轉(zhuǎn)的chirp脈沖的掃頻范圍pbw，要滿足pbw>γ*G₂*L；

9)確定小角度翻轉(zhuǎn)的chirp脈沖的翻轉(zhuǎn)角度β和持續(xù)時(shí)間，測(cè)量角度β對(duì)應(yīng)的chirp脈沖功率，兩個(gè)chirp脈沖的掃頻方向相反；

10)確定梯度G_a，要滿足γ*G_a*L≤SW，其中SW是采樣頻率，并且要滿足γ*Ga*L>>SW1D；

11)確定梯度G_p，G_p是用來(lái)使回波中心位于采樣窗口的中心，其等于正的采樣梯度G_a的面積的一半，且與之符號(hào)相反；

12)根據(jù)樣品一維氫譜的譜寬確定采樣窗口的持續(xù)時(shí)間Ta，要滿足1/(2*Ta)≥SW1D；

13)確定間接維采樣點(diǎn)數(shù)ni和采樣窗口的循環(huán)次數(shù)N；

14)使用所測(cè)的90度硬脈沖作為脈沖序列的激發(fā)脈沖，在經(jīng)歷t₁/2時(shí)間后，施加180度軟脈沖和梯度G₁，然后施加PSYCHE模塊，再經(jīng)歷t₁/2時(shí)間后，施加梯度G₁和G_p，然后使用EPSI模塊循環(huán)N次采集核磁共振波譜信號(hào)；

所述PSYCHE模塊包括兩個(gè)相干選擇梯度G_s以及設(shè)置于兩個(gè)相干梯度G_s之間的梯度G₂、以及兩個(gè)掃頻方向相反的小角度翻轉(zhuǎn)的chirp脈沖；所述EPSI模塊包括包括正負(fù)切換的梯度Ga和-Ga，并在施加梯度的同時(shí)進(jìn)行采樣，其在一個(gè)梯度下的采樣時(shí)間為T(mén)a。

作為優(yōu)選所述的間接維采樣點(diǎn)數(shù)ni要根據(jù)間接維所需的數(shù)字分辨率來(lái)確定，ni＝SW1/ν₁，其中ν₁是間接維數(shù)字分辨率，SW1是間接維譜寬。

作為優(yōu)選所述的采樣窗口的循環(huán)次數(shù)N要根據(jù)直接維所需的數(shù)字分辨率來(lái)確定，N＝SW1D/ν₂，其中ν₂是直接維數(shù)字分辨率。

作為優(yōu)選所述的chirp脈沖的翻轉(zhuǎn)角度β要根據(jù)所需的譜圖信噪比和干凈度來(lái)確定，β越大，信噪比越好，但雜峰增強(qiáng)，一般β設(shè)為15°-20°。

本發(fā)明提供的一種用于測(cè)量分子中多個(gè)耦合網(wǎng)絡(luò)的耦合常數(shù)的核磁共振方法，通過(guò)在90度激發(fā)脈沖之后，在間接維t₁中間使用一個(gè)和磁場(chǎng)梯度同時(shí)施加的180度軟脈沖，然后施加一對(duì)掃描方向相反的小角度chirp脈沖并同時(shí)施加一個(gè)磁場(chǎng)梯度，在這對(duì)chirp脈沖兩側(cè)施加磁場(chǎng)梯度用于選擇相干路徑，從而解析感興趣的多個(gè)耦合網(wǎng)絡(luò)，并測(cè)量與之相關(guān)的所有J耦合常數(shù)。

