萬(wàn)瑛博+李曉虹

摘要[HTSS]設(shè)計(jì)了一種新型核磁共振脈沖序列1H/19F PANSYCOSY。在600 MHz核磁波譜儀上，利用1H/19F獨(dú)立調(diào)諧的HFX三共振探頭和雙接收器，實(shí)現(xiàn)了在1H和19F通道中同時(shí)采集二維1H1H COSY和19F19F COSY核磁譜圖。平行采集核磁技術(shù)（Parallel NMR ， PANSY）可同時(shí)進(jìn)行多個(gè)核磁實(shí)驗(yàn)。以4，4，5，5，6，6，7，7，7九氟1庚醇為例，比較其1H/19F PANSYCOSY與常規(guī)1H1H COSY和19F19F COSY測(cè)試結(jié)果，發(fā)現(xiàn)PANSY在不降低影響信號(hào)分辨率和靈敏度的情況下，節(jié)約總實(shí)驗(yàn)時(shí)間40%。

關(guān)鍵詞；雙通道； 平行采集； 核磁共振； 有機(jī)氟化合物

1引言

核磁共振波譜法（NMR）廣泛應(yīng)用于生物，醫(yī)藥，化學(xué)，材料等多個(gè)領(lǐng)域[1～4]，是鑒定有機(jī)物化學(xué)結(jié)構(gòu)[5]、研究化學(xué)反應(yīng)機(jī)理[6]、分析化合物成分含量[7]的重要方法之一。它檢測(cè)的是樣品中待測(cè)元素核在外加磁場(chǎng)中自旋能級(jí)間躍遷的能量，該信號(hào)大小與待測(cè)元素的磁旋比γ、外加磁場(chǎng)強(qiáng)度B以及待測(cè)元素?cái)?shù)目m有關(guān)。對(duì)于指定樣品（即γ和m固定），可通過(guò)兩種方法提高其核磁信號(hào)的信噪比（S/N），一是增加磁場(chǎng)強(qiáng)度B，直接提高信號(hào)強(qiáng)度；二是增加數(shù)據(jù)采集次數(shù)n，信號(hào)累積而噪音抵消。磁場(chǎng)強(qiáng)度B受限于硬件，儀器安裝后一般不人為改變。故常規(guī)核磁測(cè)試多采用在已有譜儀上增加數(shù)據(jù)采集次數(shù)n來(lái)提高信噪比（S/N與n成正比增加），n增加則所需測(cè)試時(shí)間延長(zhǎng)。如何在有限的時(shí)間內(nèi)優(yōu)化信噪比，是進(jìn)一步提高核磁譜圖質(zhì)量的關(guān)鍵。

通常對(duì)樣品的核磁研究從一維檢測(cè)開(kāi)始，針對(duì)其所含元素做1H，13C，19F，15N，31P，29Si NMR等1D NMR，獲得其化學(xué)位移，耦合裂分與譜峰積分信息。隨后，可利用二維同核相關(guān)如COSY[8]，TOCSY[9]，NOESY[10]，INADEQUATE[11]等脈沖序列，以及異核相關(guān)HSQC[12]，HMBC[13]等脈沖序列研究樣品分子內(nèi)，分子間各結(jié)構(gòu)單元待測(cè)核的相關(guān)。對(duì)于一些復(fù)雜體系例如蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)和高分子結(jié)構(gòu)的測(cè)定，還可能用到三維核磁共振[14]。但這些測(cè)試無(wú)一例外，都需要依次進(jìn)行，分別采集。這是由于目前核磁共振波譜儀通常僅配置單接收器，脈沖序列也都按照單接收器設(shè)計(jì)，每次僅能采集一種元素的核磁信號(hào)。在樣品檢測(cè)過(guò)程中，每次采集都需要預(yù)備期讓磁矢量回復(fù)到基態(tài)，非測(cè)定核的磁矢量通道被空置，浪費(fèi)了大量時(shí)間。

為改善這種情況，2006年Kupce等[15]首次提出通過(guò)增加第二接收器，雙通道平行采集NMR（Parallel NMR， PANSY）。他們?cè)O(shè)計(jì)脈沖序列在1H和13C雙通道平行采集1H1H COSY與1H13C HETCOR，1H1H TOCSY與1H13C HSQC/HMQC信號(hào)。并在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出“平行采集多合一”（PANACEA）脈沖序列，1H和13C雙通道采集1H13C HSQC/HMBC與13C13C INADEQUATE，這些技術(shù)可應(yīng)用于有機(jī)硅化合物[16]和生物分子結(jié)構(gòu)分析[17，18]等多個(gè)領(lǐng)域，提高核磁采集效率。

