C-H COSY(HETCOR)

与H-H COSY不同，这一实验给出的是C-H直接相关的信息，类似于HSQC或HMQC。但与后者的区别在于，这一实验没有采用反向检测技术，直接采集的是C的信号，因此C维分辨率一般要好于HSQC，但却要付出更多扫描时间的代价。下面给出同一范围内的C-H COSY与HSQC谱图。

很明显可以看到，两种实验在C维和H维分辨率上各有优势，但因为灵敏度的原因，采用反向检测的HSQC在H-C一键关系的指认上用的要广泛的多。

TOCSY

TOCSY又称全相关谱(Totally Correlation SepctoroscopY)，给出的是某一自旋体系内所有核之间的相关信号。
TOCSY在解谱上与H-H COSY没有任何区别，沿对角峰对称分布着质子之间的相关信号。但不同在于，COSY的相关峰需要质子间有直接的耦合作用，但TOCSY中的相干峰来源于接力相干转移，简而言之在参数设置合适的情况下，TOCSY能比COSY反应相隔更多键的质子之间的关系——前提是这些质子必须在同一自旋体系下。TOCSY的这一奇特性质来源于一种称为“自旋锁定”的脉冲，这一脉冲通过混合期长时间的照射将宏观磁化矢量锁定在y轴从而使得磁化矢量沿着自旋核一个个传递下去：混合期自旋锁定时间越长，相干传递的越远，但弛豫引起的整体信号损失也越大——因此混合时间并不是越长越好。
遗憾的是，这一化合物中TOCSY与COSY相比优势并没有很好地体现出来(之前对称化处理后的COSY过于“霸道”而将TOCSY的信号都出全了，大家有兴趣可以自己做下归属)，为了更好地解释TOCSY与COSY的不同点，请允许我引用一书的两张图做一个简单阐述：

假设有AMX与A'M'X'两个三自旋系统，巧合的是M与M‘的化学位移恰好重叠，由于COSY只能体现A-M,M-X及A'-M',M'-X'的直接耦合，导致COSY谱无法将这个自旋体系区分开来；但TOCSY的相干传递将A-X及A-X'这块“拼图”补全，从而将两个自旋体系完美地剥离。
最后补充说明的一点是，由于TOCSY与之后要提及的ROESY脉冲序列形式相同(仅自旋锁定时间和锁定脉冲有所区别)，导致在两者之间偶尔夹杂彼此的信号。而ROESY又与EXSY(化学交换谱)相同，因此图中COSY本没有出现的H1与H12的信号，有可能是NH2与NH活泼氢相互交换，也可能是两者在空间上相互靠近导致。

二维实验的参数设置
以COSY为例简单讲一下解谱人员感兴趣的二维实验参数设置部分。

TD2：即图中上数第一个TD是F2维采样维度的采样点数，取值大，F2维fid分辨率就越大。二维实验中这一值的变化对实验时间影响不大，但通常而言没有必要取太大值。
NS：累加次数。这一值仅作用于采样维——值越大，信号信噪比越大，对于NOESY,HMBC这类信噪比比较低的实验可以通过增加NS值使原先不出的信号出现。但NS的大小直接关系到实验时间(NS加倍，实验总时间加倍)。
DS：空扫次数。普通一维实验中同样有空扫次数的设定，但是在二维实验中往往更为重要。适当的空扫能使系统在正式采样前进入相对平衡的状态。
SWH：谱宽。F2维和F1维有各自的谱宽，其取值将直接决定实验观测的谱图范围。
TD1：图中第二个TD是F1维间接维的采样点数。这是二维实验所特有的参数，其取值直接影响F1维的分辨率。由于TD1和NS一样直接影响到实验时间，因此通常限于时间并不能取太大数值。但有些时候，当F1维峰之间化学位移相近时，为了做出正确判断，增加TD1是必须的。
FnMODE：这是间接维的采样模式。常见的QF采样使得二维谱的峰相位不可调。
总体而言，在直接采样维度(F2维)二维谱的TD,NS,DS,SWH等参数与一维谱意义相同，但间接维的一些参数有其特有的意义。

HSQC-TOCSY

核磁的发展总是迅速得让人惊喜，当我们还在为TOCSY的接力传递赞叹不已时，一种被称为HSQC-TOCSY的二维实验已然将这一系列又推进了一步。与TOCSY相比，HSQC-TOCSY能够在C的维度将原先重叠的信号分开(相较于H,C的谱宽范围很大)，在应对大分子化合物时，这一技术有着相当实用的功效。
如图所示，横向F2维与TOCSY相同，而相关点的纵向F1维是与F2质子处在同一自旋体系中的H直接相连的C的信号。这么说可能有些拗口，结合下面这张图可能更为形象一些。
图中与C直接相连的H经过TOCSY接力传递，将整个自旋体系内的质子与C关联了起来。而这一传递被没有与H相连的C及杂原子(N)所阻断。但这只是理论上的情况，实际操作中我们经常可以看到这一传递会越过这些核传的更远，如本例中的H6与C9。
为了便于说明HSQC-TOCSY在重叠峰辨认方面的优势，我将7.0-7.3 ppm处的信号放大如下：

