高分辨率核磁共振纯化学位移谱新方法及其应用

核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance,NMR）以无辐射、非入侵、高分辨率及信息丰富等特点被广泛应用在化学、生物、医药、材料等领域.纯化学位移技术,因其能大幅提高NMR重叠谱图分辨率的优良特性,近年来逐渐成为NMR领域的研究热点.本文结合作者所在团队在纯化学位移新技术及其应用研究的基础上,评述了纯化学位移技术的发展现状,及其机遇与挑战.     

纯位移核磁共振氢谱及其应用

J耦合引起的核磁共振(NMR)信号多重裂分的数目和耦合常数反映了磁性原子核之间的化学键数目和空间位置信息,是研究分子结构的重要依据之一.但是当分子中磁性原子核数目增加时,NMR谱图特别是一维核磁共振氢谱(1D ~1H NMR)中,J耦合所致的多重裂分造成谱图重叠,严重干扰结构指认和定量分析.利用纯位移(亦称宽带同核去耦)~1H NMR谱图可以消除J耦合效应(即将相邻质子间耦合所引起的多重裂分融合成一个单峰),得到与去耦碳谱相似的、只含化学位移信息的谱图.该文首先介绍了三种最受关注的获取纯位移核磁共振氢谱技术——BIRD、ZS和PSYCHE的基本原理,随后综述了纯位移~1H NMR谱图的典型应用.     

脉冲核磁共振测定化学位移的实验

针对高校物理实验中近代物理开设不足之处,提出了开设脉冲核磁共振测定化学位移的实验,根据设定的实验方案,测量并计算出二甲苯的化学位移,实现了由理论向应用转化的初步探索。     

基于最大隶属原则的核磁共振波谱模糊识别

介绍了基于最大隶属原则的核磁共振(NMR)波谱模糊识别原理与方法. 提出了关于核磁共振波谱模糊集合的概念,并给出了相应的隶属函数. 通过建立标准谱数据库和相应的模糊识别算法,实现了核磁共振波谱的快速自动定性分析. 对苯酚、邻苯二酚、间苯二酚及对苯二酚4种化合物及其11种混合物样品的¹H NMR谱进行了定性分析. 结果表明,在粗略找峰和隶属度阈值在0.45~0.85之间较大范围内取值的情况下,方法均给出了准确的识别结果.     

核磁共振波谱研究氟化膦配体及其金属配合物的氟谱化学位移

研究了氟化膦类系列配位体(GPF₂:G=F,Et₂N,Me₂N,C₅H₁₀N,nPrO,PhO,neoPnO,2,5-diMePh,isoPr,etc.)及其与金属镍₍₀₎铜_(I)钼₍₀₎金_(I)形成的配合物的核磁共振氟谱化学位移的定量分子建模,发现了其中的一些有用规律.     

神经网络用于核磁共振碳谱的研究：烷烃的化学位移和CSS与分子矩边…

系统研究了核磁共振碳谱及其化学位移规律性，提出了一种新的分子图论参数：分子距离－边数矢量（λ矢量），并发现它与烷烃的＾１３Ｃ ＮＭＲ有良好的相关性，进一步用神经网络改进反传算法进行准确估计与定量预测，结果良好。     

核磁共振碳谱的研究：烷烃分子的化学位移δ与原子距边…

系统研究了核磁共振碳谱及其化学位移规律性，并提出了一种新的分子图论参数：原子距离－边数矢量，并发现它与烷烃的１３－ＣＮＭＲ有良好的相关性。     

核磁共振波谱研究氟化膦配体及其金属配合物的氟谱化学位移

研究了氟化膦类系列配位体（ＧＰＦ２：Ｇ＝Ｆ，Ｅｔ２Ｎ，Ｍｅ２Ｎ，Ｃ５Ｈ１０Ｎ，ｎＰｒＯ，ＰｈＯ，ｎｅｏＰｎＯ，２，５ｄｉＭｅＰｈ，ｉｓｏＰｒ，ｅｔｃ．）及其与金属镍（０）铜（Ｉ）钼（０）金（Ｉ）形成的配合物的核磁共振氟谱化学位移的定量分子建模，发现了其中的一些有用规律．     