PANSY在短時(shí)間內(nèi)同時(shí)完成多項(xiàng)檢測(cè)，提高了易降解物質(zhì)以及核磁原位檢測(cè)有機(jī)反應(yīng)的譜圖檢測(cè)準(zhǔn)確度，也可以減少硬件不穩(wěn)定引起的實(shí)驗(yàn)間誤差。現(xiàn)有PANSY技術(shù)主要圍繞平行采集高頻與低頻核的二維異核相關(guān)，例如1HX與19FX HSQC/HMBC（X為13C，15N等低頻核）[19]。但關(guān)于1H/19F這兩種高頻核的二維同核相關(guān)平行采集卻未見(jiàn)報(bào)道。近年來(lái)

隨著氟工業(yè)的發(fā)展，運(yùn)用NMR對(duì)有機(jī)氟化合物進(jìn)行研究受到廣泛關(guān)注[20]。其中，1H1H COSY和19F19F COSY是對(duì)有機(jī)氟化合物結(jié)構(gòu)鑒定最有效的二維核磁方法。因此本研究設(shè)計(jì)了一種新型1H19F PANSYCOSY脈沖序列，雙通道平行采集1H1H和19F19F COSY信號(hào)。

2實(shí)驗(yàn)部分

2.1儀器與試劑

實(shí)驗(yàn)選用模型分子4，4，5，5，6，6，7，7，7九氟1庚醇購(gòu)自SigmaAldrich公司，氘代氯仿（CDCl3，99.8%氘代）購(gòu)自Cambridge Isotope Laboratories公司。樣品配于5 mm核磁管內(nèi)，200 μL 4，4，5，5，6，6，7，7，7九氟1庚醇溶于 700 μL CDCl3。

所有1D和2D NMR實(shí)驗(yàn)均采集自Agilent 公司DirectDrive Ⅱ 600 MHz核磁共振譜儀（1H和19F共振頻率分別為599.829 MHz和564.337 MHz）。該核磁共振譜儀共配置4個(gè)寬帶射頻通道，如圖2所示，其中第一和第三通道采用100 W線性功率放大器實(shí)現(xiàn)對(duì)1H和19F高頻核磁信號(hào)的處理與采集，第二和第四通道采用300 W線性功率放大器覆蓋X/Y低頻核磁信號(hào)。為完成信號(hào)雙通道平行接收，該儀器特別增配了第二接收器，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，第一接收器可采集來(lái)自第一或第二通道的信號(hào)，第二接收器可采集來(lái)自第三或第四通道的信號(hào)。實(shí)驗(yàn)使用5 mm HFX三共振探頭，如圖2所示，1H，19F兩個(gè)高頻核信號(hào)經(jīng)由分頻器分別通過(guò)第一和第三射頻通道，實(shí)現(xiàn)1H，19F的同時(shí)采集和去耦，X核低頻信號(hào)正常通過(guò)第二通道完成采集及去耦。該探頭元件中去除了所有含氟材料，以避免產(chǎn)生氟背景噪音。

1引言

核磁共振波譜法（NMR）廣泛應(yīng)用于生物，醫(yī)藥，化學(xué)，材料等多個(gè)領(lǐng)域[1～4]，是鑒定有機(jī)物化學(xué)結(jié)構(gòu)[5]、研究化學(xué)反應(yīng)機(jī)理[6]、分析化合物成分含量＼[7＼]的重要方法之一。它檢測(cè)的是樣品中待測(cè)元素核在外加磁場(chǎng)中自旋能級(jí)間躍遷的能量，該信號(hào)大小與待測(cè)元素的磁旋比γ、外加磁場(chǎng)強(qiáng)度B以及待測(cè)元素?cái)?shù)目m有關(guān)。對(duì)于指定樣品（即γ和m固定），可通過(guò)兩種方法提高其核磁信號(hào)的信噪比（S/N），一是增加磁場(chǎng)強(qiáng)度B，直接提高信號(hào)強(qiáng)度；二是增加數(shù)據(jù)采集次數(shù)n，信號(hào)累積而噪音抵消。磁場(chǎng)強(qiáng)度B受限于硬件，儀器安裝后一般不人為改變。故常規(guī)核磁測(cè)試多采用在已有譜儀上增加數(shù)據(jù)采集次數(shù)n來(lái)提高信噪比（S/N與n成正比增加），n增加則所需測(cè)試時(shí)間延長(zhǎng)。如何在有限的時(shí)間內(nèi)優(yōu)化信噪比，是進(jìn)一步提高核磁譜圖質(zhì)量的關(guān)鍵。

通常對(duì)樣品的核磁研究從一維檢測(cè)開(kāi)始，針對(duì)其所含元素做1H，13C，19F，15N，31P，29Si NMR等1D NMR，獲得其化學(xué)位移，耦合裂分與譜峰積分信息。隨后，可利用二維同核相關(guān)如COSY[8]，TOCSY[9]，NOESY[10]，INADEQUATE[11]等脈沖序列，以及異核相關(guān)HSQC[12]，HMBC[13]等脈沖序列研究樣品分子內(nèi)，分子間各結(jié)構(gòu)單元待測(cè)核的相關(guān)。對(duì)于一些復(fù)雜體系例如蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)和高分子結(jié)構(gòu)的測(cè)定，還可能用到三維核磁共振[14]。但這些測(cè)試無(wú)一例外，都需要依次進(jìn)行，分別采集。這是由于目前核磁共振波譜儀通常僅配置單接收器，脈沖序列也都按照單接收器設(shè)計(jì)，每次僅能采集一種元素的核磁信號(hào)。在樣品檢測(cè)過(guò)程中，每次采集都需要預(yù)備期讓磁矢量回復(fù)到基態(tài)，非測(cè)定核的磁矢量通道被空置，浪費(fèi)了大量時(shí)間。

