《1D_Artifacts_Troubleshooting_CHS布鲁克核磁brukerNMRppt课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《1D_Artifacts_Troubleshooting_CHS布鲁克核磁brukerNMRppt课件（41页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 2DNMR实验简介 前面已经介绍了绝大部分用于分析和理解脉冲序列的知识 接下来我们开始分析一些基本的1D脉冲序列 最简单的1D脉冲序列是用于采集常规1D谱的序列 根据脉冲所在的坐标轴 我们分别用90 x或90y来表示外加射频场B1的方向 三角形表示FID信号的采样时段 1D脉冲序列 溶剂峰压制 SolventSuppression 在核磁共振实验中 有时候溶剂的信号很强 ADC的资源基本上被用来描述溶剂峰而很少一部分用来描述实际的样品以致样品的信号被淹没在噪音中 问题 动态范围 实际样品的信号低S N 实际样品的信号淹没在基线噪音中 接近水峰的信号 骑 在水峰上 解决方法 在采样前压制溶剂峰
2、 常用的方法是预饱和 预饱和 Presaturation 使用一长约定2 5s而低的脉冲选择的使溶剂峰达饱和状态 然后用一硬900脉冲激发样品 其结果是使接受器的增益参数增加而提高动态范围及S N 压水峰实验 1 脉冲序列zgpr 2 预饱和时间为2s 3 O1移到水峰位置 4 逐渐的增加脉冲强度 5 优化匀场条件 并准确调整O1位置 下面的脉冲序列是反转恢复序列 主要用于T1时间的测量 我们对p脉冲作用以后磁化矢量的变化做进一步分析 信号将会在纵向驰豫 T1 的作用下衰减 我们可以看到不同的tD将会如何影响FID和FT后的信号 反转恢复 对于不同tD延迟 我们所得到的信号强度会发生改变 改变
3、的速度与它的T1驰豫时间有关 反转恢复 自旋回波的脉冲序列如下 我们分析90y脉冲后磁化矢量的变化 自旋回波 前面我们已经介绍了单脉冲和多脉冲的1D实验 基本的2D实验可以看作是重复一个多脉冲1D实验 同时同步系统的变化一个延迟时间tD 一个最简单的例子就是变化采样前的等待时间 这样我们就有了两个时间域 一个是与1D实验相同的采样时段 另一个是由变化的延迟时间tD所带来的 2DNMR波谱 对于二维谱脉冲序列通常可以分为以下四个部分 第一个对自旋体系的扰动 脉冲 称为准备期 变化的延迟时间tD称为演化期 t1称为演化时间 第三格部分为混合期 在混合期中相关的NMR信息从一部分核自旋传递到另一部分
4、核自旋上 最后是检测期 这和1D实验检测期的概念相同 t1是变化的延迟时间 t2是普通的采样时间 通过FT变化可以得到两个频率维f1和f2 2DNMR基础 最简单的2D脉冲序列就是COSY序列 我们讲分析一个偏共振的信号随t1变化的情况 从第一个p 2脉冲后开始 一个基本的2D实验 第二个p 2只会对y轴上的磁化矢量分量产生作用 x轴上的磁化矢量分量不受影响 但是x轴上磁化矢量分量的大小将受到它的频率的影响 A t1 Ao cos wo t1 基本的2D实验 如果把所有的1D谱平行叠放起来 我们可以得到 现在一个坐标轴已经是频率维 f2 来自于t2 另一个坐标轴仍然是时间 t1 由于t1维信号
5、强度的变化也是周期性的 我们可以得到一个类似于FID的信号 基本的2D实验 FID的相位及振幅被t1调制也就等于谱图的相位及振幅被t1调制 从傅立叶转换中很容易看到这一点 FT t2 t2 t1 t1 f2 基本的2D实验 现在我们就有了t1维的FID 因此我们可以对t1维的FID再进行第二次的FT变化 第一次FT变换是对t2维 这样我们就可以得到一个二维谱图 我们在两个频率交汇处得到一个信号峰 在此信号峰位于对角线上 为了分析谱图的方便 2D谱通常以等高线的方式显示 不同等高线的颜色代表不同的峰强度 基本的2D实验 对t1进行第二次傅立叶转换就可以确定调制频率 就是将所有谱图的第一个点进行傅
