2DNMR譜圖:常以輪廓圖表示而不用三維的方式.相同情況同樣使用在地圖上1020304050602040600.511.52102030405060102030405060第五節.2DNMR簡介及應用

〔Two-DimensionalNMR〕兩維譜圖可簡化圖譜增加分辨率同時也可得到原子間的相關關系.1DNMR:橫坐標同時表示化學位移和耦合常數兩種不同的核磁共振參數。共振信號是一個頻率的函數，常為f(w)2DNMR的誕生:1)自旋核調控脈沖技術2〕自旋核特性的理論開展3〕計算機技術的快速開展4〕超導磁體的開展1971年Jeener首先提出了二維核磁共振的概念1991年Ernst教授因對脈沖傅里葉變換核磁共振技術和二維核磁共振技術開展的奉獻獲得諾貝爾化學獎。2DNMR:是兩個獨立頻率變量的信號函數，常為f(w1,w2)。采用不同的脈沖序列技術，得到圖譜中一個坐標表示化學位移，另外一個坐標表示耦合常數，或另外一個坐標表示同核或異核化學位移，這類核磁圖譜稱為二維核磁共振譜。雖然2D-NMR有多種形式，但二維核磁共振實驗的脈沖序列根據其時間軸可分為3或4個時期：即預備期、開展期〔演化期〕、混合期和檢測期二維的主要類型1〕J分辨譜〔Jresolvedspectroscopy〕 將決定波譜共振位置的兩個參數即化學位移和J耦合分開.2〕化學位移相關譜(chemicalshiftcorrelationspectroscopy) 將相互耦合的核、或具有化學交換的核、或有相互弛豫的核相關聯.3〕多量子譜〔multiplequantumspectroscopy〕 檢測和應用多量子躍遷同核相關譜異核相關譜二:J分辨譜分類

(一)同核J分辨譜

HomonuclearJresolvedspectroscopy(二)異核J分辨譜

Heteronuclear

JresolvedspectroscopyH1H4H5二:化學位移相關譜分類

(chemicalshiftcorrelationspectroscopy)

(一)同核相關譜

Homonuclearcorrelationspectroscopy(二)異核相關譜

Heteronuclearcorrelationspectroscopy(一).同核相關譜1)通過化學鍵COSYmagnitudeCOSY,phasesensitiveCOSY,DQF(MQF)-COSY,RELAY,ECOSYTOCSY2D-INADEQUATE2〕通過空間NOESYROESY(Rotation-frameOverhauserEffectSpectroscopy)1.2DCOSY(CorrelatedSpectroscopy)

NCHCHCOHHCrosspeaksexistinthe2-DCOSYspectrumwherethereisspin-spincouplingbetweenhydrogens.1H-1HCOSY譜實例:2DCOSY譜中,交叉峰f1=a,f2=d說明a與b有自旋-自旋偶合作用.投影圖將給出一般的氫譜d543210543210C交叉峰s對角線峰aabbcdeecDQF-COSYSpectraofaproteinsegment(22aa)1H-1HCOSY譜實例:2.NOESY—空間相關譜(NuclearOverhauserEffectSpectroscopy)NCHCHCOHHNCHCHCOHHcorrelatenucleithroughspace(distance<0.5nm)

NOESY實例1:Noesy的交叉峰表示原子相互在空間上相鄰.其強度可用來估算原子間距并以此推斷分子的空間結構.HaHb012345012345fafbfcHcNOESY的譜圖特征類似于COSY，一維譜中出現NOE的兩個峰在二維譜中顯示交叉峰。NOESY可以在一張譜圖上描述出分子之間的空間關系。NOESY實例2:Noesy

經常被用來確定一些生物大分子象蛋白質,核酸,DNA,RNA的立體化學等.水中gramicidine〔短桿菌肽〕的400MHzNoesy譜.3.TOCSY—全相關譜(TotalCorrelationSpectroscopy)也稱HOHAHA(homonuclearHartmann-Hahnspectroscopy)(二)異核相關譜

異核相關譜—兩種模式

X-detected13C-1HCOSYHETeronuclearCORrelationCOLOC:COrrelationofLOngrangeCouplingHeteronuclearProtonRelay1Dand2DINADEQUATE

H-detectedHMQC,HSQC,HMBC,

H-detected(InverseMode)—反相模式

Low-gammalow-sensitivityXnuclei

whenlimitedamountofmaterialisavailable,thedirectdetectionofCarbon-13canbealmostimpossible

High-sensitiveprotonsBasicidea:

detectionof1Hspectraduringt2

-thedetectiontime; theXchemicalshiftisdetectedduringt1

-theevolutiontime.

1.HMQC(HeteronuclearMultipleQuantumCorrelation)TheHMQCexperimentprovidescorrelationbetweenprotonsandtheirattachedheteronucleithroughtheheteronuclearscalarcoupling.氫檢測的異核多量子相關譜HMQC是將信號的振幅及相位分別依13C化學位移及1H間的同核化學耦合信息調制，并通過直接檢測調制后的1H信號，獲得13C-1H化學位移相關數據。它提供的信息及譜圖與1H-13CCOSY完全相同—得到的是直接相連的13C與1H之間的耦合關系，不能得到季碳的結構信息。1008060402002543101H13CC-H異核相關譜給出碳氫的偶合關系-實例1:C-H異核相關譜給出碳氫的偶合關系-HMQC實例2:

異核相關譜可通過觀測碳(1H-13CHetcor)或觀測氫(HMQC,HSQC).觀測氫的實驗也稱做反相實驗.13C-1HHMQCofSucroseinD2O13C1HHSQC:Heteronuclear

Single

Quantum

CorrelationHMQC實例:Eachproton-carbonpairhasasinglecrosspeak.13Cnucleithathavediasteriotopicprotonshavetwocorrelations(someofthesecrosspeakpairsareboxedinthespectrumbelow).HMBC2:HMBC(HeteronuclearMultiple

Bond

Correlation)TheHMBCexperimentdetectslongrangecouplingbetweenprotonandcarbon(twoorthreebondsaway)withgreatsensitivity.C2C5COC1HMBC實例:HMBC可高靈敏度地檢測到13C-1H遠程耦合〔2JCH，3JCH〕,因此可得到有關季碳的結構信息及被雜原子切斷的1H耦合系統之間的結構信息。三.NomenclaturePFG:

脈沖梯度場(PulsedFieldGradients)GS:

梯度場選擇(GradientSelected)GRASP:

梯度增速光譜學(GradientAcceleratedSpectroscopy)GE: