JY T 007-1996 超导脉傅里叶变换核磁共振波谱方法通则.pdf

1、现代分析仪器分析方法通则超导脉冲傅里叶变换核磁共振谱方法通则JY /T 007 1996 General rules for superconducting pulse Fourier transform nuclear magnetic resonance spectrometry 1997-01-23发布1997-04-01实施z 前言本标准的编写格式和方法符合GB/Tl.-1993(标准化工作导则事l单元标准的起草与表述规则第1部分标准编写的基本规定)，GB/T1.4-88(标准化工作导则化学什析为法标准编写规定的要求。本标准附录A是提示的附草，本标准起草单位国家教育垂员会本际准主要起草

2、人z邵倩并目次1 范围川.(127) 2 走义. . (1 27) 3 方法原理- . (1 2fD 4 试剂和材料 . . (1 28) 5 仪器. . (山的6 样品 . (13川7 分析步骤.-. (13川8 分析结果的表述. . 札刊)9 安全憧意事项. . . (1 41) 附录A(提示的附录核磁共振实验中液体谱常用的筑代溶剂. (1 42) 超导脉冲傅里叶变换核磁共振谱方法通则General rules for superconducting pulse Fourier transform nuclear magnetic resonance spectrometry I 范围JY

3、 /T 007-1996 本i!则规定f用超导核磁共振谱仪作常规测试的般方法?并对在该领域使用的些最基本的定义以及佯品、洛剂相谱图作f说明，适用于不同场强的超导类型脉冲傅里叶变换核磁共振谱仪。2 定义2.1旋磁比(gyromagnetic ratio)Y 系核的磁短与其角动量P之比数值有正有负，是反映核的固有特性的常数之一。2. 2脉冲(pulse) 这里般专指矩形(方波)射频脉冲，脉冲的强弱同覆盖频谱的宽唔相关。2. 3 傅里叶变换(Fourier transform) 把时间函数转换成频率函数或其反过程的一种数学方法，此处是指通过计算机实现的快速傅里叶变换，简林FFT，做核磁测试时，把某样

4、得到的时域的FID(核自由感应衰蹲信号经过博里叶变换成为NMR频谱。2.4 分掉率(resolution) 指仪器对两条相邻共振峰分酵的能力E时H谱来说，用邻二氧苯做标样，测试仪器的分辑率。2.5 灵敏度(sensitivity) 仪器检测弱信号的能力，常用S/N表示。2.6 内锁，f锁。nternalIc 巾，external lock) 利用核磁共振色散信号按照磁场与射颇或共振频率成正比的关系，使工者联军起来，以保持磁场与频率相对关系的稳定，提供色散信号的物质可以与样品握在起(内锁).也可与样品分开放置外锁。2.7 匀场250 6样品6. 1 对样品的要求作结陶测试的样品希望是纯净的单组分

5、E做高分群谱的液体悻品应为对选定的榕剂有适当的溶解度且不与溶剂发生化学反应专做反应者除外)的物质。配好的试样静液应有较好的流动性高噩物且肢体除外。试样溶液中应没有悬浮的固体颗粒，特别不能有铁磁性沾污物。配好的试样榕液应有足够的体职忡5mm样品管内样晶体积应不小于0.45时，但Omm样品管内样品悻和且不小于1.8ml)。对于需作恃晴测试的样品，可根据具体测试内容结合主述要求综合考虑，样品的溶液应有较低的粘度，否则会降低谱峰的分群幕。样品用量应能保证必要的信唱比.6.2 液体样品的溶剂.&.妻比物以内锁方式测试时，把样品溶于m代试剂。?在代试剂中常含有该样品所测核的妻比物(町j用作标定化学位移的基

6、准).H.I!C谱常用的妻比物的化学位移值与谱线的多重性见附录A.z他核测试所用的妻比物应在谱图中撞明(如p以8S%HaP04的p峰。ppm为垂照，2Jf:a以lmo1/1NaCl埠。ppm为妻照等)。6.3 外标法130 JY IT 007-1996 用外锁方式工作日才，济剂中般应不吉待测核，若样品为液体，贝可直接用作试样。妻比物不与样品溶液混合，通常用主毛细管封装妻比物，肢入待测样溶液中同时进行测试。必要时根据体相融化率对所测值进行校正。校正公式为01=8，十(Xl-Xz)213(1 ) 这里l 校正的化学1i:移值, 观察到的化学位移值1 样品的体积磁化率足二垂比物的体积磁化率6. 4

