学习了 支持下

H-N HSQC

H-N HSQC给出的是H与N一键相关的信息。解谱方式参照H-C HSQC。
这一实验的魅力在于，利用反向检测技术，将不灵敏核N15的信息转移到灵敏核H1，极大地缩短了N信号出峰的时间：通常而言N15谱所需要的样品浓度非常之高，而普通样品的N15谱花费数天甚至数星期都是很有可能的，但本实验只用了不到1h就得到了较为满意的结果 。由于N元素在有机物尤其是生物大分子中大量出现，这一实验在结构指认方面的重要性不言而喻。
这里插一句，也许大家会想到既然N15在自然界的丰度如此之低(0.366%)，为何不直接采集N14(99.634%)的核磁信号呢？事实上这是核磁科学家的无奈之举。我们知道，自旋数不为0的核能够被核磁检测出来，然而只有自旋数为1/2的核才能被当做点电荷处理，而其他非0自旋核在磁场中都不得不考虑一种称为核四极矩的电场不均匀效应。幸运的是，对于有些核而言，核四极矩并不会对信号由太大干扰（如我之后将介绍的氘谱），但对于绝大多数核，核四极矩将严重影响谱线的线型，而N14正是这些核的典型：大部分情况下，N14的核磁信号将会展宽到无法被观察到。因此，科学家不得不转向丰度低的多的N15来寻求N元素的信息。

H-N HMBC

同大家所熟知的H-C HMBC一样，H-N HMBC给出的是H-N远程耦合的信息。为了便于分析，我将谱图的信号部分单独放大。

同HSQC相同之处在于H-N HMBC给出的同样是N15和H1之间的相关信息，谱图中每一个点所对应的F2维H及F1维N在结构上有相关性；但同HSQC的不同之处在于，HMBC给出的是H-N远程耦合的信息，H-N一键相关的信号在谱图上常以耦合形式出现（如图中N1所对应的在10-11 ppm围绕H1对称出现的点）或干脆消失（如结构中端位的NH2）。但这里要消除的一个关于HMBC的误区是，很多人都认为信号的强度与耦合经历的键数成反比：J2耦合信号强于J3，而J3强于J4，以此类推......然而事实是，C/N-H的耦合常数并不完全取决于传递键的个数(通常而言，J2耦合X-Y-X角大，耦合值大，J3耦合值受所成二面角的影响，而J4，J5耦合值常常相等)；而不同耦合值在HMBC中信号的强弱还受到脉冲序列中一个设定参数(CNST13)的影响。总体而言，J3耦合较J2耦合在HMBC中的信号有时会更强一些，而J2有时并不出现，J4，J5无法区分。
本实验中的N1与H2的J2信号在谱图中很明显，而N12与H10的J3耦合信号要远强于其余H11的J2耦合，这导致我一度在信号归属中将H10与H11的归属标反（结合前面H谱分析中关于N14核四极矩引起谱线增宽的判断，这一决定让我着实犹豫了很久），但最终在之后明确的证据下我还是选择了目前的标法，这一点我之后会细谈。

H同核去耦谱

与C13CPD对氢的全去耦不同，H同核去耦谱通过照射某个很窄频率的H信号，起到将原先耦合的复杂峰变得单纯化的作用。为了便于讨论，我将上图6.4-7.6 ppm的谱图放大。

通过之前的H谱及J-分辨谱分析我们已经知道，这个范围内的4个峰从做往右依次是H6，H2，H9以及H7。其中H7与H6的J3耦合较大(8.8 Hz)，从而使H6呈现d峰；H9与H7较小的J4耦合(2.4 Hz)使H9呈现d峰；H7同时受到H6和H9的耦合形成如图所示的dd峰。而同核去耦通过照射某个H，使得此H核在短时间内在两种自旋状态中快速变化，以至于相邻的核无法观察到其所处自旋状态，因此达到去耦的目的。
图中红色箭头标示的是照射的H核位置。谱一为普通H谱；谱二通过照射H6，去除了H6对H7的J3耦合，使dd峰型的H7变为d峰；谱三对于H9的照射同样去除了H9对H7的耦合作用。这一结果相对于二维谱快速而直接，对于简化谱图和指认结构耦合关系有一定的作用。不过缺点在于照射的峰必须独立，否则容易“眉毛胡子一把抓”。总体而言，实用性不是太大。

F去耦氢谱

与H同核去耦谱相比，F去耦氢谱显得更为实用一些。
由于之前的化合物没有F核，因此在杂核实验中我会临时选用一些新的化合物。熟悉核磁的人都知道，除了H1核外，F19,P31都是较为灵敏的1/2核。尤其是F19，其在自然界100%的丰度以及极为接近H1的旋磁比，使得其在核磁中如H谱一样容易得到，但同时带来了一个问题：F对于H谱造成的影响也不可小视。而与H核的相互耦合不同，F对于H的耦合常数即使相隔多键仍然很大，这就导致了含氟化合物的谱图十分复杂，而当有多个F原子时，即使简单的结构也变得难以辨认。如本例的结构，在未对F去耦前较难对H进行归属，但去耦之后H之间的耦合关系一目了然。

很高兴能成为核磁版面的实习版主，而与两位大牛一起负责这个版面也让我倍感荣幸！自觉资历尚浅，能力有限，唯有加倍努力完善这个帖子，并在今后多发一些抛砖引玉的话题来回报版主的信任。如有不对的地方，也请各位专家多多指教。

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常见杂核谱(FNMR,PNMR,SiNMR)
F19，P31以及Si29均为在核磁中做的比较多的杂核。与H1及C13一样，这类核在核磁共振检测中有一个很明显的优势——均为1/2核，因此谱图线型好，便于分析。通常杂核谱都对H核去耦而去除了H的耦合信息（类比于C13CPD），而通过化学位移来判断结构。由于我们的“单一化合物”并没有这三种核，因此我临时做了三张其他化合物的谱图来做一个简单说明。

