13C
13C-1H
70
80
HMQC of Sucrose in D2O
ppm 5 4
90
ppm
HMQC实例:
HMBC
Each proton-carbon pair has a single crosspeak. 13C nuclei that have diasteriotopic protons have two correlations (some of these crosspeak pairs are boxed in the spectrum below).
Recovery time:
四.应用举例:
1. 一化合物的分子式为 C7H9NO2, 所有 图谱如下,试推出结构.
活泼H
羰基 C
3
2 1
4
5
4
3 2 1
1 2
3
4
5
HMBC实例:
C5 C2
C1
CO
HMBC 可高灵敏度地检测到13C-1H远程耦合 （2JCH，3JCH）, 因此可得到有关季碳的结构信息 及被杂原子切断的1H耦合系统之间的结构信息。
三. Nomenclature
PFG: GS: GRASP: GE: 脉冲梯度场(Pulsed Field Gradients) 梯度场选择(Gradient Selected) 梯度增速光谱学(Gradient Accelerated Spectroscopy) 梯度场增强(Gradient Enhanced) 梯度脉冲后,线圈恢复时间 (Settling time after a gradient pulse).
虽然 2D-NMR 有多种形式，但二维核磁共振实验的 脉冲序列根据其时间轴可分为3或4个时期： 即预备期、发展期（演化期）、混合期和检测期
二维的主要类型
1）J分辨谱 （J resolved spectroscopy） 将决定波谱共振位置的两个参数即化学位移和J 耦合分开. 2）化学位移相关谱 同核相关谱 (chemical shift correlation spectroscopy) 异核相关谱 将相互耦合的核、或具有化学交换的核、或有 相互弛豫的核相关联. 3）多量子谱 （multiple quantum spectroscopy） 检测和应用多量子跃迁
COSY, RELAY, ECOSY
TOCSY 2D-INADEQUATE
2）通过空间
NOESY ROESY (Rotation-frame
Overhauser Effect Spectroscopy)
1.2D COSY(Correlated Spectroscopy)
H N H
C C H
HO C
二: J分辨谱分类
(一) 同核J分辨谱 Homonuclear J resolved spectroscopy
(二) 异核J分辨谱
Heteronuclear J resolved spectroscopy
H4 H1 H5
二: 化学位移相关谱分类
(chemical shift correlation spectroscopy)
2D NMR的诞生:
1)自旋核调控脉冲技术 2）自旋核特性的理论发展 3）计算机技术的快速发展 4）超导磁体的发展 1971年Jeener首先提出了二维核磁共振的概念 1991年Ernst 教授因对脉冲傅里叶变换核磁共 振技术和二维核磁共振技术发展的贡献获得诺贝 尔化学奖。
2D NMR: 是 两 个 独 立 频 率 变 量 的 信 号 函 数 ， 常 为 f(w1,w2)。采用不同的脉冲序列技术，得到图谱中一 个坐标表示化学位移，另外一个坐标表示耦合常数， 或另外一个坐标表示同核或异核化学位移，这类核磁 图谱称为二维核磁共振谱。
H N H
C C H
HO C
H N H
C C H
HO C
correlate nuclei through space (distance<0.5nm)
NOESY 实例1:
Noesy的交叉峰表示原
子相互在空间上相邻. 其强度可用来估算原 子间距并以此推断分 子的空间结构.
NOESY的谱图特征类似于COSY，一维谱中出 现NOE的两个峰在二维谱中显示交叉峰。 NOESY可以在一张谱图上描述出分子之间的 空间关系。
HMQC是将信号的振幅及相位分别依13C化学位移及1H间 的同核化学耦合信息调制，并通过直接检测调制后的1H信 号，获得13C-1H化学位移相关数据。它提供的信息及谱图 与1H-13C COSY 完全相同—得到的是直接相连的13C与1H之 间的耦合关系，不能得到季碳的结构信息。
C-H异核相关谱给出碳氢的偶合关系实例1:
a b c
1
2 3 4 5
e
对角线峰
5 4 3 2
C交叉峰s
1 0
d
1H-1H COSY谱 实例:
DQF-COSY Spectra of a protein segment (22 aa )
2. NOESY—空间相关谱 (Nuclear Overhauser Effect Spectroscopy)
1. HMQC (Heteronuclear Multiple Quantum Correlation)
氢检测的异核多量子相关谱
The HMQC experiment provides correlation between protons and their attached heteronuclei through the heteronuclear scalar coupling.
13C
0
1
2 1H
3
4
5
100
80
60
40
20
0
C-H异核相关谱给出碳氢的偶合关系-HMQC 实例2:
异核相关谱可通过观测碳 (1H-13C Hetcor) 或观测氢 (HMQC, HSQC). 观测氢的 实验也称做反相实验.
1H
60
HSQC: Heteronuclear Single Quantum Correlation
ppm 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9
2.4
2.0 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 ppm
2.2
2.0
1.8
1.6
1.4
1ห้องสมุดไป่ตู้2
ppm
2.4
2.2
2.0
1.8
1.6
1.4
1.2
1.0
1D NMR:横坐标同时表示化学位移和耦合常数两种 不同的核磁共振参数。共振信号是一个频率的函 数，常为f(w)
Cross peaks exist in the 2-D COSY spectrum where there is spin-spin coupling between hydrogens.
1H-1H
COSY谱 实例:
0
d e
c
b
a
2D COSY 谱中,交 叉峰 f1=a, f2=d 表明a与b有自旋自旋偶合作用.投 影图将给出一般的 氢谱
2: HMBC
(Heteronuclear Multiple Bond Correlation)
The HMBC experiment detects long range coupling between proton and carbon (two or three bonds away) with great sensitivity.
H-detected HMQC, HSQC, HMBC,
H-detected (Inverse Mode)—反相模式

Low-gamma low-sensitivity X nuclei when limited amount of material is available, the direct detection of Carbon-13 can be almost impossible High-sensitive protons Basic idea: detection of 1H spectra during t2 - the detection time; the X chemical shift is detected during t1 - the evolution time.
3. TOCSY—全相关谱 (Total Correlation Spectroscopy)
也称HOHAHA (homonuclear Hartmann-Hahn spectroscopy)
(二) 异核相关谱
异核相关谱—两种模式
X-detected 13C-1H COSY HETeronuclear CORrelation COLOC: COrrelation of LOng range Coupling Heteronuclear Proton Relay 1D and 2D INADEQUATE
(一) 同核相关谱 Homonuclear correlation spectroscopy
(二) 异核相关谱 Heteronuclear correlation spectroscopy
(一). 同核相关谱
1) 通过化学键
COSY
magnitude COSY, phase sensitive COSY, DQF(MQF)-
5
4
fb
3
2
fc
Hb Ha
1
fa
0
Hc
0
1
2
3
4
5
NOESY实例2:
ppm
Noesy 经常被用来确