【正文】 概述 1．什么是二維譜 二維核磁共振 (2D NMR)方法是有 Jeener 于 1971年首先提出的 ,是一維譜衍生出來的新實(shí)驗(yàn)方法 .引入二維后 ,減少了譜線的擁擠和重疊 ,提高了核之間相互關(guān)系的新信息 .因而增加了結(jié)構(gòu)信息 ,有利于復(fù)雜譜圖的解析 .特別是應(yīng)用于復(fù)雜的天然產(chǎn)物和生物大分子的結(jié)構(gòu)鑒定 ,2DNMR是目前適用于研究溶液中生物大分子構(gòu)象的唯一技術(shù) .一維譜的信號(hào)是一個(gè)頻率的函數(shù) ,記為S(ω),共振峰分別在一條頻率軸上 .而二維譜是兩個(gè)獨(dú)立頻率變量的信號(hào)函數(shù) ,記為 S(ω1,ω2),共振峰分布在由兩個(gè)頻率軸組成的平面上 .2DNMR的 b最大特點(diǎn)是將化學(xué)位移 ,偶合常數(shù)等參數(shù)字二維平面上展開 ,于是在一般一維譜中重疊在一個(gè)頻率軸上的信號(hào) ,被分散到兩個(gè)獨(dú)立的頻率軸構(gòu)成的二維平面上 .,同時(shí)檢測出共振核之間的相互作用 . 2。二維譜實(shí)驗(yàn) ? 得 ,(如圖 ) ? (1).頻率域?qū)嶒?yàn) (frequency frequency) ? (2).混合時(shí)域 (frequencytime)實(shí)驗(yàn) ? (3). 時(shí)域 (timetime)實(shí)驗(yàn) . ? 它是獲得二維譜的主要方法 ,以兩個(gè)獨(dú)立的時(shí)間變量進(jìn)行一系列實(shí)驗(yàn) ,得到 S(t1,t2),經(jīng)過兩次傅立葉變換得到二維譜 S(ω1,ω2).通常所指的 2DNMR均是時(shí)間域二維實(shí)驗(yàn) 圖 2DNMR 三種獲得方式 B) 二維核磁共振時(shí)間分割 ? 二維譜實(shí)驗(yàn)中，為確定所需的兩個(gè)獨(dú)立的時(shí)間變量，要用特種技術(shù)－時(shí)間分割。（如圖所示） ? （ 1）預(yù)備期：預(yù)備期在時(shí)間軸上通常是一個(gè)較長的時(shí)期，使核自旋體系回復(fù)對平衡狀態(tài)，在預(yù)備期末加一個(gè)或多個(gè)射頻脈沖，以產(chǎn)生所需要的單量子或多量子相干。 ? （ 3）混合期：在此期間通過相干或極化的傳遞，建立檢測條件。 與 t2軸對應(yīng)的 ω2 （ ν 軸），通常 是頻率軸，與 t1軸對應(yīng)的 ω1 是什么，取決于在發(fā)展是何種過程。它通常沒有簡單的模型，它是橫向磁化及相位的量。 ? C .實(shí)驗(yàn)過程：用固定時(shí)間增量 ⊿ t1依次遞增 t1進(jìn)行系列實(shí)驗(yàn)，反復(fù)疊加，因 t2時(shí)間檢測的信號(hào) S(t2)的振幅或相位受到 s(t1)的調(diào)制，則接收的信號(hào)不僅與 t2有關(guān)，還與 t1有關(guān)，每改變一個(gè) t1，記錄S(t2),因此得到分別以時(shí)間變量 t1,t2為行列排列數(shù)據(jù)矩陣，即在檢測期獲得一組 FID信號(hào)，組成二維時(shí)間信號(hào) S(t1,t2)。如圖 3．二維譜的表達(dá)方式 （ 1）堆積圖 (stacked plot). ? 堆積圖的優(yōu)點(diǎn)是直觀 ,具有立體感 .缺點(diǎn)是難以確定吸收峰的頻率。 ? (2)等高線（ Contour plot） 等高線圖類似于等高線地圖，這種圖的優(yōu)點(diǎn)是容易獲得頻率定量數(shù)據(jù)，作圖快。目前化學(xué)位移相關(guān)譜廣泛采用等高線。從峰的位置關(guān)系可以判斷哪些峰之間有偶合關(guān)系，從而得到哪些核之間有偶合關(guān)系，交叉峰是二維譜中最有用的部分。對角峰在 F1和 F2軸的投影。它把化學(xué)位移和自旋偶合的作用分辨開來，包括異核和同核 J譜。包括同核化學(xué)位移相關(guān)譜，異核化學(xué)位移相關(guān)譜， NOESY和化學(xué)交換。 4． 2 化學(xué)位移相關(guān)譜（ Correlated Spectroscopy ,COSY） ? 二維化學(xué)位移相關(guān)譜包括 ? 同核化學(xué)位移相關(guān)譜（ Homonuclear correlation） ? 1）通過化學(xué)鍵： COSY, TOCSY, 2DINADEQUATE。 ? 異核化學(xué)位移相關(guān)譜（ Heteronuclear correlation） ? 強(qiáng)調(diào)大的偶合常數(shù)： 1H13C –COSY ? 強(qiáng)調(diào)小的偶合常數(shù)，壓制大的偶合常數(shù)：COLOC(遠(yuǎn)程 1H13C –COSY) 一。 