為改善這種情況，2006年Kupce等[15]首次提出通過(guò)增加第二接收器，雙通道平行采集NMR（Parallel NMR， PANSY）。他們?cè)O(shè)計(jì)脈沖序列在1H和13C雙通道平行采集1H1H COSY與1H13C HETCOR， 1H1H TOCSY與1H13C HSQC/HMQC信號(hào)。并在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出“平行采集多合一”（PANACEA）脈沖序列，1H和13C雙通道采集1H13C HSQC/HMBC與13C13C INADEQUATE，這些技術(shù)可應(yīng)用于有機(jī)硅化合物＼[16＼]和生物分子結(jié)構(gòu)分析[17，18]等多個(gè)領(lǐng)域，提高核磁采集效率。

PANSY在短時(shí)間內(nèi)同時(shí)完成多項(xiàng)檢測(cè)，提高了易降解物質(zhì)以及核磁原位檢測(cè)有機(jī)反應(yīng)的譜圖檢測(cè)準(zhǔn)確度，也可以減少硬件不穩(wěn)定引起的實(shí)驗(yàn)間誤差?，F(xiàn)有PANSY技術(shù)主要圍繞平行采集高頻與低頻核的二維異核相關(guān)，例如1HX與19FX HSQC/HMBC（X為13C，15N等低頻核）＼[19＼]。但關(guān)于1H/19F這兩種高頻核的二維同核相關(guān)平行采集卻未見(jiàn)報(bào)道。近年來(lái)，

隨著氟工業(yè)的發(fā)展，運(yùn)用NMR對(duì)有機(jī)氟化合物進(jìn)行研究受到廣泛關(guān)注＼[20＼]。其中，1H1H COSY和19F19F COSY是對(duì)有機(jī)氟化合物結(jié)構(gòu)鑒定最有效的二維核磁方法。因此本研究設(shè)計(jì)了一種新型1H/19F PANSYCOSY脈沖序列，雙通道平行采集1H1H和19F19F COSY信號(hào)。

2實(shí)驗(yàn)部分

2.1儀器與試劑

實(shí)驗(yàn)選用模型分子4，4，5，5，6，6，7，7，7九氟1庚醇購(gòu)自SigmaAldrich公司，氘代氯仿（CDCl3，99.8%氘代）購(gòu)自Cambridge Isotope Laboratories公司。樣品配于5 mm核磁管內(nèi)，200 μL 4，4，5，5，6，6，7，7，7九氟1庚醇溶于 700 μL CDCl3。

所有1D和2D NMR實(shí)驗(yàn)均采集自Agilent 公司DirectDrive Ⅱ 600 MHz核磁共振譜儀（1H和19F共振頻率分別為599.829 MHz和564.337 MHz）。該核磁共振譜儀共配置4個(gè)寬帶射頻通道，如圖2所示，其中第一和第三通道采用100 W線性功率放大器實(shí)現(xiàn)對(duì)1H和19F高頻核磁信號(hào)的處理與采集，第二和第四通道采用300 W線性功率放大器覆蓋X/Y低頻核磁信號(hào)。為完成信號(hào)雙通道平行接收，該儀器特別增配了第二接收器，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，第一接收器可采集來(lái)自第一或第二通道的信號(hào)，第二接收器可采集來(lái)自第三或第四通道的信號(hào)。實(shí)驗(yàn)使用5 mm HFX三共振探頭，如圖2所示，1H，19F兩個(gè)高頻核信號(hào)經(jīng)由分頻器分別通過(guò)第一和第三射頻通道，實(shí)現(xiàn)1H，19F的同時(shí)采集和去耦，X核低頻信號(hào)正常通過(guò)第二通道完成采集及去耦。該探頭元件中去除了所有含氟材料，以避免產(chǎn)生氟背景噪音。

