19F NMR技术在蛋白质研究中的应用

因为¹⁹F核自身的特性,如自旋为1/2;丰度高(100%),具有与¹H相当的灵敏度;化学位移分布广且对环境敏感;绝大部分生物体内都不含¹⁹F因而无背景干扰等;¹⁹F NMR自诞生以来就成为非常有吸引力的研究手段. 现在,¹⁹F NMR已被广泛用于核磁共振成像、药物化学及生物大分子的研究,各个方面均有较多的相关文献综述. 该综述将集中讨论¹⁹F NMR在蛋白质研究中的应用,包括蛋白质¹⁹F标记方法,¹⁹F NMR在蛋白质结构、 动力学、蛋白质折叠、蛋白质与药物的相互作用及In-cell NMR中的应用.     

19F NMR化学位移经验公式的影响因素

化学位移是核磁共振技术的重要参数,目前对¹H NMR、¹³C NMR已提出一系列估算化学位移的经验公式,但¹⁹F NMR化学位移规律研究报道则较少,以δ=B+∑△i+C化学位移通式为基础,分析屏蔽常数对化学位移的作用,并针对¹⁹F原子,分析了氟的电子云密度、立体效应、溶剂效应、氢键、标准、浓度和温度等影响因素,对¹⁹F NMR化学位移经验公式的提出提供理论依据。     

氟苯类化合物19F NMR化学位移的计算

提出了计算氟苯类化合物¹⁹F NMR化学位移的公式：δ_cal（¹⁹F）=-113.5+Δo+Δm+Δp+C, 结合最小二乘法通过线性回归得到了20种取代基参数, 计算结果以160种氟苯类化合物的263个¹⁹F NMR化学位移数据为样本点作回归检验,置信度为99.5%,计算值与实验值的平均偏差为0.628,计算值与实验值的标准偏差为4.720,约有93.2%的¹⁹F NMR化学位移计算值的计算误差<7.0（相对误差<0.7%）.     

探测应答调控蛋白PhoBNF20D自由态中存在的Pre-Active构象

PhoB是PhoR/PhoB双组分信号转导系统（TCS）中的应答调控蛋白，来自大肠杆菌，可以参与环境中自由Pi的调控应答.PhoB拥有保守的磷酸化位点D53，当Mg²⁺存在时，会变成活性构象，但是其中的机理尚不清楚.目前已经有报道指出，自由态的应答调控蛋白存在少量的活性构象，而且它们和蛋白的激活过程相关，但是这种活性构象一般不稳定，很难观测到.本文以PhoB_N^F20D作为模型，¹H-¹⁵N HSQC和¹⁹F NMR谱图显示，自由态PhoB_N^F20D在溶液中存在pre-active构象，BeF₃^-可以稳定这种活性构象，而且Mg²⁺可以促进非活性构象到活性构象之间的转化，在BeF₃^-存在的情况下可以使PhoB_N^F20D形成完全的活性构象.同时我们利用Carr-Purcell-Meiboom-Gill（CPMG）弛豫弥散实验证明了PhoB_N^F20D存在两态交换.     

PAMAM树状大分子与5-氟尿嘧啶相互作用的NMR研究

本文利用多种核磁共振（NMR）技术研究了聚酰胺-胺树状大分子（PAMAM）与5-氟尿嘧啶（5-FU）在水溶液中的相互作用.¹H NMR化学位移滴定结果表明5-FU分子结合在PAMAM分子表面,¹³C NMR化学位移滴定分析结果表明5-FU分子通过氢键或疏水间相互作用进入到PAMAM的内部疏水空腔.¹H核和¹⁹F核自旋-晶格弛豫时间（T₁）的测定结果也说明了二者之间存在相互作用.NOESY实验进一步验证了5-FU分子进入到PAMAM分子的内部空腔.本研究为研究树状大分子和药物小分子的相互作用提供了系统的NMR分析方法.     