TOCSY中H2与H10,H11的远程耦合由于后者化学位移的相近而无法区分，但在HSQC-TOCSY中C10与C11在碳谱上完全分开，使得相应的信号不再重叠而变得清晰可辨。在应对复杂结构的化合物时，这一技术会显得更为重要。
需要注意的是，HSQC-TOCSY实验中除了TOCSY信号外，HSQC信号以及少量的HMBC信号会干扰谱图的解析(如图中很强的H2-C2信号)。为了排除这部分的干扰，需要结合HSQC实验做出判断。
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celan 语：LZ说：需要注意的是，HSQC-TOCSY实验中除了TOCSY信号外，HSQC信号以及少量的HMBC信号会干扰谱图的解析(如图中很强的H2-C2信号)。为了排除这部分的干扰，需要结合HSQC实验做出判断。
LZ的强调对初次应用HSQC-TOCSY的朋友很重要也很贴心。我也有这样的体会。有时HSQC-TOCSY不是一次就能满意的，建议LZ谈谈设置mix time的经验。请继续精彩！
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    谢谢汪老师的鼓励，其实对于稍微复杂的实验我也经常是摸着石头过河。不过对于HSQC-TOCSY而言，有一种称为HSQC-TOCSY(edit)的谱图能够将HSQC信号与TOCSY信号分开。

    与之前的HSQC-TOCSY谱图相比，"edit"实验将两种信号以相反的相位区分，即使同为HSQC信号，根据C连接H个数的不同，相位也不相同。如图中6-8 ppm处的CH以及甲基的CH3在图中的HSQC信号以黑色表示，而TOCSY信号为红色；但2-3 ppm中亚甲基的HSQC却是红色，TOCSY则为黑色，HSQC的规律与DEPT135相同。
    对于HSQC-TOCSY实验的混合时间对谱图杂峰的影响，我没有比较过，不过至少我觉得有和TOCSY实验相似的效果——混合时间（即自旋锁定时间）越长，信号传得越远但整体信号越弱，具体取值要看实验人员的需要。不过我一般用默认的60ms，下次有机会再做一个系列看下对HSQC-TOCSY的影响。一书中对于混合时间的不同取值对线性4自旋体系在TOCSY中各峰强度的影响有一张不错的比较图，我借过来用一下。其中横坐标是混合时间，纵坐标是各自旋核的信号相对强度。

    不过NOESY及HSQC-NOESY 的混合时间取值倒有一个优化的方案，一般与分子的T1时间大致相当。这一版块【分享】NOESY实验的参数优化 贴中讲的较为详细。

超级好贴！谢谢薛峰老师！

一维选择性TOCSY

作为TOCSY的1D版本，这一实验能在很短的时间内，通过选择性脉冲，观测到与激发峰相关的H-H远程耦合信号。
如图所示，红色箭头所标示的是选择性激发的核，随着自旋锁定下接力相干传递，相关峰在谱图上以正相位显现出来。在混合时间相同的情况下，实验结果与2D实验一致。需要注意的是，当激发的H与相邻峰靠的比较近时，需要调节选择性脉冲的激发范围来避免“误伤”。
1D实验极大地缩短了实验时间(尤其在之后要提到的NOESY中)，专一地提高了感兴趣信号的信噪比(与2D相比，NS可以设的很大)，在不需要得到结构所有相关信号的情况下发挥着比其2D版本更为实用的作用。

HMBC

H-C HMBC实验给出的是H-C多键耦合的信息。这一谱图的解谱方式与之前介绍的H-N HMBC相似：横向F2维为H，纵向F1维为C，相关点表示F2与F1维的H-C之间J2以上的耦合关系，作为最常见的二维实验之一，H-C HMBC在结构指认上极为重要。
上图为常规HMBC，如果不特殊说明，核磁人员一般给大家的是这种谱图。这种谱图有一个需要注意的地方，由于脉冲中并没有过滤掉CH一键耦合信号，因此在C14所在的F1维化学位移处，沿着H14会对称出现两个小点，两点之间的距离为J1CH的大小(图中145HZ)。这一特征在各氢化学位移离的较远时不会造成太大影响，甚至还能附带给出CH耦合常数，但一旦各H化学位移相近甚至重叠将会对解谱造成一定影响，如图中局部放大的6-8 ppm处，红线连接的即为CH耦合所造成的对称峰，有一些已经与远程耦合的信号叠加在了一起。
因此，我平时更喜欢用一种能去除一键耦合干扰的HMBC实验。
HMBC(J-filter)

与普通HMBC相比，J-filter后的谱图显得更为清晰(注意，只是J1的相对强度变弱了，有些时候还是能看到部分逃过"筛子"的J1信号，此时要注意区分)。下面我以上图局部为例说明HMBC在结构指认上的作用。