1引言

核磁共振波譜法（NMR）廣泛應(yīng)用于生物，醫(yī)藥，化學(xué)，材料等多個(gè)領(lǐng)域[1～4]，是鑒定有機(jī)物化學(xué)結(jié)構(gòu)[5]、研究化學(xué)反應(yīng)機(jī)理[6]、分析化合物成分含量[7]的重要方法之一。它檢測(cè)的是樣品中待測(cè)元素核在外加磁場(chǎng)中自旋能級(jí)間躍遷的能量，該信號(hào)大小與待測(cè)元素的磁旋比γ、外加磁場(chǎng)強(qiáng)度B以及待測(cè)元素?cái)?shù)目m有關(guān)。對(duì)于指定樣品（即γ和m固定），可通過(guò)兩種方法提高其核磁信號(hào)的信噪比（S/N），一是增加磁場(chǎng)強(qiáng)度B，直接提高信號(hào)強(qiáng)度；二是增加數(shù)據(jù)采集次數(shù)n，信號(hào)累積而噪音抵消。磁場(chǎng)強(qiáng)度B受限于硬件，儀器安裝后一般不人為改變。故常規(guī)核磁測(cè)試多采用在已有譜儀上增加數(shù)據(jù)采集次數(shù)n來(lái)提高信噪比（S/N與n成正比增加），n增加則所需測(cè)試時(shí)間延長(zhǎng)。如何在有限的時(shí)間內(nèi)優(yōu)化信噪比，是進(jìn)一步提高核磁譜圖質(zhì)量的關(guān)鍵。

通常對(duì)樣品的核磁研究從一維檢測(cè)開(kāi)始，針對(duì)其所含元素做1H，13C，19F，15N，31P，29Si NMR等1D NMR，獲得其化學(xué)位移，耦合裂分與譜峰積分信息。隨后，可利用二維同核相關(guān)如COSY[8]，TOCSY[9]，NOESY[10]，INADEQUATE[11]等脈沖序列，以及異核相關(guān)HSQC[12]，HMBC[13]等脈沖序列研究樣品分子內(nèi)，分子間各結(jié)構(gòu)單元待測(cè)核的相關(guān)。對(duì)于一些復(fù)雜體系例如蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)和高分子結(jié)構(gòu)的測(cè)定，還可能用到三維核磁共振[14]。但這些測(cè)試無(wú)一例外，都需要依次進(jìn)行，分別采集。這是由于目前核磁共振波譜儀通常僅配置單接收器，脈沖序列也都按照單接收器設(shè)計(jì)，每次僅能采集一種元素的核磁信號(hào)。在樣品檢測(cè)過(guò)程中，每次采集都需要預(yù)備期讓磁矢量回復(fù)到基態(tài)，非測(cè)定核的磁矢量通道被空置，浪費(fèi)了大量時(shí)間。

為改善這種情況，2006年Kupce等[15]首次提出通過(guò)增加第二接收器，雙通道平行采集NMR（Parallel NMR， PANSY）。他們?cè)O(shè)計(jì)脈沖序列在1H和13C雙通道平行采集1H1H COSY與1H13C HETCOR，1H 1H TOCSY與1H 13C HSQC/HMQC信號(hào)。并在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出“平行采集多合一”（PANACEA）脈沖序列，1H和13C雙通道采集1H13C HSQC/HMBC與13C13C INADEQUATE，這些技術(shù)可應(yīng)用于有機(jī)硅化合物[16]和生物分子結(jié)構(gòu)分析[17，18]等多個(gè)領(lǐng)域，提高核磁采集效率。

PANSY在短時(shí)間內(nèi)同時(shí)完成多項(xiàng)檢測(cè)，提高了易降解物質(zhì)以及核磁原位檢測(cè)有機(jī)反應(yīng)的譜圖檢測(cè)準(zhǔn)確度，也可以減少硬件不穩(wěn)定引起的實(shí)驗(yàn)間誤差。現(xiàn)有PANSY技術(shù)主要圍繞平行采集高頻與低頻核的二維異核相關(guān)，例如1HX與19FX HSQC/HMBC（X為13C，15N等低頻核）[19]。但關(guān)于1H19F這兩種高頻核的二維同核相關(guān)平行采集卻未見(jiàn)報(bào)道。近年來(lái)，

隨著氟工業(yè)的發(fā)展，運(yùn)用NMR對(duì)有機(jī)氟化合物進(jìn)行研究受到廣泛關(guān)注[20]。其中，1H1H COSY和19F 19F COSY是對(duì)有機(jī)氟化合物結(jié)構(gòu)鑒定最有效的二維核磁方法。因此本研究設(shè)計(jì)了一種新型1H19F PANSYCOSY脈沖序列，雙通道平行采集1H1H和19F 19F COSY信號(hào)。

2實(shí)驗(yàn)部分

2.1儀器與試劑

實(shí)驗(yàn)選用模型分子4，4，5，5，6，6，7，7，7九氟1庚醇購(gòu)自SigmaAldrich公司，氘代氯仿（CDCl3，99.8%氘代）購(gòu)自Cambridge Isotope Laboratories公司。樣品配于5 mm核磁管內(nèi)，200 μL 4，4，5，5，6，6，7，7，7九氟1庚醇溶于 700 μL CDCl3。

