測量多個耦合網絡的氫?氫耦合常數的核磁共振多維譜方法與流程
本發明涉及核磁共振多維譜方法，尤其涉及一種可準確測量分子中多個耦合網絡的氫-氫J耦合常數的核磁共振多維譜的方法。
背景技術：
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主要信息，其在分子結構分析中具有重要的作用。其中，氫-氫間的三鍵J耦合，因為其耦合常數與由三鍵所形成的二面角有關，所以被廣泛用于分子構象的研究。然而，氫-氫之間的耦合常數卻常常因為狹窄的化學位移分布、復雜的裂峰模式以及較大的譜峰線寬而淹沒在核磁共振一維譜當中。英國的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)，可用于解析某個感興趣氫原子的J耦合網絡，并測量與該氫原子相關的所有J耦合常數，從而極大的方便了氫-氫J耦合常數的測量。但是，這個方法一次只能測量一個選定核的耦合網絡中的耦合常數。如果要測量多個耦合網絡中的耦合常數，就要進行多次實驗。
技術實現要素：
本發明的目的在于提供一種簡單方便的核磁共振方法。使用該方法可以解析分子中多個耦合網絡的氫-氫J耦合關系，并測量氫-氫J耦合常數。
為了解決上述的技術問題，本發明提供的一種同時測量多個耦合網絡的氫-氫耦合常數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中心，根據要分析的氫譜的譜峰間隔確定軟脈沖寬度，測量樣品的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是樣品的可檢測長度，SW1D是樣品一維氫譜的譜寬；
6)確定相干選擇梯度Gs的大小；
7)確定梯度G2，要滿足γ*G2*L>SW1D；
8)確定小角度翻轉的chirp脈沖的掃頻范圍pbw，要滿足pbw>γ*G2*L；
9)確定小角度翻轉的chirp脈沖的翻轉角度β和持續時間，測量角度β對應的chirp脈沖功率，兩個chirp脈沖的掃頻方向相反；
10)確定梯度Ga，要滿足γ*Ga*L≤SW，其中SW是采樣頻率，并且要滿足γ*Ga*L>>SW1D；
11)確定梯度Gp，Gp是用來使回波中心位于采樣窗口的中心，其等于正的采樣梯度Ga的面積的一半，且與之符號相反；
12)根據樣品一維氫譜的譜寬確定采樣窗口的持續時間Ta，要滿足1/(2*Ta)≥SW1D；
13)確定間接維采樣點數ni和采樣窗口的循環次數N；
14)使用所測的90度硬脈沖作為脈沖序列的激發脈沖，在經歷t1/2時間后，施加180度軟脈沖和梯度G1，然后施加PSYCHE模塊，再經歷t1/2時間后，施加梯度G1和Gp，然后使用EPSI模塊循環N次采集核磁共振波譜信號；
所述PSYCHE模塊包括兩個相干選擇梯度Gs以及設置于兩個相干梯度Gs之間的梯度G2、以及兩個掃頻方向相反的小角度翻轉的chirp脈沖；所述EPSI模塊包括包括正負切換的梯度Ga和-Ga，并在施加梯度的同時進行采樣，其在一個梯度下的采樣時間為Ta。
作為優選所述的間接維采樣點數ni要根據間接維所需的數字分辨率來確定，ni＝SW1/ν1，其中ν1是間接維數字分辨率，SW1是間接維譜寬。
作為優選所述的采樣窗口的循環次數N要根據直接維所需的數字分辨率來確定，N＝SW1D/ν2，其中ν2是直接維數字分辨率。
作為優選所述的chirp脈沖的翻轉角度β要根據所需的譜圖信噪比和干凈度來確定，β越大，信噪比越好，但雜峰增強，一般β設為15°-20°。
本發明提供的一種用于測量分子中多個耦合網絡的耦合常數的核磁共振方法，通過在90度激發脈沖之后，在間接維t1中間使用一個和磁場梯度同時施加的180度軟脈沖，然后施加一對掃描方向相反的小角度chirp脈沖并同時施加一個磁場梯度，在這對chirp脈沖兩側施加磁場梯度用于選擇相干路徑，從而解析感興趣的多個耦合網絡，并測量與之相關的所有J耦合常數。
附圖說明
圖1為測量多個耦合網絡的氫-氫耦合常數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為對應于H2的耦合網絡的核磁共振二維譜。
圖4為對應于H3的耦合網絡的核磁共振二維譜。
圖5為對應于H4這種標法感覺是有錯的的耦合網絡的核磁共振二維譜。
具體實施方式
下文結合附圖和實施例，對本發明做進一步說明：
一種同時測量多個耦合網絡的氫-氫耦合常數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中心，根據要分析的氫譜的譜峰間隔確定軟脈沖寬度，測量樣品的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是樣品的可檢測長度，SW1D是樣品一維氫譜的譜寬；
6)確定相干選擇梯度Gs的大小；
7)確定梯度G2，要滿足γ*G2*L>SW1D；
8)確定小角度翻轉的chirp脈沖的掃頻范圍pbw，要滿足pbw>γ*G2*L；
9)確定小角度翻轉的chirp脈沖的翻轉角度β和持續時間，測量角度β對應的chirp脈沖功率，兩個chirp脈沖的掃頻方向相反；
10)確定梯度Ga，要滿足γ*Ga*L≤SW，其中SW是采樣頻率，并且要滿足γ*Ga*L>>SW1D；
11)確定梯度Gp，Gp是用來使回波中心位于采樣窗口的中心，其等于正的采樣梯度Ga的面積的一半，且與之符號相反；
12)根據樣品一維氫譜的譜寬確定采樣窗口的持續時間Ta，要滿足1/(2*Ta)≥SW1D；
13)確定間接維采樣點數ni和采樣窗口的循環次數N；
14)使用所測的90度硬脈沖作為脈沖序列的激發脈沖，在經歷t1/2時間后，施加180度軟脈沖和梯度G1，然后施加PSYCHE模塊，再經歷t1/2時間后，施加梯度G1和Gp，然后使用EPSI模塊循環N次采集核磁共振波譜信號；
所述PSYCHE模塊包括兩個相干選擇梯度Gs以及設置于兩個相干梯度Gs之間的梯度G2、以及兩個掃頻方向相反的小角度翻轉的chirp脈沖；所述EPSI模塊包括包括正負切換的梯度Ga和-Ga，并在施加梯度的同時進行采樣，其在一個梯度下的采樣時間為Ta。
所述的間接維采樣點數ni要根據間接維所需的數字分辨率來確定，ni＝SW1/ν1，其中ν1是間接維數字分辨率，SW1是間接維譜寬。
所述的采樣窗口的循環次數N要根據直接維所需的數字分辨率來確定，N＝SW1D/ν2，其中ν2是直接維數字分辨率。
所述的chirp脈沖的翻轉角度β要根據所需的譜圖信噪比和干凈度來確定，β越大，信噪比越好，但雜峰增強，一般β設為15°-20°。
根據上述的方法進行具體的操作如下：
本實施例使用配備三維梯度場的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象；
步驟四：設置180度軟脈沖的激發中心為1.35ppm，脈沖寬度為11ms(對應激發帶寬約為140Hz)。測得180度軟脈沖功率為18dB；
步驟五：設置梯度G1為0.13G/cm；
步驟六：設置梯度Gs為15G/cm；
步驟七：設置梯度G2為3.77G/cm；
步驟八：設置chirp脈沖的掃描頻率范圍為25kHz；
步驟九：設置chirp脈沖的翻轉角度為15°，持續時間為15ms，測得此翻轉角度對應的功率為8dB。
步驟十：設置梯度Ga為37.73G/cm；
步驟十一：設置梯度Gp為9.43G/cm；
步驟十二：設置采樣窗口的持續時間Ta為250μs；
步驟十三：設置間接維采樣點數ni為32和采樣窗口的循環次數N為400。
步驟十四：使用所測的90度硬脈沖作為脈沖序列的激發脈沖，在經歷t1/2時間后，施加180度軟脈沖和梯度G1，然后施加PSYCHE模塊，再經歷t1/2時間后，施加梯度G1和Gp，然后使用EPSI模塊循環N次采集核磁共振波譜信號。
完成實驗后，對于每個t1，我們把每個正梯度下采集的數據分離出來排成二維矩陣，這樣就得到三維數據，然后進行三維傅里葉變換，再取出特定層面對應的二維譜，我們可以得到分別對應三個氫的耦合網絡的二維譜，然后分別測出它們的J耦合常數。
對于圖3，我們得到對應于H2的耦合網絡的二維譜。由圖3我們可以得H2到和H1，H3的J耦合關系，測得J耦合常數分別為6.9Hz和7.5Hz。
對于圖4，我們得到對應于H3的耦合網絡的二維譜。由圖4我們可以得到H3和H2，H4的J耦合關系，測得J耦合常數分別為7.5Hz和7.5Hz。
對于圖5，我們得到對應于H4的耦合網絡的二維譜。由圖5我們可以得到H4和H3的J耦合關系，測得J耦合常數分別為7.5Hz。
綜述所述，本發明提供的一種用于測量分子中多個耦合網絡的氫-氫J耦合常數的核磁共振方法，方便快捷，將會在化合物結構解析中得到廣泛的應用。
以上所述，僅為本發明較佳實施例而已，故不能依此限定本發明實施的范圍，即依本發明專利范圍及說明書內容所作的等效變化與修飾，皆應仍屬本發明涵蓋的范圍內。
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