CN105092629B - 一种测量氢‑氢j耦合常数的磁共振二维谱方法 - Google Patents
一种测量氢‑氢j耦合常数的磁共振二维谱方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105092629B CN105092629B CN201510473574.5A CN201510473574A CN105092629B CN 105092629 B CN105092629 B CN 105092629B CN 201510473574 A CN201510473574 A CN 201510473574A CN 105092629 B CN105092629 B CN 105092629B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- hydrogen
- degree
- pulse
- proton
- magnetic resonance
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)
Abstract
本发明公开了一种测量氢‑氢J耦合常数的磁共振二维谱方法，本发明的方法通过在90度激发脉冲后的一个固定时刻进行采样，且使用一个选择性激发需要分析的氢核的180度软脉冲随间接维演化时间的增加在激发脉冲和采样点之间进行移动，形成与需要分析的氢核相关的J耦合在二维谱间接维的演化，从而解析需要分析的氢核的耦合网络，并测量与其相关的所有J耦合常数，效果良好，且可靠性高。
Description
技术领域
本发明属于磁共振技术领域，具体涉及一种测量氢-氢J耦合常数的磁共振二维谱方法。
背景技术
自旋核和自旋核之间的相互作用是磁共振谱图中一个主要的信息，其在分子结构分析中具有重要的作用。其中，氢-氢间的三键J耦合，因为其耦合常数是由三键所形成的二面角确定的，所以被广泛用于分子构象的研究。然而，氢-氢之间耦合常数却常常因为狭窄的化学位移分布、复杂的裂峰模式以及较大的谱峰线宽而淹没在磁共振一维氢谱当中。法国的Nicolas Giraud提出一种空间编码的方法(Giraud N,Béguin L,Courtieu J,andMerlet D.Nuclear magnetic resonance using a spatial frequency encoding:application to J-edited spectroscopy along the sample,2010,122:3559-3562)可用于解析特定感兴趣氢原子的J耦合网络，并测量与该氢原子相关的所有J耦合常数，从而极大的方便了氢-氢J耦合常数的测量。这种方法存在一个缺点就是灵敏度低。其所使用空间编码技术只能利用到样品的部分信号(通常为样品完整信号的几十分之一)，在进行低浓度样品实验时就需要长时间的信号累加才能得到满意的谱图效果。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种测量氢-氢J耦合常数的磁共振二维谱方法。
本发明的具体技术方案如下：
一种测量氢-氢J耦合常数的磁共振二维谱方法，包括如下步骤：
(1)采集待测样品的磁共振一维氢谱；
(2)测量样品的90度硬脉冲宽度；
(3)确定需要分析的氢核；
(4)将所述需要分析的氢核的共振频率作为180度软脉冲的中心频率，设置180度软脉冲的作用时间，使180度软脉冲不会激发到所述需要分析的氢核以外的信号，并测量180度软脉冲的功率；
(5)使用步骤(2)测得的90度硬脉冲作为脉冲序列的激发脉冲；
(6)将采样点设置在上述激发脉冲后的一个固定时间Δ，该固定时间Δ必须设置在信号的有效横向弛豫时间内，在保证信号强度的前提下，Δ的值尽可能大，以提高谱图间接维的数字分辨率ν1，ν1＝1/t1max≥1/(2*Δ)，其中，ν1为谱图间接维的数字分辨率，t1max为间接维演化时间t1的最大值；