结果如图。可以看到，HMBC使之前较难判断的H10与H11有了新的线索：高场的H由于与C2与C4的远程耦合而更接近于H10。之前在H-N HMBC中已经讨论过，HMBC系列对J3经常表现出比J2更大的”偏好“，而J4，J5由于耦合值相似而无法在HMBC上做出明确判断，因此在解HMBC时要较为灵活不能过于教条，要结合多方面的信息做出最为合理的判断。
最后提一点，有一个与需要观察的CH远程耦合值相关的参数对HMBC的实验优化十分重要。比如想要看多键耦合关系，就把这个值调小一点，但这样也将付出整体信号降低的代价。以后有机会我会单独就这个化合物在此参数不同取值下的谱图做一个专帖说明。

1D-INADEQUATE

其实对判定结构而言，C核比H核更为重要，因为C是构成有机物的骨架，而H只是骨架上生出来的枝叶。遗憾的是，98.9%的C12由于自旋为0而不能被核磁检测到，而余下1.1%的C13因为旋磁比仅为H的1/4以及较长的弛豫时间导致核磁学家最终将H作为核磁实验中最重要的核。但C核绝没有被忽视。
之前已经提过，为了得到占C元素1.1%的C13信号，需要付出比H核多出数千倍的扫描时间。那么C-C相关信号呢？这个问题等价于分子中两个C13正好挨在一起的几率为多大——1.1%的平方。也就是说，10000个分子中只有一个分子某两个C13正好相邻，而要观察到这一个分子的CC相关，难度不仅在于如何“万里挑一”将这个很弱的信号采集出来，更在于如何“以一敌万”排除余下9999个分子大军的信号干扰。而描述这一问题的实验，科学家称之为INADEQUATE。
先给出这一结构的1D-INADEQUATE谱图。与2D相比，1D时间所花费的时间要少的多，但即使如此，这张谱图依然花费了我数小时的时间(还是在样品很浓的情况下)。由于脉冲演化的关系，1D-INADEQUATE实验中的信号常以反相位双重峰来呈现(其实稍微修改一下脉冲就可以实现相位同一化，但是我觉得这样反而不利于谱图解析)，这是因为不管碳链多长，我们观察到的C-C相关通常就是一键相关(三个C13恰好相连的概率有多大？)，而双重峰的波峰与波谷间距离是CC耦合常数，但遗憾的是，在1D-INADEQUATE中要分辨这一信号并不容易。

大家或许还记的之前在H归属中对于H10以及H11的归属曾经一度出现困难——HNMR中N14核四极矩造成的展宽以及H-N HMBC中相关信号的强弱都支持将高场H定为H11，但HMBC,COSY都明确给出了与之相反的结论。其实从C-C角度上来看这个问题会简单很多——C11仅受C10耦合，而C10却要受到C11和C3的耦合作用。图一中C10能明显读出49HZ的耦合作用，而红线标出的37HZ的反相位峰显得很弱，需要注意的是，在两个反相位双重峰中间位置出现的峰并不是三重峰，而是没有压制完全的C13单峰。 图二给出的C11峰信号较弱，这可能是与之直接相连的N14所引起，34HZ的耦合值暗示着C10与C11的耦合关系。C3由于与C6与C7相互重叠，耦合变得难以辨认，使这一实验在解决C归属问题上不够严密，而我之后讲到的选择性1D-INADEQUATE将解决这个问题。

SELINA

    被称之为SELINA的选择性1D-INADQUATE实验通过软脉冲照射特定核(其实照射的是某一C13的两个C13卫星峰)来观察与之相连的C13信号。
图一为普通碳谱。
图二为照射C11后的谱图，与C11相连的C10呈现反相位双重峰，双重峰的中间位置正好是图一中C10的化学位移。
图三在照射C10后除了出现C11的反相位峰外，远处的C3亦被激发(为了使信号更明显，这里我没有校正C3的一级相位)。
图四中对C3的激发，使与之相连的C10得以呈现。
四张谱图均给出了CC耦合常数，连接关系一目了然。

2D-INADEQUATE

2D-INADEQUATE才是真正“inadequate“的实验，但是却能给出最完全的C-C耦合信息。这一实验巧妙地将本不能观察到的双量子相干转化为能被看到的单量子相干，但“积化和差”后F1维的谱宽也随之成为F2维的2倍。与之前介绍的二维谱不同，这一谱图的对角线方程是Ω1=2*Ω2，相关信号沿着这一奇特的对角线对称分布——在本实验中直接相连的碳出现在同一横行的蓝色对角线两边，图上我已经给出了标示。限于时间原因(扫了整整一个晚上)，谱图的信噪比并不足以观察到所有C-C耦合，但即使如此，我们已经可以从图上明确看到之前关于C10，C11，C3归属的证据，大家可以自己体会一下。
有意思的是，2D实验中对称信号强度并不相同，这给了我如下启发：可以尝试着将图中没有对称点对应的相关信号通过对角线大致找到相关点。在这一思路下我做了如下的图

蓝色圆圈是我“寻找”到的点，由于测量偏差以及其他原因(为了保护空压机，过夜时没有开控温)，有些点并不是严格沿对角线对称，但是可以预计，随着扫描时间的增加以及实验条件的严格控制，这些“假想点“将会在相应位置出现，并向解谱人员展现C骨架连接中最为直观的信息。