6、立叶转换 然后第二个点一直到所有的点 所得的谱图就是一个单位均为频率的两维谱图 FT t1 f2 f2 f1 t1 基本的2D实验 2DNMR谱图常以轮廓图表示而不用三维的方式 相同情况同样使用在地图上 基本的2D实验 等高线模式显示 f2 f1 一个真正的2D谱图 2DNMR术语 同核2DNMR实验谱图应为正方形矩阵 1SW 2SW 1TD与2TD不用也相等 COSY 2DCOSY COrrelationSpectroscopY 实验是最简单 也是最广泛应用的2DNMR实验之一 它是基于直接J偶合进行极化转移的同核化学位移相关实验 因此 通过分析2D谱图可以得到同核化学键相关的信息 COSY
7、实验主要有两种 COSY45的对角峰较小COSY90的信号较强COSY60介于以上两者之间 COSY 获得3J偶合关系 n butylacetate 1 2 3 4 5 6 1 6 5 4 3 4 3 5 DQF COSY 多量子滤波COSY COSY MQF 实验是COSY实验的衍生物 多量子滤波可以压制低相干级数的信号 DQF COSY实验可以有效的压制单量子相干的信号 如没有偶合的甲基 溶剂等信号 DQF COSY实验的对角峰比普通COSY实验的对角峰窄 有利于观察对角线附件的交叉峰 但是它的灵敏度比普通COSY实验要低 DQF COSY TQF COSYCOSY DQF PHCOSY
8、DQF PH PR NOESY 基本的NOESY实验序列与其它同核2D实验的原理相似 在90 1H激发脉冲后 横向磁化矢量在t1时间内自由演化 下一个90 1H脉冲建立纵向的磁化矢量 在NOE混合时间内 磁化矢量通过交叉驰豫或化学交换进行转移 最后一个90 1H脉冲重新建立最终被检测的横向磁化矢量 NOESY实验方法可以鉴别参与交叉驰豫的自旋以及测定交叉驰豫的速率 在NOESY实验中 交叉驰豫的主要原因是偶极偶合 因此参与交叉驰豫的自旋在空间上必定是相互接近的 NOESY谱图中的交叉峰表明相应的质子在空间上是靠近的 这与COSY实验是不同的 COSY实验通过J 偶合建立自旋之间的相关关系 CO
9、SY谱图中交叉峰表明质子之间在化学键上是接近的 NOESY NOESY实验给出2D同核化学位移相关谱 从谱图中可以得出质子间的空间相关信息 通常对角峰为正峰 化学交换交叉峰也为正峰 对于大分子来说 其运动较慢 处于spin diffusion范围 NOE交叉峰为正峰 负的NOE 对于小分子来说 其运动较快 处于extreme narrowing范围 NOE交叉峰为负峰 正的NOE 因此 对于小分子来说 化学交换和NOE交叉峰的相位相反 易于区别 对于小分子 混合时间通常在400 500ms左右 对于大分子 混合时间通常在100 200ms左右 最佳的混合时间大小接近T1驰豫时间 ROESY R
10、OESY Rotating frameOverhauserSpectroscoPY 也可以给出分子的NOE相关信息 在ROESY实验中 通过对磁化矢量进行自旋锁定 使得交叉驰豫在旋转坐标系中进行 因此 横向的NOE ROE 总是正的 没有NOESY实验中NOE为零的情况 同时化学交换的峰总是与NOE信号的相位相反 在ROESY实验中 混合时间就等于自旋锁定的时间 在自旋锁定时间内 不同核之间发生自旋的交换 ROESY 在ROESY实验中 信号主要来自于交叉驰豫和化学交换 同时也存在有其它一些相干转移机制 产生干扰信号 SignaltypePhasePropertiesObservationsD