(7)设置二维谱两维的采样谱宽和采样点数：直接(F2)维的谱宽要覆盖待测样品所有的共振峰，采样点数应保证采集到的信号衰减完全；间接(F1)维的谱宽应大于待测样品中存在的最大的氢-氢J耦合常数，采样点数要保证t1max不超过Δ；
(8)进行二维实验，随间接维演化时间t1的变化，使用所测得的180度软脉冲，在激发脉冲和采样点之间进行移动，形成与需要分析的氢核相关的J耦合在t1的演化，并采集磁共振二维谱；
(9)分析实验结果，测量与所述需要分析的氢核相关的氢-氢J耦合常数。
在本发明的一个优选实施方案中，所述步骤(6)为：将采样点设置在上述激发脉冲后的一个固定时间Δ，并在该采样点之前施加一个与上述90度硬脉冲的功率相同的180度硬脉冲，用于重聚不均匀磁场对信号的散相作用。
在本发明的一个优选实施方案中，所述步骤(8)为：进行二维实验，随间接维演化时间t1的变化，使用所测得的180度软脉冲，在激发脉冲和采样点之间进行移动，，形成与需要分析的氢核相关的J耦合在t1的演化，同时在该180度软脉冲左右两边施加强度相同、方向相反的散相梯度对所述需要分析的氢核的本身的信号进行散相，并采集磁共振二维谱。
本发明的有益效果是：本发明的方法通过在90度激发脉冲后的一个固定时刻进行采样，且使用一个选择性激发需要分析的氢核的180度软脉冲随间接维演化时间的增加在激发脉冲和采样点之间进行移动，形成与需要分析的氢核相关的J耦合在二维谱间接维的演化，从而解析需要分析的氢核的耦合网络，并测量与其相关的所有J耦合常数，灵敏度高，效果良好，且可靠性高。
附图说明
图1为本发明实施例1中测量氢-氢J耦合常数的磁共振二维谱方法的脉冲序列图；
图2为本发明实施例1中薄荷醇的磁共振一维氢谱和平面分子结构式；
图3为本发明实施例1中分析6H(氢的序号见图2标注)的耦合网络和测量与6H相关的J耦合常数的磁共振二维谱；
图4为本发明实施例1中分析4H的耦合网络和测量与4H相关的J耦合常数的磁共振二维谱；
图5中，(a)为图2中与4H存在耦合关系的氢核的信号沿F1维的投影及所测得的耦合常数；(b)为用所测的耦合常数模拟的一个线宽为1Hz的多重峰；(c)为从薄荷醇一维氢谱中截取的4H的多重峰；
图6中：(a)为本发明实施例1中6H的耦合网络在薄荷醇立体结构式中的分布；(b)为本发明实施例1中4H的耦合网络在薄荷醇立体结构式中的分布。
具体实施方式
以下通过具体实施方式结合附图对本发明的技术方案进行进一步的说明和描述。
实施例1
本实施例使用配备三维梯度场的瓦里安Varian 500MHz磁共振仪器，样品为40mmol/L薄荷醇溶于氘代二甲基亚砜的溶液，使用的是测量氢-氢J耦合常数磁共振二维谱方法的脉冲序列，如图1所示。
(1)采集待测样品的磁共振一维氢谱，如图2所示；
(2)测量样品的90度硬脉冲宽度，为11.25μs；
(3)确定需要分析的氢核，本实施例将进行两组实验，分别以6H和4H作为需要分析的氢核，测量与6H和4H相关的所有氢-氢J耦合常数。6H和4H在薄荷醇一维氢谱中的位置已在图2中用虚线框进行标示；
(4)将所述需要分析的氢核的共振频率作为180度软脉冲的中心频率，设置180度软脉冲的作用时间，使180度软脉冲不会激发到所述需要分析的氢核以外的信号，并测量180度软脉冲的功率，本实施例中：
对于分析6H的实验，将6H的共振频率作为180软脉冲的激发中心，脉冲宽度为21ms(对应激发带宽约为70Hz)，测得的180度软脉冲功率为6dB，
对于分析4H的实验，将4H的共振频率作为180软脉冲的激发中心，脉冲宽度为21ms(对应激发带宽约为70Hz)，测得的180度软脉冲功率为6dB，；
(5)使用步骤(2)测得的90度硬脉冲作为脉冲序列的激发脉冲；
(6)将采样点设置在上述激发脉冲后的一个固定时间Δ，并在该采样点之前施加一个与上述90度硬脉冲的功率相同的180度硬脉冲，用于重聚不均匀磁场对信号的散相作用，该固定时间Δ必须设置在信号的有效横向弛豫时间内，在保证信号强度的前提下，Δ的值尽可能大，以提高谱图间接维的数字分辨率ν1，ν1＝1/t1max≥1/(2*Δ)，其中，ν1为谱图间接维的数字分辨率，t1max为间接维演化时间t1的最大值，本实施例中：
