一種測量分子中所有氫?氫耦合常數的核磁共振方法與流程

本發明涉及核磁共振方法，尤其涉及一種可準確測量分子中所有耦合網絡的氫-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重要信息，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。最近提出的一種sect核磁共振二維譜方法(l.lin,z.wei,y.linandz.chen,measuringjhhvalueswithaselectiveconstant-time2dnmrprotocol,j.magn.reson.,2016,272,20-24.)，可用于解析某個感興趣的氫原子的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。如果要測量所有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。使用該方法可以在一次實驗解析分子中所有耦合網絡的氫-氫j耦合關系，并測量其中的氫-氫j耦合常數。

為了解決上述的技術問題，本發明提供的一種測量分子中所有氫-氫耦合常數的核磁共振方法，包括如下步驟：

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)確定樣品的一維氫譜的頻率范圍；

4)以樣品的一維氫譜的頻率范圍的中心頻率作為軟脈沖的激發中心，根據一維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ge，滿足γ*ge*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)確定梯度ga，滿足γ*ga*l≤sw，其中sw是采樣頻率，同時滿足γ*ga*l>>sw1d；

7)確定梯度gp；所述梯度gp用于補償空間編碼梯度ge造成的散相并使回波中心位于采樣窗口的中心；所述梯度gp的面積等于梯度ge的面積加上正的采樣梯度ga的面積的一半，且與之符號相反；

8)根據樣品一維氫譜的譜寬確定采樣窗口的持續時間ta，滿足1/(2*ta)≥sw1d；

9)確定采樣窗口的循環次數n；

10)使用所測90度硬脈沖作為脈沖序列的激發脈沖；

11)將采樣點設置在90度硬脈沖后的一個固定時間δ；所述的固定時間δ根據譜圖間接維所需的數字分辨率決定，即

δ≥t1max/2＝1/(2*ν1)，

并且所述固定時間δ在信號的有效弛豫時間以內；其中，t1max為間接維演化時間t1的最大值，ν1為譜圖間接維的數字分辨率；

12)使用所測得的180度軟脈沖并同時施加確定空間編碼梯度ge，隨間接維演化時間t1的變化，在激發脈沖和采樣點之間進行移動；然后施加梯度gp，最后使用epsi模塊循環n次采集核磁共振波譜信號；

所述epsi模塊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；

13)對于每個推演時間t1，把每個正梯度下采集的數據分離出來排成二維矩陣，從而將得到三維數據進行三維傅里葉變換，再取出特定層面對應的二維譜，得到分別對應于所有氫的耦合網絡的二維譜，然后分別測出它們的j耦合常數。

所述采樣窗口的循環次數n是根據直接維所需的數字分辨率來確定，n＝sw1d/ν2，其中ν2是直接維的數字分辨率。

相較于現有技術，本發明的技術方案具備以下有益效果：

本發明提供的一種測量分子中所有氫-氫耦合常數的核磁共振方法，該方法首先施加一個90度硬脈沖將磁化矢量從z方向旋轉到xy平面。將采樣點設置在該90度硬脈沖后的一個固定時刻δ。一個與z方向磁場梯度同時施加的選擇性180度軟脈沖，隨著間接維演化時間t1的變化，在90度硬脈沖和采樣點之間移動。在磁場梯度的作用下，選擇性180度軟脈沖在不同的空間位置翻轉不同的核。采用epsi采樣模塊，同時獲取化學位移信息和空間位置信息。這樣在不同層可以得到其他核和在同一層中被180度軟脈沖所翻轉的核的耦合，這些耦合會在間接維表現出裂峰。對應的j耦合常數就可以從這些裂峰中進行測量。本發明將促進核磁共振方法在分子結構解析方面的應用。

附圖說明

圖1為測量分子中所有氫-氫耦合常數的核磁共振方法的脈沖序列圖。

圖2為溴代正丁烷的核磁共振一維氫譜。

圖3為對應于h1的耦合網絡的核磁共振二維譜。

圖4為對應于h2的耦合網絡的核磁共振二維譜。

圖5為對應于h3的耦合網絡的核磁共振二維譜。

圖6為對應于h4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：

本實施例使用配備z方向梯度場的varian500mhz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度硬脈沖寬度，為13.8μs；

步驟三：確定樣品的一維氫譜的頻率范圍，本實施例中一維氫譜的頻率范圍是0.3ppm-4.2ppm；

步驟四：以樣品的一維氫譜的頻率范圍的中心頻率作為軟脈沖的激發中心。根據一維氫譜的譜峰間隔確定軟脈沖寬度。本實施例中，設置180度軟脈沖的激發中心為2.25ppm，脈沖寬度為11.8ms(對應激發帶寬約為132hz)。測得樣品的180度軟脈沖功率為18db；

步驟五：設置梯度ge為0.34g/cm；滿足γ*ge*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；

步驟六：設置梯度ga為37.84g/cm；滿足γ*ga*l≤sw，其中sw是采樣頻率，同時滿足γ*ga*l>>sw1d；

步驟七：設置梯度gp為-17.5g/cm，持續時間為500μs；所述梯度gp用于補償空間編碼梯度ge造成的散相并使回波中心位于采樣窗口的中心；所述梯度gp的面積等于梯度ge的面積加上正的采樣梯度ga的面積的一半，且與之符號相反；

步驟八：設置采樣窗口的持續時間ta為250μs；ta滿足1/(2*ta)≥sw1d；

步驟九：設置采樣窗口的循環次數n為400；所述采樣窗口的循環次數n是根據直接維所需的數字分辨率來確定，n＝sw1d/ν2，其中ν2是直接維的數字分辨率。

步驟十：使用所測的90度硬脈沖作為脈沖序列的激發脈沖；

步驟十一：將采樣點設置在90度激發脈沖后的一個固定時間δ＝400ms；所述的固定時間δ根據譜圖間接維所需的數字分辨率決定，即

δ≥t1max/2＝1/(2*ν1)，

并且所述固定時間δ在信號的有效弛豫時間以內；其中，t1max為間接維演化時間t1的最大值，ν1為譜圖間接維的數字分辨率；

步驟十二：使用所測得的180度軟脈沖并同時施加空間編碼梯度ge，隨間接維演化時間t1的變化，在激發脈沖和采樣點之間進行移動，然后施加梯度gp，最后使用epsi模塊循環n次采集核磁共振波譜信號。所述epsi模塊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。

完成實驗后，對于每個t1，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，可以得到分別對于所有四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，得到對應于h1的耦合網絡的二維譜。由圖3可以得h1和h2的j耦合關系，測得j耦合常數分別為6.9hz。

對于圖4，得到對應于h2的耦合網絡的二維譜。由圖3可以得到h2和h1，h3的j耦合關系，測得j耦合常數分別為6.9hz和7.4hz。

對于圖5，得到對應于h3的耦合網絡的二維譜。由圖4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7.3hz。

對于圖6，得到對應于h4的耦合網絡的二維譜。由圖5可以得到h4和h3的j耦合關系，測得j耦合常數分別為7.3hz。

綜述所述，本發明提供的一種用于測量分子中所有氫-氫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。