1H1HCOSY可以 1H1H之間通過成鍵作用的相關(guān)信息，類似于一維譜同核去偶，可提供全部 1H1H之間的關(guān)聯(lián)。 ? 1。 的基本脈沖序列包括兩個(gè)基本脈沖在此脈沖作用下，根據(jù)發(fā)展期 t1的不同，自旋體系的各個(gè)不同的躍遷之間產(chǎn)生磁化傳遞，通過同核偶合建立同種核共振頻率間連接圖。通過交叉峰分別作垂線及水平線與對角線相交，即可以找到相應(yīng)偶合的氫核。 COSY of 2－丁烯酸乙酯 OOBA2。 ? 基本脈沖： 90 。 ACQ. 在 COSY90的基礎(chǔ)上，將第二脈沖改變成 45 。采用 COSY45 。 COSY譜 (DQFCOSY) ? COSY 譜，由于譜線信號(hào)色散分量作用，相鄰的峰容易相互部分重疊，交叉峰的精細(xì)結(jié)構(gòu)看不清楚，不便讀出偶合常數(shù)。在 COSY譜中對角線與交叉峰相位總是相差 90。以 AX體系為例。譜圖黃色圓圈為正峰，紅色為負(fù)峰。也可以用實(shí)心表示正峰，空心表示負(fù)峰。這里需要辨認(rèn)主動(dòng)偶合和被動(dòng)偶合。其余為被動(dòng)偶合。被動(dòng)偶合的交叉峰是相位相同（同為正或同為負(fù)） A M X ? 與 COSY有關(guān)的實(shí)驗(yàn)自旋回波COSY(SECSY),雙量子相干譜（ DQCCOSY） ,同核接力相干譜（ RCT） .有興趣的同學(xué)，可以閱讀有關(guān)的書籍。是一種13C13C化學(xué)位移相關(guān)譜。由于碳是組成分子骨架，它更能直接反映化學(xué)鍵的特征與取代情況。 01％， 13C13C偶合引起的衛(wèi)線通常離 13C強(qiáng)峰只有 20Hz左右，其強(qiáng)度又僅僅是 13C強(qiáng)峰的 1/200，這種弱峰往往出現(xiàn)在強(qiáng)13C峰的腋部，加上旋轉(zhuǎn)邊帶，質(zhì)子去偶不完全，微量雜質(zhì)的影響等因素，使 1JCC測試非常困難。一個(gè)碳原子最多可以有四個(gè)碳與之相連，利用雙量子躍遷二維技術(shù)測量偶合碳的雙量子躍遷的頻率。 ? 它只有一個(gè)雙量子躍遷，其頻率正比于兩個(gè)偶合的13C核的化學(xué)位移之和的平均值。 ? 在 INADEQUATE譜圖中 F1與 F2分別代表雙量子躍遷頻率和 13C的衛(wèi)線，依次代表雙量子和單量子躍遷頻率。因此譜圖中F1=2F2的斜線兩側(cè)對稱分布著兩個(gè)相連的 13C原子信號(hào)，表示碳偶合對的單量子平均頻率與雙量子頻率間的關(guān)系，水平連線表明一對偶合碳具有相同的雙量子躍遷頻率，可以判斷它們是直接相連的碳。 18 11 16 15 17 13. 三。即樣品間偶極－偶極傳遞的?；旌蠒r(shí)間 tm是 NOESY實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵參數(shù)， tm的選擇對檢測化學(xué)交換或 NOESY效果有很大影響。 NOESY可以在一張譜圖上描繪出分子之間的空間關(guān)系。 3 5, 10 5 11, 16, 1839。 10 16 11 18, 16, 14, 1839。 16 14, 17 13 14, 17, 1739。 17, 1739。在這種相敏譜上，分辨率高，容易辨認(rèn)信號(hào)峰，而且譜線比非相敏形式的譜線狹窄，從而限制了假峰的產(chǎn)生，有效增加了靈敏度。 TOCSY TOCSY脈沖序列： 是一種旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系實(shí)驗(yàn)（自旋鎖定實(shí)驗(yàn)），自旋鎖定是把COSY序列中的第二脈沖以及 NOESY序列中最后兩個(gè)脈沖（包括混合時(shí)間），用一個(gè)長射頻脈沖取代，把自旋沿著旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的一個(gè)鎖定，在這種情況下不存在化學(xué)位移差，通過發(fā)生標(biāo)量偶合的磁化轉(zhuǎn)移，導(dǎo)致了全部相關(guān)。 ? HOHAHA是通過交叉極化產(chǎn)生 HartmannHahn能量轉(zhuǎn)移，從而觀察較低旋磁比核一種方法。由于增加混合時(shí)間，靈敏度降低，為了解決這一問題，采用高分辨相敏方法，交叉峰和對角峰都是吸收型，特別適用于具有獨(dú)立自旋體系的大分子，可進(jìn)一步判斷證實(shí) COSY中因信號(hào)嚴(yán)重重疊而造成的不確定結(jié)果。 2dHOHAHA的特點(diǎn)是：通過改變 t1測定，將同核HartmannHahn躍遷信號(hào)沿化學(xué)位移二維展開，并用一個(gè)脈沖序列測得多重接力 COSY。 質(zhì)子 a, b, c and d 構(gòu)成 自旋體系既一個(gè)偶合網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) ,