蛋白质分子核磁共振谱峰的特性及其化学位移归属

尽可能完全、准确地归属蛋白质分子的核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance,NMR）谱峰,是解析可信赖、高质量的蛋白质三维空间溶液结构的首要条件．自动归属软件的开发和应用,已经方便并加快了蛋白质分子核磁共振谱峰的归属进程．然而,对蛋白质核磁共振研究领域的新手来说,因为缺乏对蛋白质分子的核磁共振谱峰特性的系统认识而可能发生对自动归属结果的错误指认或指认不完全,从而导致蛋白质结构解析的错误或偏差．该文针对蛋白质分子中的核磁共振谱峰特性,比如同位素效应和立体异构等,结合具体的蛋白质分子的核磁共振实验图谱,进行了较为详尽的论述,期望对从事蛋白质核磁共振的研究者在理解蛋白质分子的核磁共振谱峰特性及其归属方面有所裨益．     

几种叔丁墓酚化合物的核磁共振研究

研究了11种叔丁基酚化合物的化学位移和偶合常数,并讨论了影响因素.     

用于测量J偶合常数的同时多层选择性恒时J分解谱的方法

标量偶合是核磁共振（NMR）波谱的一个重要参数.其中氢-氢偶合能提供关于分子结构的有用信息.但是,在复杂的偶合网络中解析出氢-氢偶合常数（J_H-H）较为困难.本文提出了一种基于空间编码选择性恒时演化的测量J_H-H的方法,利用一次实验就能解析分子中所有氢核的偶合网络,并测量J_H-H.该方法被称为同时多层选择性恒时J分解谱（SMS-SECTJRES）.它结合空间编码梯度和选择性恒时演化,并利用平面回波谱成像（EPSI）采样模块,从不同的空间位置提取出对应不同氢核偶合网络的J分解谱,促进了NMR技术在分子结构解析中的进一步应用.     

基于哈德曼编码的新型高分辨定域谱

核磁共振（NMR）技术作为一种非植入无损伤的检测技术,已经广泛应用于化学、生物和医学等领域.本文基于哈德曼（Hadamard）编码的分子间单量子相干（iSQC）技术提出了一种新的序列,首先从理论上对该序列进行了简要的分析并阐明其原理,然后用套管模型实验和脑模型实验验证该序列在不均匀磁场下准确定域和快速获取高分辨谱的能力.实验表明,该序列在不均匀磁场下可以快速获取高分辨定域谱,同时抑制溶剂峰信号,具备一定的应用价值.     

季戊四醇硬脂酸酯同系物的结构解析

通过多种核磁共振（NMR）技术（包括¹H NMR、定量¹³C NMR、DEPT135、¹H-¹H COSY、¹H-¹H NOESY、¹H-¹³C HSQC和¹H-¹³C HMBC）技术,对季戊四醇硬脂酸酯润滑剂的组成进行了表征.结果表明：该润滑剂主要成分是单季戊四醇四硬脂酸酯,同时还含有少量的单季戊四醇三硬脂酸酯、单季戊四醇双硬脂酸酯、双季戊四醇硬脂酸酯和三季戊四醇硬脂酸酯,以及微量的多季戊四醇硬脂酸酯.     

核磁共振技术在生物组织中的应用

在生物组织内部存在大量的生化、生理反应以及分子的扩散运动,它们相互独立, 又相互关联,共同构成一个生化反应网络. 在病理条件下,某些生化反应过程会发生改变,代谢中间体可能会出现质和量的变化. 核磁共振 (NMR)可以对这些过程的研究提供非常有用的信息. 目前,有3种核磁共振波谱技术可以用于生物组织的研究：① 活体组织定域波谱技术;② 生物组织提取物的液体高分辨核磁共振技术;③ 离体组织的高分辨魔角旋转技术. 这些方法各有优劣,互为补充. 介绍了在生物组织的NMR研究方面的最新进展.     