卤代苯和卤代萘磺化产物的1H NMR研究

研究了卤代苯和卤代萘磺化产物的¹H NMR分析方法.结合各产物有关质子的化学位移,偶合常数,分裂形式,积分高度可得到各种磺化产物的比例.讨论了双共振去偶合实验的具体应用,化学位移理论值的计算及其在质子谱峰归属中所起的作用,磺化产物¹H和¹⁹F的偶合分裂现象.首次报道了卤代芳香化合物多磺酸取代产物的¹H NMR数值.     

固体核磁共振技术在骨基生物材料研究中的应用

骨是人体的结构组织之一,又是重要的造血器官,它在支持和保护体内器官、贮存钙和磷、参与人体代谢和为肌肉提供附着等方面具有重要的作用,因此了解骨的微观结构对预防和治疗骨疾病有重要意义.由于骨形态多样化,无机和有机成分共存,而且骨样品对物理和化学处理十分敏感,因此对其研究存在许多实验困难.与其他表征技术相比,固体核磁共振（NMR）检测对骨样品不需要任何处理,不会破坏其自身结构,可以实现原位检测.另外,骨头中的许多元素（¹H、¹³C、³¹P、¹⁹F、⁴³Ca、²⁹Si、²⁵Mg和⁸⁷Sr）都是NMR可观察核,因此高分辨固体NMR技术是研究骨基生物材料的强有力工具.该文综述了近年来固体NMR技术在骨基生物材料研究中的应用进展.     

NMR方法在煤炭分析中的应用进展

简要介绍了核磁共振（NMR）方法在煤炭组成及热解过程分析中的应用. 目前用于煤炭分析的NMR方法主要包括固体NMR和液体NMR. 从检测手段来看,以¹³C NMR和¹H NMR方法较多,¹⁵N NMR, ¹⁹F NMR和³¹P NMR也在煤炭的分析中发挥了重要作用. 其中用于区分和选择性检测不同官能团的NMR谱编辑方法的发展, 进一步推进了NMR在煤炭化工中的应用.     

氨基酸合成方法研究-(XI)N-取代亚氨酸酯与芳醛缩合产物-去氢氨基酸衍生物的构型及其NMR研究

通过¹H NMR、NOE差谱和门控去偶¹³C NMR等的研究确定了新合成的五对α-去氢氨基酸衍生物的构型,并利用部分弛豫、APT ¹³C NMR二维碳氢相关谱及¹³C-¹⁹F偶合常数等对NMR谱线进行了归属.     

地塞米松棕榈酸酯的NMR数据解析

参考地塞米松在D₂O中检测的的¹H、¹⁹F NMR数据、棕榈酸的¹H、¹³C NMR标准图谱数据和Lindeman-Adams经验公式,对地塞米松棕榈酸酯进行了¹H和¹³C MNR检测,通过DEPT和¹H-¹H COSY、HMQC、HMBC等2D NMR技术对该化合物所有的¹H和¹³C NMR信号进行了全归属和详细解析.     

19F固体核磁共振技术研究膜蛋白相互作用的进展

固体核磁共振技术因其可实现细胞膜环境中的蛋白质结构研究而广受关注.¹⁹F元素由于灵敏度高、天然丰度高,无生物背景等优点,被广泛应用于生物核磁共振技术中.氟标固体核磁共振技术常被用于细胞膜中蛋白质的相互作用研究,如：抗菌肽与细胞膜的相互作用、聚合膜蛋白结构分析等.此篇综述介绍了常用的蛋白质氟标修饰的实验方法,总结了常用的¹⁹F生物固体核磁共振实验技术,以及介绍了应用¹⁹F固体核磁共振研究膜蛋白的成功案例.此外,此篇综述讨论了¹⁹F固体核磁共振技术在蛋白质研究中的局限性.     