所有1D和2D NMR實(shí)驗(yàn)均采集自Agilent 公司DirectDrive Ⅱ 600 MHz核磁共振譜儀（1H和19F共振頻率分別為599.829 MHz和564.337 MHz）。該核磁共振譜儀共配置4個(gè)寬帶射頻通道，如圖2所示，其中第一和第三通道采用100 W線性功率放大器實(shí)現(xiàn)對(duì)1H和19F高頻核磁信號(hào)的處理與采集，第二和第四通道采用300 W線性功率放大器覆蓋X/Y低頻核磁信號(hào)。為完成信號(hào)雙通道平行接收，該儀器特別增配了第二接收器，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，第一接收器可采集來(lái)自第一或第二通道的信號(hào)，第二接收器可采集來(lái)自第三或第四通道的信號(hào)。實(shí)驗(yàn)使用5 mm HFX三共振探頭，如圖2所示，1H，19F兩個(gè)高頻核信號(hào)經(jīng)由分頻器分別通過(guò)第一和第三射頻通道，實(shí)現(xiàn)1H，19F的同時(shí)采集和去耦，X核低頻信號(hào)正常通過(guò)第二通道完成采集及去耦。該探頭元件中去除了所有含氟材料，以避免產(chǎn)生氟背景噪音。

共進(jìn)行兩組1H19F PANSYCOSY并行二維相干實(shí)驗(yàn)作為對(duì)照。第一組中1H1H 和19F19F COSY的間接采樣維（F1）和直接采樣維（F2）的譜寬均為50 kHz； 第二組1H1H 和19F19F COSY的直接采樣維（F2）的譜寬為50 kHz，間接采樣維（F1）的譜寬縮短為10 kHz。兩組實(shí)驗(yàn)的采樣點(diǎn)數(shù)分別為512（F1）和10000（F2），累加次數(shù)8次，兩次實(shí)驗(yàn)時(shí)間分別為87和90 min。

采用上述參數(shù)分別進(jìn)行常規(guī)COSY實(shí)驗(yàn)：19F19F COSY間接采樣維（F1）和直接采樣維（F2）譜寬均為50 kHz，實(shí)驗(yàn)時(shí)間；1H1H COSY間接采樣維（F1）和直接采樣維（F2）譜寬均為10 kHz，實(shí)驗(yàn)時(shí)間為79 min。

2.3NMR譜圖處理

使用VnmrJ3.2軟件對(duì)本實(shí)驗(yàn)所有譜圖進(jìn)行處理。以氘代試劑CDCl3定標(biāo)至7.26 ppm定標(biāo)。1H 1DNMR及19F 1DNMR FID傅里葉變換（FT）后，進(jìn)行手動(dòng)相位校正和基線校正。1H19F PANSYCOSY數(shù)據(jù)在傅里葉變換前，進(jìn)行65536×4096數(shù)據(jù)填零，采用相移45°的Sinebell窗函數(shù)處理。常規(guī)1H1H COSY和19F19F COSY進(jìn)行65536×4096數(shù)據(jù)填零，采用相移45°的Sinebell窗函數(shù)處理后進(jìn)行傅立葉變換。

3結(jié)果與討論

3.11H19F PANSYCOSY實(shí)驗(yàn)脈沖序列

通過(guò)編輯1H19F PANSYCOSY脈沖序列，平行雙通道采集1H1H和19F19F COSY，實(shí)現(xiàn)了1H19F并行二維相干實(shí)驗(yàn)。如圖3所示，經(jīng)過(guò)預(yù)備期A，1H，19F磁化矢量均恢復(fù)至基態(tài)；隨后演化期B，在1H通道施加90°脈沖對(duì)（pw），

激發(fā)并使1H的磁化矢量在d2（t1， 1H）時(shí)間內(nèi)發(fā)生相干演化；接著在采集期C（t2， 1H），第一接收器獲得1H1H COSY信號(hào)；之后進(jìn)入演化期D（t1， 19F），在19F通道施加90°脈沖對(duì)（pwx）激發(fā)并使19F磁化矢量發(fā)生相干演化；采集期E（t2， 19F），第二接收器檢測(cè)獲得19F19F COSY信號(hào)。由此完成了1H19F PANSYCOSY的一個(gè)數(shù)據(jù)采集周期。