7、固体样品妻比物这里介绍的几种妻比物井设经过权威部门的认可，只是根据文献中通常使用的标准列出吨以盘刚皖COHl町的工条llC峰29.50ppm和38.56ppm为参照。Z7Al以AICl， 6H，o中的AI峰Oppm为参照。l.Si以Q8M8中最低场的峰12.39ppm为妻照。;N以NH.N03中NH.t-中的;N峰Oppm为参照。p以85%H1P04里p峰Oppm为垂照。6. 5 制样6.5.1 液体样品采用适当罹度的样品榕液或破体样品，含内标或外标，样品溶液中应没有不溶物&气堪。妻比物在谱图中的峰高不宜太强B又I需作精密测试(如测定弛豫时间)的样品，按需要f用4循环冷冻法除氧。6.5.2 罔

8、悻样品除特珠情况件，固体NMR样品均为粉末样品，要求颗粒尽量小(至少小于100目以避免各向异性体块磁化率的影响)。曙角旋转(用17mm转子一般需o.aml(压紧样品.gj 200rnQ: -lg样品。固体宽谱般需30mg-19样品，视样品分子量大小及被测核特性而异。7 分析步骤7. 1 开机7. 2 检测前准备主要是指仪器分脾率与灵敏度的调整。将所测试的标样置入所造的探头，仔细匀场，按测试要求选择检查分辨率、灵敏度、线形、旋转边带等指标。7.3 工作是件的选择建立筑锁，仔细匀场，调用合适的脉冲程序及选择适当的检波为式。7.4 维谱测定7.4.1 常规H谱设定某样垂数B谱宽，某样数据点，顿率偏置

9、，脉冲宽度p累加次数和脉冲延迟等。执行来样罩加。将所得到的FID倍号进行数据处理z建立窗函数1FT变换F相位校正s基线校正井积分B作图，汀印妻数及作积分圈。图2为2丙基丙烯酸乙醋H谱的图例。7.4.2 H同核去搞谱在前置放大器上安装好同核去藕附件。131 JY /T 007 -1996 r 了丁 c (, -,-_ n 孔。;, pm 问22丙基丙烯酸乙酷的H谱调用同核击桐脉冲程序。用光标在搞合谱的相应位置定义去藕频率偏置。据祸告常数的大小选取去搞功率隅告常数大，需去搁功率大)。民余I司搞合谱。乙基苯H同核去精j苦的例子见阁3，扎I _L_ ppmR 7 $ 7一一一一一二:; 2 阁3乙摹苯

10、H同核去搞谱7.4.3 抑制溶剂峰调用预饱和程序或其它相应程序。把去搞器的偏置频率用光标设置在溶剂峰上。设置必要的妻数，例去桶功率，恢复延迟，去嗣器开启时间，空扫次数等。执行程序，若变换谱呈现抑制效果较差，可调节去桐功率等妻数e132 JY /T 007 -1996 抑制溶剂峰实验谱的例于见图E ;il:;7iJJ;丁JJJJJJJ!ll!lJJl:(ilt11飞T巳:1!:J:H, 2C!)() 11)(11) 图4溶于lO%D和90%H，()中煎糖水略抑制H谐7.4.4 常规13C谱(宽带异核去南探头应对H与C顿率分别调谐，获最佳匹配固定义去搞器偏置频率(需考虑所用的筑代榕剂，通常设在相应

11、的质子谱的中央h调整去搞器功率用键盘打入指令.选择宽带去藕方式。调节样品冷却空气施。防止由于去搞功率辐照，造成样品过执。选择合适的最样数据，累加，数据处理。看变换后的谱图，判断去搞效果。视情况改变去藕功亘在，直到满意为止。注由于各条谱线的NOE效果不同且弛豫时间T，可能相差较大，核的自旋数与谱峰强度不呈正出，所以谱图不作积分。溶于H/)廉糖的宽带异核去南11C谱的例于见图50LJJJJlii 二一一二叨8070刑川因5溶士H，O中藤糖的C宽带去祸蹭7.4.5 DEPT(D四ort!Ot由ssNuclei Enhancement by Polarzation Transfer)实验133 JY

