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Access Agilent 电子期刊，2014 年 7 月

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实时同核去耦能够使异核相关实验获得更好的波谱分散效果和更低的检测限

作者：Péter Sándor
安捷伦应用部，NMR 应用科学家

实时完全位移 CRISIS-HSQC（异核单量子相干）实验使检测限和采样时间达到了新的高度，实现了对重叠谱图的快速可靠指认。这种异核相关实验方法具有增强的二维交叉峰幅度，在观测维简化了同核多重峰结构，显著地降低了检测限，极大地缩短了实验时间。

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图 1. 实时完全位移 CRISIS-gHSQCAD 实验脉冲序列示意图。白色及灰色条分别代表 90 和 180 度脉冲。在状态 C 期间采用了宽带 13C 去耦

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图 2. 四组分化合物的 13C-1H 实时完全位移多重峰编辑 gHSQCAD 相关谱

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图 3. 四组分混合物的 gHSQCAD（左）和实时完全位移 gHSQCAD（右）谱的糖基信号部分。圆圈所示的交叉峰来自于非等价的亚甲基对峰，呈现出残留的 2JHH 耦合裂分。顶部所示为二维谱中对应于 68.8 ppm 处沿 F1 的轨迹图，显示了简化的多重峰结构和增强的信号幅度

在提高核磁检测限及缩短采样时间方面达到了一个新的高度

HSQC 是使用最为广泛的将直接键合的 13C-1H 和 15N-1H 基团的化学位移关联起来的核磁共振方法。间接维的谱分辨率只受所需的数字分辨率或 X 核的弛豫性质的限制。在观测维，实际的分辨率则受同核标量耦合所致的多重峰宽度限制。

最近由 Paudel et al. [1] 所发表的文章极大地简化了 F2 维的多重峰。由用于重聚的双线性旋转去耦 (BIRD) 脉冲串组成的窗口化采样模块 [2] 采集一系列的数据，其中 JHH 调制经过重聚，而 JXH 则被宽带异核去耦所抑制。最后得到的“完全位移”谱图远远超过几十年来人们所能够预见到的从静磁场增加得到的好处，显著的降低了检测限、缩短了采样时间。最近，Agilent ProPulse 核磁共振系统就展示了该技术在对拥挤的谱图进行可靠指认方面的能力。

图 1 显示了 CRISIS-gHSQCAD 脉冲序列中的采样方案 [3]。相干路径的选择是通过脉冲梯度场来实现的。采样循环模块的时长为 25.6 ms，总体采样时间为 256 ms。

所采用的样品为四个组分的混合物（硫酸丁胺卡那霉素、3-(三甲基硅烷基)-1-丙磺酸钠 (TSPS)、咖啡因和烟酰胺）的 D2O 溶液。这些化合物的谱峰涵盖了质子及与质子相连的 13C 原子的典型化学位移范围，显示了脉冲序列中 BIRD 采样部分宽带翻转脉冲的有效性。

在图 2 中我们展示了多重峰全编辑的实时完全位移 2DHSQC 谱图。顶部展示了高分辨氢谱（蓝）和完全位移 HSQCAD 谱的第一个数据点的 1D 谱图（红）。后者显示了与 2D 谱图中同样的简化了的质子多重峰结构。

我们随后比较了相同条件下传统和完全位移 HSQC 谱的糖信号部分（图 3）。顶部 26-33 ppm 范围的 3 个交叉峰为咖啡因中的甲基单峰，在两张谱中具有相同的外观。而所有其他的 C-H 交叉峰（红色）在完全位移谱中都合并成了单峰。磁等价的 CH2 成对峰也同样发生了同样的改变（右侧的蓝色单峰），而与同一个 13C 相连的不等价亚甲基质子则保留了原来的同碳耦合，呈现为双峰（二维谱中圆圈所示）。顶部所示的从各自的二维谱沿 68.6 ppm 所截取的 F1 轨迹图表明了完全位移方法的优势：质子多重峰合并成单峰（除了非等价的 CH2 信号合并为双峰），同时信号幅度得到增强。最终灵敏度增强的大小取决于指定核的相互耦合质子个数。单峰不能从同核去耦中得到好处，而有多个相互耦合质子的信号，即那些具有复杂多重峰结构的信号，则能够从中受益。双峰的谱峰强度平均增强为 1.7 倍，而复杂多重峰则可以达到三倍左右。对多重峰来讲，最终的检测限可以降低 3 倍，或者说实验时间可以被缩短为原来的十分之一。

Agilent ProPulse 能够增强谱图分散程度并降低检测限

本文所描述的例子采用了 Agilent ProPulse 系统。从中我们可以了解到，实时完全化学位移 CRISIS-HSQC 实验能够提供更低的检测限，缩短了采样时间，可以对重叠严重的谱图进行快速可靠的指认。

Agilent ProPulse 核磁共振系统能为各种类型的不同技术水平的研究者提供强大功能。ProPulse 核磁共振系统使实验设置更高效、优化和数据采集变得极为简单，且能够提供高质量的数据。

安捷伦致力于改善核磁共振系统的总体用户体验。请了解安捷伦核磁共振解决方案的所有产品，这些产品在科研和工业应用中能够完成对小分子及大分子化合物的分析。

参考文献

  1. Paudel, L., et al., Angew. Chem. Int. Ed., 2013, 52, 11616–11619. （由安捷伦科技基金会本科研究经费资助）
  2. Garbow, J.R., Weitecamp, D.P., Pines, A. Chem. Phys. Lett., 1982, 93, 504-509
  3. Boyer, R.D., Johnson, R., and Krishnamurthy, K. JMR, 2003 (165) 53-259

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图 1.

实时完全位移 CRISIS-gHSQCAD 实验的序列图。白色条和灰色条分别代表 90 度和 180 度脉冲。在状态 C 过程中应用了宽带 13C 解耦。

图 2.

四组分化合物的 13C-1H 实时完全位移多重峰编辑 gHSQCAD 相关谱

图 3.

四组分混合物 gHSQCAD 的糖区（左图）和实时完全位移 gHSQCAD（右图）谱图。由非等量亚甲基对形成的环绕交叉峰显示了残留的 2JHH 分流。 上图中，68.8 ppm 处对应的 2D 谱图的 F1 迹线示出了简化的多重态结构和增强的信号幅度。