對(duì)于常規(guī)COSY，一次數(shù)據(jù)采集只能通過(guò)A～B～C階段獲得1H1H COSY信號(hào)，或通過(guò)A～D～E階段獲得19F19F COSY信號(hào)。若想要獲得這兩類(lèi)信號(hào)，必須分別檢測(cè)，總時(shí)間將是A+B+C及A+D+E階段時(shí)間乘以累積掃描次數(shù)的總和。設(shè)計(jì)的1H19F PANSYCOSY脈沖序列利用第一檢測(cè)信號(hào)的A～B～C階段作為第二檢測(cè)信號(hào)的預(yù)備期，從而在不改變其它參數(shù)，不影響采樣效率和譜圖質(zhì)量的基礎(chǔ)上縮短了總實(shí)驗(yàn)時(shí)間。尤其當(dāng)所需預(yù)備期A較長(zhǎng)時(shí)，對(duì)實(shí)驗(yàn)時(shí)間的節(jié)省效果更為明顯。這對(duì)于需要較長(zhǎng)馳豫時(shí)間的小分子樣品，以及對(duì)于預(yù)備階段磁矢量歸零要求較高的實(shí)驗(yàn)如核磁定量等意義尤為重大。對(duì)于核磁共振波譜法這種通過(guò)掃描次數(shù)增加，信號(hào)累加可以獲得更好信噪比的分析方法而言，平行雙通道采集的PANSY實(shí)驗(yàn)比普通核磁實(shí)驗(yàn)具有更高的采樣效率。PANSY在短時(shí)間內(nèi)同時(shí)完成多項(xiàng)檢測(cè)，提高了易降解物質(zhì)以及核磁原位檢測(cè)有機(jī)反應(yīng)的譜圖檢測(cè)準(zhǔn)確度，也可以減少硬件不穩(wěn)定引起的實(shí)驗(yàn)間誤差。

經(jīng)過(guò)多次反復(fù)信號(hào)累加后，PANSY數(shù)據(jù)被兩個(gè)接收器分別寫(xiě)入同一個(gè)FID中。根據(jù)B/D階段內(nèi)COSY的相位循環(huán)先后將FID的奇數(shù)對(duì)和偶數(shù)對(duì)取實(shí)部和虛部進(jìn)行傅立葉變換，可獲得1H1H COSY和19F19F COSY譜圖。若原COSY處理點(diǎn)陣為（1，0，0，1），則第一接收器采集信號(hào)處理點(diǎn)陣（1，0，0，0，0，1，0，0），第二接收器采集信號(hào)處理點(diǎn)陣（0，0，1，0，0，0，0，1）。

3.2氟醇的1H19F PANSYCOSY核磁分析

含氟化合物的一維1H譜，13C譜，19F譜核磁信號(hào)受1H和19F共同影響，譜峰耦合裂分復(fù)雜，且含氟基團(tuán)電負(fù)性增大會(huì)影響化學(xué)位移，需要通過(guò)二維實(shí)驗(yàn)確定化學(xué)結(jié)構(gòu)。常用二維1H13C HSQC/HMBC等NMR信號(hào)會(huì)受到19F1H，19F13C耦合裂分并減弱，造成結(jié)構(gòu)歸屬困難。文獻(xiàn)＼[21＼]中提出，19F19F耦合裂分與常見(jiàn)的1H1H二鍵/三鍵耦合不同，它們能感受到三鍵，四鍵乃至五鍵距離的裂分，且4JFF通常大于3JFF和5JFF。故利用19F 19F COSY可以歸屬隔位含氟單元，利用1H1H COSY可以歸屬相鄰含氫單元，氫氟交替單元可利用1H19F HETCOR或一維1H{19F}實(shí)驗(yàn)確認(rèn)，從而完成多數(shù)含氟化合物的結(jié)構(gòu)歸屬。

如圖4所示，4，4，5，5，6，6，7，7，7九氟1庚醇含多個(gè)CH2及CF2結(jié)構(gòu)單元，且各單元兩兩相鄰，便于進(jìn)行1H1H及19F19F相干測(cè)試研究，故選其為模型分子。通過(guò)1H NMR和19F 1D NMR，可獲得其1H，19F化學(xué)位移，耦合裂分及譜峰面積積分信息，初步歸屬羥基1，亞甲基2、3、4，以及與亞甲基相鄰CF2 5和端基CF3 8。但CF2 6，7的19F化學(xué)位移較近，需通過(guò)19F 19F COSY來(lái)準(zhǔn)確歸屬。

本實(shí)驗(yàn)首先使用1H19F PANSYCOSY脈沖序列并行采集1H1H 和19F19F COSY二維相干信號(hào)。兩次PANSYCOSY實(shí)驗(yàn)直接維譜寬均為50 kHz，間接采集譜寬分別選取10 kHz與50 kHz（等同于1H1H COSY與19F 19F COSY實(shí)驗(yàn)譜寬），各用時(shí)1.5 h。50 kHz間接維譜寬的PANSYCOSY處理后如圖5A、5B、5C，其中5B為1H1H相干信號(hào)全譜，5A為5B中1.0～4.5 ppm區(qū)域的放大，5C為19F19F相干信號(hào)全譜。10 kHz間接維譜寬的PANSYCOSY處理后如圖5D， 5E和5F，其中5E為1H1H相干信號(hào)全譜，5D為5E中1.0～4.5 ppm區(qū)域的放大，5F為19F19F相干信號(hào)全譜。