附圖說(shuō)明

圖1為測(cè)量多個(gè)耦合網(wǎng)絡(luò)的氫-氫耦合常數(shù)的核磁共振二維譜方法的脈沖序列圖。

圖2為溴代正丁烷的核磁共振一維譜。

圖3為對(duì)應(yīng)于H2的耦合網(wǎng)絡(luò)的核磁共振二維譜。

圖4為對(duì)應(yīng)于H3的耦合網(wǎng)絡(luò)的核磁共振二維譜。

圖5為對(duì)應(yīng)于H4這種標(biāo)法感覺(jué)是有錯(cuò)的的耦合網(wǎng)絡(luò)的核磁共振二維譜。

具體實(shí)施方式

下文結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明：

一種同時(shí)測(cè)量多個(gè)耦合網(wǎng)絡(luò)的氫-氫耦合常數(shù)的核磁共振多維譜方法，主要步驟為：

1)采集樣品的核磁共振一維譜；

2)測(cè)量樣品的90度硬脈沖的脈沖寬度；

3)確定需要分析的氫譜的范圍；

4)以需要分析的氫譜的范圍的中心頻率作為軟脈沖的激發(fā)中心，根據(jù)要分析的氫譜的譜峰間隔確定軟脈沖寬度，測(cè)量樣品的180度軟脈沖的功率；

5)確定空間編碼梯度G₁，要滿足γ*G₁*L>SW1D，其中γ是氫核的旋磁比，L是樣品的可檢測(cè)長(zhǎng)度，SW1D是樣品一維氫譜的譜寬；

6)確定相干選擇梯度G_s的大??；

7)確定梯度G₂，要滿足γ*G₂*L>SW1D；

8)確定小角度翻轉(zhuǎn)的chirp脈沖的掃頻范圍pbw，要滿足pbw>γ*G₂*L；

9)確定小角度翻轉(zhuǎn)的chirp脈沖的翻轉(zhuǎn)角度β和持續(xù)時(shí)間，測(cè)量角度β對(duì)應(yīng)的chirp脈沖功率，兩個(gè)chirp脈沖的掃頻方向相反；

10)確定梯度G_a，要滿足γ*G_a*L≤SW，其中SW是采樣頻率，并且要滿足γ*Ga*L>>SW1D；

11)確定梯度G_p，G_p是用來(lái)使回波中心位于采樣窗口的中心，其等于正的采樣梯度G_a的面積的一半，且與之符號(hào)相反；

12)根據(jù)樣品一維氫譜的譜寬確定采樣窗口的持續(xù)時(shí)間Ta，要滿足1/(2*Ta)≥SW1D；

13)確定間接維采樣點(diǎn)數(shù)ni和采樣窗口的循環(huán)次數(shù)N；

14)使用所測(cè)的90度硬脈沖作為脈沖序列的激發(fā)脈沖，在經(jīng)歷t₁/2時(shí)間后，施加180度軟脈沖和梯度G₁，然后施加PSYCHE模塊，再經(jīng)歷t₁/2時(shí)間后，施加梯度G₁和G_p，然后使用EPSI模塊循環(huán)N次采集核磁共振波譜信號(hào)；

所述PSYCHE模塊包括兩個(gè)相干選擇梯度G_s以及設(shè)置于兩個(gè)相干梯度G_s之間的梯度G₂、以及兩個(gè)掃頻方向相反的小角度翻轉(zhuǎn)的chirp脈沖；所述EPSI模塊包括包括正負(fù)切換的梯度Ga和-Ga，并在施加梯度的同時(shí)進(jìn)行采樣，其在一個(gè)梯度下的采樣時(shí)間為T(mén)a。

所述的間接維采樣點(diǎn)數(shù)ni要根據(jù)間接維所需的數(shù)字分辨率來(lái)確定，ni＝SW1/ν₁，其中ν₁是間接維數(shù)字分辨率，SW1是間接維譜寬。

所述的采樣窗口的循環(huán)次數(shù)N要根據(jù)直接維所需的數(shù)字分辨率來(lái)確定，N＝SW1D/ν₂，其中ν₂是直接維數(shù)字分辨率。

所述的chirp脈沖的翻轉(zhuǎn)角度β要根據(jù)所需的譜圖信噪比和干凈度來(lái)確定，β越大，信噪比越好，但雜峰增強(qiáng)，一般β設(shè)為15°-20°。

根據(jù)上述的方法進(jìn)行具體的操作如下：

本實(shí)施例使用配備三維梯度場(chǎng)的Varian 500MHz核磁共振譜儀，樣品為1mol/L溴代正丁烷溶于氘代氯仿的溶液，使用的是如圖1所示的脈沖序列。

步驟一：采集一張樣品的核磁共振一維氫譜，如圖2所示；

步驟二：測(cè)量樣品的90度硬脈沖寬帶，為13.1μs；

步驟三：確定需要分析的氫核的范圍，這里我們選擇處于0.8ppm到1.9ppm的氫核為需要分析的對(duì)象；

步驟四：設(shè)置180度軟脈沖的激發(fā)中心為1.35ppm，脈沖寬度為11ms(對(duì)應(yīng)激發(fā)帶寬約為140Hz)。測(cè)得180度軟脈沖功率為18dB；

步驟五：設(shè)置梯度G1為0.13G/cm；

步驟六：設(shè)置梯度Gs為15G/cm；

步驟七：設(shè)置梯度G2為3.77G/cm；

步驟八：設(shè)置chirp脈沖的掃描頻率范圍為25kHz；

步驟九：設(shè)置chirp脈沖的翻轉(zhuǎn)角度為15°，持續(xù)時(shí)間為15ms，測(cè)得此翻轉(zhuǎn)角度對(duì)應(yīng)的功率為8dB。

步驟十：設(shè)置梯度G_a為37.73G/cm；

步驟十一：設(shè)置梯度G_p為9.43G/cm；

步驟十二：設(shè)置采樣窗口的持續(xù)時(shí)間Ta為250μs；

步驟十三：設(shè)置間接維采樣點(diǎn)數(shù)ni為32和采樣窗口的循環(huán)次數(shù)N為400。

步驟十四：使用所測(cè)的90度硬脈沖作為脈沖序列的激發(fā)脈沖，在經(jīng)歷t₁/2時(shí)間后，施加180度軟脈沖和梯度G₁，然后施加PSYCHE模塊，再經(jīng)歷t₁/2時(shí)間后，施加梯度G₁和G_p，然后使用EPSI模塊循環(huán)N次采集核磁共振波譜信號(hào)。

完成實(shí)驗(yàn)后，對(duì)于每個(gè)t₁，我們把每個(gè)正梯度下采集的數(shù)據(jù)分離出來(lái)排成二維矩陣，這樣就得到三維數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行三維傅里葉變換，再取出特定層面對(duì)應(yīng)的二維譜，我們可以得到分別對(duì)應(yīng)三個(gè)氫的耦合網(wǎng)絡(luò)的二維譜，然后分別測(cè)出它們的J耦合常數(shù)。

對(duì)于圖3，我們得到對(duì)應(yīng)于H2的耦合網(wǎng)絡(luò)的二維譜。由圖3我們可以得H2到和H1，H3的J耦合關(guān)系，測(cè)得J耦合常數(shù)分別為6.9Hz和7.5Hz。

對(duì)于圖4，我們得到對(duì)應(yīng)于H3的耦合網(wǎng)絡(luò)的二維譜。由圖4我們可以得到H3和H2，H4的J耦合關(guān)系，測(cè)得J耦合常數(shù)分別為7.5Hz和7.5Hz。

對(duì)于圖5，我們得到對(duì)應(yīng)于H4的耦合網(wǎng)絡(luò)的二維譜。由圖5我們可以得到H4和H3的J耦合關(guān)系，測(cè)得J耦合常數(shù)分別為7.5Hz。

綜述所述，本發(fā)明提供的一種用于測(cè)量分子中多個(gè)耦合網(wǎng)絡(luò)的氫-氫J耦合常數(shù)的核磁共振方法，方便快捷，將會(huì)在化合物結(jié)構(gòu)解析中得到廣泛的應(yīng)用。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳實(shí)施例而已，故不能依此限定本發(fā)明實(shí)施的范圍，即依本發(fā)明專利范圍及說(shuō)明書(shū)內(nèi)容所作的等效變化與修飾，皆應(yīng)仍屬本發(fā)明涵蓋的范圍內(nèi)。