29Si and 19F MAS NMR spectra of isolated 29Si(19F)2 and 29Si(19F)3 spin systems: experiments and simulations

We consider ²⁹Si and ¹⁹F MAS NMR spectra of isolated ²⁹Si(¹⁹F)₂ and ²⁹Si(¹⁹F)₃ spin systems in two organosilicon compounds of the type RR’SiF₂ and RSiF₃(R,R′=organic ligands). Experimental spectra are analysed by means of numerical simulations. It is found that the SiF₃ group in RSiF₃ is reorienting rapidly around the molecular Si–C bond direction in the solid state. The two ¹⁹F shielding tensors in RR’SiF₂ have strongly differing orientations relative to the two Si–F bond directions in the molecule. Possibilities and limitations of straightforward MAS NMR approaches for the full characterisation of ²⁹Si(¹⁹F)₂ and ²⁹Si(¹⁹F)₃ spin systems and other dipolar coupled two and three-spin systems are discussed.     

Short-range order and F ion diffusion inside the Pb1 − xAlxF2 + x solid solution Part II: Al NMR investigation and proposal of clustering process

A ²⁷Al nuclear magnetic resonance (NMR) investigation at room temperature of the Pb_{1 − x}Al_xF_{2 + x} (0 ≤ x ≤ 0.12) solid solution and of the ordered Pb₉Al₂F₂₄ phase is carried out. Two different types of aluminium ions are identified and their ratio is determined as a function of x. A clustering process based on the formation of column clusters, more and more extended when x increases, is proposed on the basis of results issued from the ¹⁹F (Part I) and ²⁷Al NMR investigations.     

1H NMR study of N(CH3)4H(ClF2CCOO)2

The proton spin–lattice relaxation times and ¹H NMR second moments were measured over a wide range of temperature. The results were compared with those of the ¹⁹F NMR relaxation that we obtained earlier. For both nuclear species, the evolution of the longitudinal magnetizations with time is observed to be strongly bi-exponential and were in good quantitative agreement with the cross-relaxation theory.     

Flourine-19 NMR spectroscopy and imaging investigations of myocardial perfusion and cardiac function

Fluorine-19 nuclear magnetic resonance images of rabbit hearts have been obtained with the administration of a fluorinated contrast compound. The use of fluorine-labeled compounds allows differences in tissue perfusion to be demonstrated between hearts with and without coronary artery ligation. In postischemic reperfusion studies, regional hypoperfusion is also demonstrated by ¹⁹F imaging. The results of in vivo rabbit studies show that ¹⁹F NMR can be used to monitor the rate of blood pool and extravascular space dilution of a single bolus injection of either a water soluble or emulsified fluorine-labeled agent.     

靶向新药吉非替尼的核磁共振波谱研究

应用1D、2D NMR实验技术（¹H NMR、¹³C NMR、DEPT、¹H-¹H COSY、¹H-¹³C HMQC、¹H-¹³C HMBC等）研究了靶向新药吉非替尼的结构,对其1H NMR和¹³C NMR谱峰作了全归属,并讨论了F原子对吉非替尼的¹H、¹³C NMR的影响.     

Concentration dependence of F nuclear magnetic resonance decay shapes and second moments in bone mineral

¹⁹F nuclear magnetic resonance (NMR) spin-echoes and free induction decays (FIDs) have been observed from samples of fluoridated trabecular canine bone powder, with fluoride concentrations ([F]) ranging from approximately 10 to 33 mg F/g Ca. Curve fitting of echo envelopes and FIDs was performed using a two-component model function, where one of the components incorporates the effects of one-dimensional dipolar coupling. This function provides a good match for both echo envelopes and FIDs. Estimates of the total second moment and its homonuclear (F–F coupling) component were obtained from the fitting procedure. Based on the second moment measurements, it is argued that ¹⁹F spins in bone mineral typically experience weaker heteronuclear dipolar coupling than those in the mineral hydroxyapatite (HAP), which is often considered to be a prototype for bone mineral.