隨后使用常規(guī)1H1H COSY與19F 19F COSY對(duì)4，4，5，5，6，6，7，7，7九氟1庚醇進(jìn)行檢測(cè)，獲得譜圖如圖5G、5H，采集參數(shù)在實(shí)驗(yàn)部分已做描述，分別耗時(shí)79 min和77 min，總時(shí)長(zhǎng)約2.5 h。圖5D與圖5G的間接維譜窗同為10 kHz，信號(hào)分辨率相同，說(shuō)明PANSYCOSY與單一采集的1H1H COSY效果一致。圖5C與圖5H的間接維譜窗同為50 kHz，信號(hào)分辨率也相同，說(shuō)明PANSYCOSY與單一采集的19F19F COSY效果一致。1H19F PANSYCOSY實(shí)驗(yàn)可在1.5 h獲得常規(guī)需用2.5 h的1H1H 和19F19F COSY。

圖5E與圖5F的間接采集區(qū)域如圖5B與圖5C中灰色陰影區(qū)域顯示，為譜窗中心1/5部分。保持間接維采樣點(diǎn)數(shù)不變，減小譜窗sw1，F(xiàn)1維演化時(shí)間（d2=n/sw1， n=0，1，2….ni）將延長(zhǎng)，這會(huì)增強(qiáng)耦合常數(shù)較小兩個(gè)核之間的交叉峰，使得分辨率提高。故比較圖5A與圖5D的PANSY 1H1HCOSY，圖5D的信號(hào)分辨率更好，來(lái)自亞甲基2～3相關(guān)及3～4相關(guān)的交叉峰也更明顯。比較圖5C與圖5F的PANSY 19F19FCOSY，譜窗縮小引起了相關(guān)峰在間接維度的折疊，除了5仍在譜窗內(nèi)未發(fā)生折疊外，6、7、8的相關(guān)峰均發(fā)生折疊至6′， 7′， 8′（8折疊兩次），圖5C中微弱的6～7 19F19F三鍵相關(guān)交叉峰在圖5F中由于折疊后避開(kāi)對(duì)角線峰的影響，變得清晰可見(jiàn)。在PANSY19F19FCOSY中觀測(cè)到5～7，6～8，5～6，6～7 CF2的遠(yuǎn)程相關(guān)。相關(guān)峰折疊后的辨認(rèn)可根據(jù)一維譜信號(hào)（對(duì)角線峰化學(xué)位移）與間接維譜窗比對(duì)。類(lèi)似技術(shù)被應(yīng)用于3DNMR尤其是1H13C15N類(lèi)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)解析核磁實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，可以提高間接維采樣效率，增加信號(hào)分辨率。

由此，本實(shí)驗(yàn)通過(guò)1H19F PANSYCOSY雙通道平行采集4，4，5，5，6，6，7，7，7九氟1庚醇的1H1H，19F19F相干信號(hào)，在1.5 h獲得了常規(guī)單通道檢測(cè)方法至少需要2.5 h才能得到的核磁數(shù)據(jù)，且利用間接維采樣譜窗的優(yōu)化，成功地提高了信號(hào)的靈敏度和分辨率，準(zhǔn)確歸屬了該模型分子各結(jié)構(gòu)單元的1H NMR，19F NMR化學(xué)位移。

4結(jié)論

提出一種新型核磁共振脈沖序列1H19F PANSYCOSY，在600 MHz Agilent Direct Drive Ⅱ 核磁波譜儀上，利用1H19F獨(dú)立調(diào)諧的HFX三共振探頭和雙接收器，首次實(shí)現(xiàn)了同時(shí)采集二維1H1H COSY和19F19F COSY核磁譜圖。以4，4，5，5，6，6，7，7，7九氟1庚醇為模型分子，發(fā)現(xiàn)其1.5 h的1H19F PANSYCOSY實(shí)驗(yàn)結(jié)果與總時(shí)間2.5 h的常規(guī)1H1H COSY和19F19F COSY實(shí)驗(yàn)結(jié)果信號(hào)分辨率和靈敏度相同。即1H19F PANSYCOSY可節(jié)省40%實(shí)驗(yàn)時(shí)間。由于1H19F PANSYCOSY實(shí)驗(yàn)中， 1H和19F共用COSY的直接和間接維采樣譜寬sw、sw1，但兩者核磁信號(hào)分布譜寬差異很大，實(shí)驗(yàn)時(shí)需要選擇合適的采樣譜寬。建議sw設(shè)置為適于19F譜寬，而sw1適于1H譜寬。19F19F COSY信號(hào)在較窄的間接維譜寬sw1中信號(hào)發(fā)生折疊，可利用對(duì)角線峰應(yīng)該出現(xiàn)的位置與譜窗關(guān)系對(duì)信號(hào)進(jìn)行復(fù)位歸屬。由此可提高間接維采樣效率，增加譜圖分辨率。

