2D核磁共振谱2

化合物6的二维C,H-COSY谱
2. COLOC（远程氢碳化学位移相关谱) • 在C,H-COSY谱中季碳原子不出现相关峰 • 确定分子骨架和推断结构很重要 • COLOC谱图形式类似于C, H-COSY谱
3. 1H检测的异核化学位移相关谱
• C,H-COSY和COLOC谱是对13C采样的,因13C核 灵敏度比1H核低得多，测试样品多，累加时间长。 把检测13C信号变为检测1H信号，将大大提高相关 谱的灵敏度。1H检测的异核化学位移相关谱实验 称为反转实验（inverse实验）。包括： • HMQC（1H检测的异核多量子相干实验） • HSQC（1H检测的异核单量子相干实验） • HMBC（1H检测的异核多键相干实验）
HA CA
HB CB
Hc CC
Hd C
He C
TOCSY (TOtal Correlation SpectroscopY)
t1

MLEV17

AQ
Pulse sequence for a TOCSY spectrum.
H1 H2 H3 H4 H H H H
H1 H2 H3 H4 H H H H
H1 H2 H3 H4 H H H H
(1) 氢接力的H, H-COSY谱（H-Relayed H, HCOSY）
• 磁化矢量从HA转移到HB，再由HB转移到HC 的接力，可检测出通过二根键、三根键和四 根键连接的质子间的交叉峰
HA CA
HB CB
Hc CC
谷氨酸 的氢接力H, H-COSY谱 (p207)
氢接力的C, H-COSY (H-Relayed C, H-COSY) • 磁化矢量从一个1H核（HA）磁化转移到邻 位的另一个1H核（HB）上，再通过HB把磁 化转移到与其相连的CB的磁化矢量上，称之 HA→HB→CB接力。如果已确认了HA，就可 以通过HA指认邻位CB的化学位移
HA
HB
CA
CB
C
C
C
C Hd
Ha Hb Hc
4.5 总相关谱(TOCSY谱)
• 如果在氢接力H,H-COSY谱的脉冲序列中增加接力的级数， 偶合相关的传递将逐渐增加。因此，从理论上讲，随着级 数的不断增加，将显示自旋体系的全部相关峰。但接力级 数增加，灵敏度下降很快，检测时间也会变得越来越长， 限制了接力级数的增加。 • TOCSY谱就是通过特殊的脉冲序列，实现从一个氢核的谱 峰出发，可以找到与它处于同一偶合体系的所有氢核的相 关峰
H1 C1 C2 C3 C4
H1 C1 X C2 C3
C2, C3 and C4: Quaternary or protonated carbons
X: O,属， 对应于COLOC谱
HMBC 与HMQC的区别
• HMQC是通过异核多量子相干实验把1H核 和与其直接相连的13C核关联起来。 • HMBC则是通过异核多量子相干实验把1H 核和远程偶合的13C核关联了起来，其作用 类似于COLOC谱
876 5
140 150 160 8.0 7.5 7.0 6.5 6.0 5.5 5.0 4.5 4.0 3.5 ppm
4.3.3 二维接力相关谱(2D Relayed NMR
Spectroscopy)
• 常规的C, H-COSY和COLOC谱以及反转实 验一般可以解决大部分有机分子的碳骨架 连接问题，但有时候仍难以准确归属。二 维接力相关谱是可以提供碳碳骨架信息有 用方法，它是C,H-COSY谱的延伸 • 它有两种实验方法：氢接力的C, H-COSY 谱和氢接力的H, H-COSY谱
（1）HMQC (Heteronuclear Multiple Quantum Coherence) • 薄荷醇的HMQC谱
10 4 3 5 2 7 8 9 6 1 OH
（2）HSQC (Heteronuclear Single Quantum Coherence)
HSQC 与HMQC的谱图相同， 都是显示1H核和与其直接相连的13C核的相关峰， 其作用相应于C,H-COSY谱
4
10 15 20 25 30
2
3
35 40 45 50
============ GRADIENT CHANNEL ======== GPNAM1 sine.100 GPNAM2 sine.100 GPX1 0.00 % GPX2 0.00 % GPY1 0.00 % GPY2 0.00 % GPZ1 80.00 % GPZ2 20.10 % P16 1000.00 usec F1 - Acquisition parameters ND0 2 TD 512 SFO1 125.7634 MHz FIDRES 27.126736 Hz SW 110.437 ppm FnMODE undefined F2 - Processing parameters SI 1024 SF 500.1300144 MHz WDW SINE SSB 2 LB 0.00 Hz GB 0 PC 0.20 F1 - Processing parameters SI 1024 MC2 echo-antiecho SF 125.7577969 MHz WDW SINE SSB 2 LB 0.00 Hz GB 0
H1 H2 H3 H4
55 60 65 ppm
1
HO C C C C H H H H H
3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0
（3） HMBC (Heteronuclear Multiple-Bond Correlation
1H
t1
AQ
13C
Pulse sequence for HMBC
HO C C C C H HO C C C C H HO C C C C H
COSY
H-Relayed-COSY
TOCSY
不同的混合时间给出不同接力程度的TOCSY谱 当混合时间很小时，TOCSY谱相当于COSY谱
21 22
OH
30 29
16 15
HO HO
24
10
Gradient HMBC
3 2
5 32 1 CDCl3 1
ppm 30
Current Data Parameters NAME cfyhmbc EXPNO 1 PROCNO 1 F2 - Acquisition Parameters Date_ 20001103 Time 7.36 INSTRUM DRX500 PROBHD 5 mm TBI 1H/ PULPROG inv4gplrnd TD 1024 SOLVENT CDCl3 NS 4 DS 16 SWH 3443.526 Hz FIDRES 3.362818 Hz AQ 0.1488800 sec RG 11585.2 DW 145.200 usec DE 6.00 usec TE 300.0 K D0 0.00000300 sec D1 1.50000000 sec D6 0.07000000 sec D13 0.00000300 sec D16 0.00050000 sec IN0 0.00002380 sec ============ CHANNEL f1 NUC1 1H P1 6.00 P2 12.00 PL1 -4.00 SFO1 500.1326379 ============ CHANNEL f2 NUC2 13C P3 15.70 PL2 -2.00 SFO2 125.7693867 ============= usec usec dB MHz ============= usec dB MHz
1. C, H-COSY谱（氢碳化学位移相关谱）
• F2域是宽带去偶的碳13C谱，F1域是氢谱 • 谱图没有对角峰 • 季碳不出交叉峰
基本脉冲序列 :
13C
AQ
1H
t1
1
2
The standard pulse sequence for 13C-detected 1H-13C chemical shift correlation.
H1
H2
H3
H4
—C1 —C2 —C3—C4 —
HSQC 与HMQC的比较
• HSQC谱的F1域的分辨率比HMQC的高
HSQC谱的不足之处是脉冲序列比HMQC复杂
Sensitivity Enhanced Gradient HSQC
1 2 3 4
ppm
Current Data Parameters NAME buthsqc EXPNO 1 PROCNO 1 F2 - Acquisition Parameters Date_ 20001102 Time 10.31 INSTRUM DRX500 PROBHD 5 mm TBI 1H/ PULPROG invietgpsi TD 1024 SOLVENT CDCl3 NS 1 DS 16 SWH 2185.315 Hz FIDRES 2.134096 Hz AQ 0.2345700 sec RG 2298.8 DW 228.800 usec DE 6.00 usec TE 300.0 K D0 0.00000300 sec D1 2.00000000 sec D4 0.00170000 sec D11 0.03000000 sec D13 0.00000300 sec D16 0.00010000 sec D24 0.00090000 sec DELTA 0.00116720 sec DELTA1 0.00110700 sec IN0 0.00003600 sec l3 256 ============ CHANNEL f1 NUC1 1H P1 5.60 P2 11.20 P28 2500.00 PL1 -4.00 SFO1 500.1310815 ============ CHANNEL f2 CPDPRG2 garp NUC2 13C P3 17.70 P4 35.40 PCPD2 89.00 PL2 -1.00 PL12 13.00 SFO2 125.7633722 ============= usec usec usec dB MHz ============= usec usec usec dB dB MHz
LR-COSY
4.3.2 异核化学位移相关谱 HETCOR
(Heteronuclear chemical shift correlation, 1H - 13C COSY)
• 1. C, H-COSY谱（氢碳化学位移相关谱） • 2. COLOC（远程氢碳化学位移相关谱) • 3. 1H检测的异核化学位移相关谱 (inverse实验）
O
1 H 3C
3
40 50 60
CH3
4 6
CDCl3
N
7
8
N
5
H
70 80 90 100 110 120 130
O
4
N
2
N
CH3
============ GRADIENT CHANNEL ======== GPNAM1 sine.100 GPNAM2 sine.100 GPNAM3 sine.100 GPX1 0.00 % GPX2 0.00 % GPX3 0.00 % GPY1 0.00 % GPY2 0.00 % GPY3 0.00 % GPZ1 50.00 % GPZ2 30.00 % GPZ3 40.10 % P16 1000.00 usec F1 - Acquisition parameters ND0 2 TD 256 SFO1 125.7694 MHz FIDRES 82.064079 Hz SW 167.039 ppm FnMODE undefined F2 - Processing parameters SI 1024 SF 500.1300144 MHz WDW QSINE SSB 0 LB 0.00 Hz GB 0 PC 0.20 F1 - Processing parameters SI 512 MC2 QF SF 125.7577961 MHz WDW QSINE SSB 0 LB 0.00 Hz GB 0
H1 H2 H3 H4
H1 C1 C2 C3 C4
—C1 —C2 —C3—C4 —
化合物9的HMBC谱
7 8 O N1 2 10 9 10 9 6 5 4 3 O
化合物10的HMBC谱
12 25 2 3 1 10 4 5 23 11 9 6 26 8 7
13 14 27
19 18 28
20 17