氟谱(FNMR)



F19的核磁灵敏度与H1核相近，一般出峰范围在100—负300 ppm之间，通常用CF3Cl来标定0点，也可以用CF3COOH的-78.5 ppm来做标定。通常可以做F谱来判断化合物中是否含有F元素。

磷谱(PNMR)

P31的灵敏度强于C13但弱于F，但一般在较短的扫描时间内也能得到较为满意的谱图。谱图出峰集中在230—负200 ppm范围，通常用H3PO4标定0点。

硅谱(SiNMR)

Si29灵敏度与C13接近，但是由于其旋磁比为负因此弛豫期间对H照射产生的NOE效应并不利于信号增强(甚至还会减弱)。核磁管玻璃中的Si信号通常会对谱图产生干扰，因此需要核磁人员小心地进行基线处理扣除背景信号。Si谱的出峰集中在100—负400，和大部分氢谱一样，TMS作为0点的标定。

总体而言，这三种1/2核是核磁常做的3种杂核，通常可以利用核磁来做一个快速的判断。而N15由于灵敏度太低通常需要同位素标记或富集后长时间扫描得到，之前提及的反向检测技术(见H-N HSQC/HMBC)在应对周围连有H的N核有特效。

氘谱(DNMR)

与N14相比，氘的核四极效应要小的多，从而能被核磁检测到。不过由于大部分核磁以D核作为锁场匀场观测核，因此采集D谱通常只能在脱锁状态下进行(有些专门做D谱的仪器则以F来锁场)。上图为我在脱锁状态下做的氘谱，2.5的单峰是氘代DMSO的甲基峰，核四极作用对峰型宽度影响不大。从图中可以看到，氘谱中D出峰的化学位移值与H几乎相同。

溶剂峰压制


溶剂峰压制在核磁中是一个很重要的技术，尤其在做生物大分子或者LC-NMR联用时，溶剂信号甚至会是样品信号的10万倍，由于采样计算机的位数是固定的，大量的溶剂信号会几乎占满计算机的动态范围，而只留下很少的位数用来描述夹杂在噪音峰中的目标峰。上图中是回收乙腈的核磁谱图，在溶剂压制之前，几乎只能看到乙腈和水的信号；而在压制了两个溶剂峰之后，回收溶剂中的杂质峰渐渐显现。

C溶剂峰压制

Bruker官方给出的标准脉冲中并没有碳溶剂峰压制实验，所以我自己编了一个碳溶剂压制脉冲，依然是拿我们的“标准化合物”下手。不过这一实验在我们高浓度的样品峰下除了能让谱图看起来更加直观，并没有任何效果。但是可以预计，在稀浓度的样品中，这一实验将会有它的用武之地。

H-H COSY(DQF)

H-H COSY给出的是相邻质子间的耦合关系，是一种非常重要的二维实验。
与之前所介绍的HSQC不同在于，H-H COSY的横向(F2维)和纵向(F1维) 表征的都是质子的化学位移，这使得这类谱图呈现与对角线呈对称分布的相关峰(因为耦合作用是相互的，Ha对Hb的耦合等于Hb对Ha)。这一性质在谱图处理中十分有用，后面我会提到经过对称化处理的COSY谱图给出的耦合信息是恐怖的！这类谱图的解谱类似于HSQC，在相关点的横纵两个方向对应的质子存在耦合关系。图中对角线我用红线标示，由于对角峰是同一质子相关，因此并没有任何实际用处，相反由于这部分信号很强常常会严重干扰到化学位移相近的相关峰之间的指认(如图中的6-8 ppm)。早期的相敏COSY实验需要做很好的相位校正来减小对角峰的影响，而DQF-COSY通过过滤掉单自旋的信号使得沿对角峰附近谱图的解释变得更为容易。因此通常而言，如不特殊说明，目前的COSY实验通常为DQF-COSY。
关于二维谱图，我想单独插一句，由于单次采样时间较短以及仪器本身固有的缺陷，COSY等常见的二维谱的信噪比往往比一维要低，虽然可以通过一些软件处理突出我们希望看到的信号，但信号与噪音的区别往往伴随着二维解谱的整个过程。核磁操作人员对于这一点的体会要比解谱人员深刻的多，很多时候谱图一些重要信号的“出”与“不出”只在操作者鼠标滚轮的毫厘之间。我以上图F2维4-10 ppm，F1维2-8 ppm单独放大如下：

在左图的阈值调节下，环上质子之间的耦合关系较为清晰，但其与甲基以及亚甲基之间的相关信息远少于右图相应部分；但右图的阈值调节导致了环上质子相关信号过强而相互干扰，在5-6 ppm之间出现了假信号。由于核磁人员通常为了照顾整张图的信号而必须做出阈值的取舍，因此解谱人员掌握对二维谱图原始数据(topspin的ser文件)的简单处理还是很有必要的。
另一方面，H-H COSY信号的对称性使得对称化处理在谱图的“去伪存真”方面发挥着很重要的作用。以6.6-7.6 ppm的谱图对称化处理前后为例：

从图中可以看到，对称化处理将拥挤的“迷雾”拨开，显露出H6与H9之间的J5耦合关系(这与之前J分辨谱的结果一致)，此外，H2与H7之间的J6耦合亦得以显现！在大共轭体系下，这类超长距离的耦合关系在COSY中并不罕见。

最后这张图体现了H-H COSY在H归属中的作用：高场氢与H2较强的相关信号暗示了这一氢可能与H2键隔更短而有较大可能为H10。随后给出的HMBC结果更是增强了这一判断。