九氟1庚醇的（A）PANSYCOSY 1H1H相干信號(hào)1.0～4.5 ppm區(qū)域放大，來(lái)自B； （B）PANSYCOSY 1H1H相干信號(hào)全譜，sw=sw1=50 kHz； （C）PANSYCOSY 19F19F相干信號(hào)全譜，sw=sw1=50 kHz； （D）PANSYCOSY 1H1H相干信號(hào)1.0～4.5 ppm區(qū)域放大，來(lái)自E； （E）PANSYCOSY 1H1H相干信號(hào)全譜，sw=50 kHz，sw1=10 kHz； （F）PANSYCOSY 19F19F相干信號(hào)全譜，sw=50 kHz，sw1=10 kHz； （G）1H1H COSY全譜，sw=sw1=10 kHz； （H）19F19F COSY全譜，sw=sw1=50 kHz；（sw為直接采樣維譜寬，sw1為間接采樣維譜寬）。D/E/F圖的間接維采樣窗口為A/B/C圖的1/5，即B/C中灰色陰影區(qū)域。A/B/C圖和D/E/F圖分別來(lái)自兩個(gè)各用時(shí)1.5 h的PANSYCOSY實(shí)驗(yàn)，G和H分別用時(shí)1.25 h。由圖可見(jiàn)，獲得D/E/F的PANSYCOSY實(shí)驗(yàn)省時(shí)約40%（原總需2.5 h，現(xiàn)用時(shí)1.5 h），且其信號(hào)靈敏度和分辨率不低于同條件下常規(guī)COSY （G與H）。

Symbolm@@ 6 region； （E） PANSY1H1HCOSY full spectrum， sw=50 kHz， sw1=10 kHz； （F） PANSY19F19FCOSY full spectrum， sw=50 kHz， sw1=10 kHz； （G） 1H1H COSY full spectrum， sw=sw1=10 kHz； （H）19F19F COSY full spectrum， sw=sw1=50 kHz （sw is the spectra window of f2 dimension directly detected， sw1 is the spectra window of f1 dimension indirectly detected） of 4，4，5，5，6，6，7，7，7Nonafluoro1heptanol. The spectra of D/E/F were obtained with sw1 set to 1/5 of the A/B/C′s sw1， which is the grey region shown in spectra B and C. A/B/C and D/E/F were acquired by two PANSYCOSY experiments of 1.5 h each， while G and H each took 1.25 h. The PANSYCOSY experiment carried for D/E/F was proved to be well resolved and timesaving for both 1H1H and 19F19F correlation.

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AbstractA new pulse sequence was established to obtain the twodimensional NMR spectroscopy with parallel acquisition of 1H1H and 19F19F correlations （1H19F PANSYCOSY） using a 600 MHz broadband radio frequency probe as 1H and 19F receiver channels independently. This technique was illustrated with homonuclear COSY experiments on 4，4，5，5，6，6，7，7，7nonafluoro1heptanol， giving simultaneously 1H1H and 19F19F correlation spectra， which were later compared with the regular COSY spectra acquired under the same condition. The 1H19F PANSYCOSY data showed the same resolution and signal sensitivity as the regular 1H1H COSY and 19F19F COSY while saving 40% of the experiment time. In order to improve the resolution for 1H19F PANSYCOSY signals along the indirectly detection dimension， a narrow spectral window was set up in favor of the 1H chemical shifts range. The resulted 19F19F COSY signals were folded along the indirectly detection dimension and the signal resolution was improved.

KeywordsParallel acquisition； Nuclear magnetic resonance； 19F19F correlation spectroscopy

（Received 20 March 2015； accepted 15 May 2015）

This work was supported by the National Science Foundation of China （No. 21305098）

第五屆金屬組學(xué)國(guó)際研討會(huì)

由中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所和清華大學(xué)聯(lián)合主辦的“第五屆金屬組學(xué)國(guó)際研討會(huì)”（The 5th International Symposium on Metallomics）將于2015年9月9日至9月12日在北京召開(kāi)。會(huì)議主席為柴之芳院士（中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所）和張新榮教授（清華大學(xué)）。

金屬組學(xué)國(guó)際研討會(huì)是是國(guó)際上金屬組學(xué)研究領(lǐng)域最有影響力的學(xué)術(shù)會(huì)議，每?jī)赡暌粚?。在我?guó)舉辦這樣的學(xué)術(shù)研討會(huì)，將有利于進(jìn)一步提高我國(guó)在該領(lǐng)域的學(xué)術(shù)水平和國(guó)際地位。

會(huì)議將以金屬組學(xué)及相關(guān)研究領(lǐng)域?yàn)橹黝}，交流金屬在生物學(xué)和醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用，巖石圈和生物圈的金屬相互作用，生物學(xué)中的納米材料，分析方法學(xué)和分析儀器等方面的最新研究進(jìn)展。

論文投稿截止日期為2015年6月10日，摘要模板可在會(huì)議網(wǎng)站上（http：//metallomics.antpedia.com）下載。摘要投稿需電郵到會(huì)議組秘書(shū)處郵箱（metallomics2015@ihep.ac.cn），投稿成功后將會(huì)收到會(huì)議組的確認(rèn)郵件確認(rèn)。

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會(huì)議秘書(shū)： 李玉鋒博士， 王萌博士

會(huì)議郵箱： metallomics2015@ihep.ac.cn