Conceptual Design Study of a Novel Gyrotron for NMR/DNP Spectroscopy

In this paper we present some initial results from a conceptual design study focused on the development of a novel frequency tunable gyrotron for nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy with signal enhancement based on the utilization of high field radiation and dynamic nuclear polarization (DNP) technique. The first variants of both the electron optical system and the resonant cavity which have been designed aiming continuous frequency tunability in a broad frequency band are presented and discussed. The selected method for frequency tunability is based on the excitation of higher order axial modes and smooth transition between them. It was selected after a critical examination of the known theoretical and practical results related to the frequency control in gyrotrons. It is believed that the current conceptual design is an appropriate basis for development of the next (optimized) design which will include also a detailed design of other components (mode converter, output window etc.) and magnetic circuit (superconducting magnet and supplementary solenoids) as well as for the overall mechanical design and fabrication of the prospective gyrotron.     

不均匀场下基于分子间双量子相干核磁共振技术的果肉检测

核磁共振（NMR）谱图可在不破坏生物样品的状态下提供组织成分组成及其含量的信息,已被广泛应用于生物、医学和食品检测等领域.NMR谱图分辨率越高,提供的与组织成分相关的信息越丰富、越准确,也越有利于未知成分的定性和定量分析.传统的高分辨NMR谱图通常要在均匀磁场下采集.但在实际应用中,均匀的磁场较难获得.这就使得我们采集的NMR谱图的分辨率,以及由此获得的生物组织成分组成和含量等信息的准确性受到影响.源于远程偶极相互作用的分子间双量子相干（iDQC）技术对磁场均匀度不敏感,可在不均匀场下获得高分辨率NMR谱图.本文采用基于iDQC技术的IDEAL-Ⅱ序列对甲基丙烯酸丁酯、蕃茄和西瓜三种样品进行了NMR实验,结果证明基于iDQC技术在不均匀场下获得水果的高分辨NMR谱图是可行的,这对食品科学以及食品检测具有积极的意义.     

基于咔唑-靛红双-硫代碳酰腙衍生物的NMR研究

采用多种核磁共振（NMR）技术（包括¹H NMR、¹³C NMR、¹H-¹H COSY、¹H-¹³C HSQC、¹H-¹³C HMBC），对基于咔唑-靛红双-硫代碳酰腙新型衍生物2，即1-[（3Z）-2-氧代吲哚-3-亚基]-5-[（9-己基-3-咔唑基）亚基]硫代碳酰腙的¹H和¹³C NMR信号进行了全归属，确定了其结构．     

取代基效应对二芳基硝酮CH=N(O)桥基1H NMR化学位移的影响

合成一系列取代二芳基硝酮XArCH=N（O）ArY化合物,测定其核磁共振氢谱（¹H NMR）,指认出桥基CH=N（O）上质子的化学位移δH[CH=N（O）],定量研究取代基效应对δH[CH=N（O）]的影响.得到一个4参数定量方程,标准偏差（S）为0.020,较好地表达了δH[CH=N（O）]的变化规律.结果表明,该类化合物的δH[CH=N（O）]主要受4个因素影响：X基团的场/诱导效应[σ_F（X）];Y基团的共轭效应[σ_R（X）];基团X和Y之间的特殊交叉作用（Δσ²）;以及基团X和O^-之间的特殊交叉作用[Δσ²_（X-O^-）].其中,Δσ²_（X-O^-）对δ_{H[CH=N（O）]}变化的贡献超过70%.通过δH[CH=N（O）]与二芳基希夫碱XArCH=NArY桥基CH=N上质子化学位移的δH（CH=N）比较发现,这两类化合物桥基上质子的化学位移之间没有良好的线性关系.因而,在应用NMR谱图解析有机化合物分子结构时,不能简单地用δH（CH=N）的变化去类比δ_{H[CH=N（O）]}的变化.