11、iagonal正的同相位吸收峰 ROE负的同相位吸收峰 Exchange正的同相位吸收峰假的交叉峰COSY反相位吸收峰假的扭曲的交叉峰ZQC混合模式的反相位峰假的扭曲的交叉峰TOCSY正的同相位吸收峰假的交叉峰 ionone 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 11 9 8 7 12 1 9 8 NOESY 获得分子空间距离关系 5 NOESY 获得分子空间距离关系 5 C 11 上的H C 9 上的H 2 5 C 11 上的H C 8 上的H 3 8 C 11 上的H C 7 上的H 4 7 TOCSY 2DTOCSY TOtalCorrelationSpectroscop
12、Y 实验可以用来指认整个自旋系统 TOCSY实验可以用来获得分子中与其它自旋没有偶合的独立片断的特征谱图 例如 多糖中单个糖环的信号 蛋白质中单个氨基酸残基的信号 TOCSY TOCSY实验中的自旋锁定通常使用WALTZ MLEV或DIPSI的脉冲序列 自旋锁定时间 混合时间 决定了磁化矢量在自旋系统内传递的距离 对有机小分子通常设定为80ms左右 TOCSY 获得所有J 偶合关系 n butylacetate 1 2 3 4 5 6 1 6 5 4 3 3 J Resolved同核实验 2DJ resolved实验可以在2D谱图的两维分别显示化学位移和偶合常数信息 2DJ resolved的
13、脉冲序列就是同核自旋回波序列 反式检测实验 反式检测实验主要通过检测高灵敏度的核 标记为I 通常为1H 来研究灵敏度较低的核 标记为S 如13C 15N 通常 最佳的实验方法如下图所示 脉冲序列从激发1H磁化矢量开始 然后磁化矢量转移到低灵敏度的核上 最后磁化矢量转移回1H核上 进行信号的检测 HMQC 最基本的HMQC HeteronuclearMultiple QuantumCorrelation 脉冲序列包含四个脉冲1 90度1H脉冲建立横向磁化矢量 在d2时间内 横向磁化矢量在异核偶合作用下演化2 90度X脉冲建立异核多量子相干 在2 d0时间内进行化学位移演化 3 180度1H脉冲消
14、除异核偶合和1H化学位移的演化 4 第二个90度X脉冲建立反相位的1H单量子相干 经过d2时间后 重聚为同相位的单量子相干 5 在检测1H信号的同时 对X核进行去偶 HMQC HMQC实验有不同的脉冲序列 HSQC 基本的2DHSQC HeteronuclearSingle QuantumCorrelation 脉冲序列包含以下四个部分 初始的INEPT序列通过1J XH 使得极化从1H转移到X 在t1时间内 反相位的13C磁化矢量在化学位移作用下演化 通过1H180度脉冲重聚t1时间内1H X间偶合的演化 反向INEPT序列将极化从X转移回1H 检测1H的同时对X进行去偶 HMQC 获得1J
15、H X之关系 n butylacetate 1 2 3 4 5 6 1 6 5 4 3 6 5 4 3 2 1 HSQC 获得1JH X之关系 n butylacetate 1 2 3 4 5 6 1 6 5 4 3 6 5 4 3 1 2 HMBC 基本的2DHMBC脉冲序列与HMQC序列十分接近 只是加入了如下的改变 在最初的90 1H脉冲后 可以加入low passJ filter压制单键的相关 远程偶合演化的时间通常为1 2 nJ CH 5 10Hz 检测1H的同时对X进行去偶 2DHMBC谱图给出远程1H X的相关信息 交叉峰通常表明1H与X核之间相隔两根键或三根键 由于1J CH 的作用 残留的单键偶合表现为裂分的两个信号 HMBC HMBC 获得nJH X n 2之关系 n butylacetate 1 2 3 4 5 6 1 6 5 4 3 6 5 4 3 1 2