12、/T 007-1996 该实验可对1叩CH3.-CH2斗H叶叫信号进行分类阳归属。具体步骤如下z将标样伊j榕在筑代丙隅溶液里的80%苯).仔细匀场，测定它的去搞道及观测道的90脉宽模入持f则样品，调谐摊头，仔细勾场(去精道对口，现测道对J:iC)o记4张常规的BB去搞llC苦，存入磁盘。调DEPT脉冲序列，分别设走去榈功率，去藕道900、1800脉宽，观测道90。、180脉宽，其中= l/JcHi Polarization)、魔角旋转谱(CP/MAS)(以金刚烧为例)踵角旋转部分同7.4.6节。7.4.7.1 按仪器说明书接上相应探头、电缆、插件.7.4.7.2 调谐探头观测道的s调谐13C核

13、发射机的高功率单元。使输入回路匹配。7.4.7.3 调谐探头去摘道的，调谐H发射机的高功率单元。使输入回路匹配.7.4.7.4调谐吨的前置放大器的滤波器，使在没有脉冲发射时噪声最大。再反复调谐C的探在谐振与匹配儿)JK( 寸十二60 40 20 ppm -1 -60 40 20 阳图7，为金刚统的CMAS谱国7b为合刚悦的c静态谱7.4.7.5 测去稠道的90四脉冲宽度z由于去榈通道发射机的死时间较t走，不能用观测通道常用的180脉冲宽度除以2的方法来确定90脉宽。需分别测定1800和3600脉宽，按下例求出90脉宽.例如:测得1800脉宽为8间.360。脉宽为15阳，则真正的90脉宽为8十(

14、2X815)J/24，5(，) 7.4.7.6 建立Hartmann-Hahn条件把日发射机输出通过滤波器与探头相联，调用主丑极化的脉冲程序。启动程序，逐步增加C的高功率放大器增益，使FIn信号最大，即最佳地满足Hartmann-Hahn条件a用C的FlD信号，再次匀场，然后果样、记谱。C固体高分辨CP/MAS谱的例子见图8.所用的样品与图7相同。丁一，- -，.-| 60 40 20 即m固8金刚统的cCP/MAS谱135 也007-1996 7. 5 二维谱测定在记取维)JMR谱前，总是先记录张该样品的维谱以确定所感兴趣部分的语宽。二维i替需按实验的要求定义在F，维与F，维的数字分辨率a实

15、验前，先选择一适当的脉冲程序快后定义F，和F，维数据的大小，这些数据应尽J能的小.因为不必要的数据点、分静率，全咱费很多果样时间、硬盘空间和数据处理时间。扫描次数应为最长相循环的整数倍。来样前常作几;大虚扫描，使记取数据前ii统达到果样稳态。两iX脉冲循环之间的延迟歪少应为l倍-2倍儿。否则尔仅会影响灵敏度，还会在F，维产生假信号最好用样品本身来测量900及180瞅宽然后选择谱的类型(例幅值谐、功率谱或相敏谱等。在采悻后，选择窗函数(例Sinebell等辑型在参鞋，必要的话，叮在F.维作填军处理。接着为变换、作图自7.5.1 同核二维J分解谱同核一维J分解谱的事本脉咋序列为主工t，t, _.

16、ACQ(t,); 2 224 置F，维(j维的谱宽包括最宽的多重线;最样变换后，作对称和倾斜处理，使得多重线呈现垂直TFz轴，在F，维茬又F藕合常数J，在F，维表示仕学位移S。图9为D-l!;赔高场部分同楠维J谱的例子。JY;T 1 也-b oI 。-fT一l上二p D 司除 唱JZW户们wbHM，。g D j) ，、1乎 4 , , 罔9D庶糖商场部分同楼H2DJi曾7.5.2 同核JSY(HomonuclearChemical Shift CorrE Jation Spectroscopy)谱I司核COpy谱用于建立自旋系统的连通性，即感封趣的是多重峰之间的关联p若在F，堆采用正主检波，则

17、应事先决定在实验中检测P型还是N型峰。二者的脉冲序列相同，只是相俑耳币同，故应选悻合适的做程序。因为所获的谱与自身相关.故常取F，与F.维的扫宽相等，调整点数使在FT后给出正方形的数据矩阵。所得的二维谱，其对角线显示常规(即维)谱，从较低左侧到较高右侧给出N型峰;从较高左侧到较低右侧给出P型峰。基本脉冲序列=中.-tj唁)军ACQ(t2) 选取数字分辨率的一般方法z因为感具趣的是各组多重峰之间的关联，而不在于区分单个136 JV /T 007-1996 L曾峰，故幅值与功率谱常取4Hz8Hz/点，相敏谱取2Hz4Hz/占。最样时间的确定COSYi昔的关键是在最少时间内在得检测某些锅台的谱图，最

18、样时1日取决于弛豫延迟与两个域的采悻时间。脉冲序列之间的弛豫噩迟通常取，3T，o取2次4次虚扫描建立果样稳志团在域的采悻时间等于或略小于Tl(T; 指与实测线宽相关的有效弛豫时间)，II域的采样时间即口)SY实验次数是构成COSY实验时间的关键，应由先叉峰的灵敏度且分畔率综什考虑决足。窗函数为增强分辨私，在幅值谱中一般用sinebeU。相敏诗f;1.)纯股收线裂，般用主互相梧的n俨bell, 3 2 1维诺在悻期间，有可能闵场的不均匀性或硬件的影响，而使变换后带来假信号，为了校lE这且畸形，草原OSY到理论上的对称性，故需作对称ft操作匀因j)且g19S丈丁的2D同核位移相关的HNMR谱J父4

19、峰建立了两个质于之间的连面H1,_, H. h飞Ny飞往，diFT，、RJ飞J1H叮()，M，-TJ二二-罔l195.k.朵亏的2D同核位移相j毛的H:MR普7.5.3 异核二维相关谱仪H-(恬Y)(Hetcfonudc(lr Chpmica! Shift Correllltion Spenro,Ht， t. Tr 2 -2-2-6, - 2 -62-R 13Ci -6, -i-6l-ACQ(t,l F，维的谱宽应包括所有含氧的碳的范因。F，维的谱宽取H谱宽。在保证谱峰不折叠的前提F.尽量取窄。头F二样时间。因c-H COSY只希望显示H谐的大慨道围，找到13C_1H相关的对应关单，因此一般瓦

20、维的分醉率取10Hz15Hz/点即可。137 JY/T 007-1996 1维JJ数据告的选取只斐保证能分开l吃、谱线即可，某样时11一般取为1，C楼的T，;回每个t，实验的呆样眈数，可通过做一次一维的DEPT实验，获得令人满意的信幢比的最少采样战散作为应取的依据。她豫延迟时阳l般取为.3T, (1日-固定延迟，选为.6.，= 二J(II般取.6.1= 3. 6ms -3. 8ms , 6. 0 l Z 窗函数为Slnbdl或格动300的sirttbelL + J 2p T 罔11均5雄(面)烧3，17制的2D1孟C-1H位蓓相关谱。因115-维俏)烧3.1，二酬的cH口J5Yii零7.5.4

21、 远程辅音异核位移相关谱(COJ山)(Correlation Spectroscopy via Long- Rang, C(Jupling) 远程捐合化学位移相关睛提供两键或大于两键的13C_1H藕告信息，建立lC_.JC间关联，甚至跃过氧、氨或其宫原子的官能回间的关联，成JJ推导结构、归属同碳原于、确定H(或取代基取向等立体结构分析以及解决那些由屏蔽效应难以解释的季碳归属问题的强有力工具。草本脉冲序列为138 , b -H 32山号)?AzJ、精H JHKHIu 11 , c-_/:=才川产二c:LMl. CH H, () 1 l 1 I 一一l什l俨1，1, 阉12听示样品的13c-;H

22、COLOC二维谱JV jT 007-1996 JC , 一(A-fl)一卒，一ACQCt，_),-, 2 2 - .-_ 参数选择基木1:I司L，C_lH COSy，只有两在除外，即6，和主7是对应予理程(-H偶合常教J川般取nJLR = 1 OHZ， =.)., -= 40ms50msc另F，维要包括季酷的谱宽。因12为所示样品的C(lLOC二维谐的例，7. 5. 5 同核J维交换谱或?JOEi曹KOSEY (2口Nlldear0￥erhauser s Effcns Spectroscopy) 矿同核之间的相关.若是由化学交换或交叉弛像传递的，得到的谱时Fh:维交换谱或NOE谱川)SEY的基

23、本脉冲序列为+ 周 主二-t旦 E ACQ(t2) 2 1 2 2 -2 NO、EY是非饱和实验.是瞬间NOE的二维实验是用2D苦的速度和分辨率，提供种确定化学主操相空间位置的有力方法。脉冲序列中血为棍告时间，通常由实验jl,# + 凡，匾峭、跑1罚、钱川u阳、飞IhnUJbn fbyh ddm 取 图13为所示化合物的H的NOSEY谱的例L对角线直维谱，偏离对角线的峰显示质F对的。飞吧rhauser增强，反映了甲基I与原子a，f. n 空间距离较短。图1:l 所示样品的1日的N弓EY消7 , 5.6 HMQC (Heteronudear Multple- Qllantum Coherence

24、)f.t 基本脉冲序列为。:1-1;1 r- l LL1l-4lTlU丁l二I./V它与传统的检测低灵敏的核(例JC:N)的异幢相关技术不同，在检测高灵敏的战(倒H或IF)的同时，显示异核之间的相关，且该实验所用的脉呻序别能消除键告到1ZC上的质子信号，留下键告到IjC的质子信号贡献于吨】H化学位移相关语。见图14，11 ) 1也巾Mfhph。阳，17 】与-R 一阳4 10二:)1川图143庚国的偶合HMQC谱139 JY /T 007-1996 7.5.7 HMBCCH时eronucleilT.1 ultiple Bond Correlation)法用于测定理程刊C连通特性，灵敏度较高，H

25、M皿:的脉冲序列如干 1 H pl p2 dl d2 : d6 dO 可-主13c 飞咀J阳t 、1 p3 p3 t, dO 2 王p3 其中d，为(t/z)的增量延迟取3J向d，为H的弛豫延迟取1.5s ld2 /)严二tBi相磁比强度的延迟，取3.45mSld.;均远再桐奇O/XH)的演化延迟.约50mo;，见图1507.5.8 棉度场加速- ._-_l1._一_，_d _. 、冒险. I 12ti . 3 I ),;0 )甸I SI 民rl 图15挝杆阑肤在DMSOd，的HMB(谱(Qradent生ccelerated)法在:维NMR实验里，利用棉度场加速法，就不需要相循环口J大大减少来

26、样时问，此怯好可选择特殊的相干转移通道，减少了对动态苗圃的要求回GA-)SY脉冲序同见图16。7.6 测定后的仪器检查140 007 1996 JY/T f一(. ) GJ !芒二二L二二mMm hd孙叫一川-wmk肌制机?飞W气仨Hr唱E口MZ 1 i!; ?i;:T F马L -气E乞二图16番木鳖碱缸CDCL，GA-COSY谱.实验时间为lOmin(相同样品的常规CSY谱，实验时间需lh38min)测定后应用标样x1仪器灵敏度且分醉率等主要指标再检测一改，以确认仪器工作在正常状击。升析结果的襄述.1 常规的NMR谱测试结果他学位移用ppm茬示，藕告常数J用H，为单位表示，弛豫时间T，、T.

27、用s为单位表示。8. 2 除特赚要求外，请宽的选择应能容纳样品的全部信号峰。8.3谱图中不应出现与样品无关的峰及折叠信号峰，若有杂质峰、溶剂峰，1JC.:E星峰和旋转边带等真他信号出现在谱图，应予以注明。8. 4 通常每张谱图应附有?在代榕剂、样品被度、温度、共振频率、谱宽、来样点数、罩加次数、脉宽、死时间、重复延迟和菌函数等测定参数。8 141 安全注意事项应妥善保管好低梯吉、有毒或易燃、易爆样品，实验室需注意电、水、气的安全n, JY /T 007- -1996 附萃A(提示的附录)名称HE1巳11三00t-士丁叫工;1 387751375 1 29l l II宽)筑代咄咬C,XN 1(宽)l(宽:、33 95 95 43 i1 123.:-1 I 3 142