对于分析6H的实验，为保证信号强度，Δ值取为600ms；
对于分析4H的实验，为保证信号强度，Δ值取为400ms；
(7)设置二维谱两维的采样谱宽和采样点数：直接(F2)维的谱宽要覆盖样品所有的共振峰，采样点数应保证采集到的信号衰减完全；间接(F1)维的谱宽应大于样品中存在的最大的氢-氢J耦合常数，采样点数要保证t1max不超过Δ，本实施例中：
对于分析6H二维实验，设置间接(F1)维谱宽＝50Hz，直接(F2)维谱宽＝2500Hz；间接(F1)维采样点数＝60，直接(F2)维采样点数＝2048；
对于分析4H二维实验，设置间接(F1)维谱宽＝50Hz，直接(F2)维谱宽＝2500Hz；间接(F1)维采样点数＝40，直接(F2)维采样点数＝2048；
(8)进行二维实验，随间接维演化时间t1的变化，使用所测得的180度软脉冲，在激发脉冲和采样点之间进行移动，形成与需要分析的氢核相关的J耦合在t1的演化，同时在该180度软脉冲左右两边施加强度相同、方向相反的散相梯度对所述需要分析的氢核的本身的信号进行散相，并采集磁共振二维谱，对于分析6H和4H的两个二维实验，使用的是各自所测得的180软脉冲；
(9)分析实验结果，测量与所述需要分析的氢核相关的氢-氢J耦合常数。
对于分析6H的实验，所需实验时间为6分钟，得到的实验结果如图3所示。有图3我们可以看出6H跟1H，5aH和5bH之间存在J耦合关系，测得的J耦合常数分别为10.0，4.3和10.6Hz。
对于分析4H的实验，所需实验时间为4分钟，得到的实验结果如图4所示。有图4我们可以看出4H跟3aH，3bH，5aH，5bH和8H之间存在J耦合关系，测得的J耦合常数分别为3.7，12.0，3.4，11.5和6.4Hz。这些J耦合常数从薄荷醇的一维氢谱中是很难或者无法测得的。
对于图4中跟4H存在J耦合关系的谱峰，它们的F1维投影及跟4H间的J耦合常数有在图5(a)中给出。根据测得所有与4H相关的J耦合常数，本实施例模拟了一个线宽为1Hz的多重谱峰(图5(b))。可以发现模拟出来的多重峰跟一维谱中4H的多重峰(图5(c))基本一致。这可以说明所提出的二维谱方法在J耦合常数的测量上具有很高的可靠性。
对于所测得的6H和4H的J耦合网络，可以在图6不同角度的薄荷醇立体结构图中进行表示。
综上所述，本发明提供的一种用于测量复杂有机分子氢-氢J中耦合常数的磁共振二维谱方法，实验时间为分钟级别，所测得的J耦合常数具有很高的可靠性，将会在化合物结构分析中得到广泛的应用。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。
Claims (3)
1.一种测量氢-氢J耦合常数的磁共振二维谱方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)采集待测样品的磁共振一维氢谱；
(2)测量样品的90度硬脉冲宽度；
(3)确定需要分析的氢核；
(4)将所述需要分析的氢核的共振频率作为180度软脉冲的中心频率，设置180度软脉冲的作用时间，使180度软脉冲不会激发到所述需要分析的氢核以外的信号，并测量180度软脉冲的功率；
(5)使用步骤(2)测得的90度硬脉冲作为脉冲序列的激发脉冲；
(6)将采样点设置在上述激发脉冲后的一个固定时间Δ，该固定时间Δ必须设置在信号的有效横向弛豫时间内，在保证信号强度的前提下，Δ的值尽可能大，以提高谱图间接维的数字分辨率ν1，ν1＝1/t1max≥1/(2*Δ)，其中，ν1为谱图间接维的数字分辨率，t1max为间接维演化时间t1的最大值；
(7)设置二维谱两维的采样谱宽和采样点数：直接(F2)维的谱宽要覆盖待测样品所有的共振峰，采样点数应保证采集到的信号衰减完全；间接(F1)维的谱宽应大于待测样品中存在的最大的氢-氢J耦合常数，采样点数要保证t1max不超过Δ；
(8)进行二维实验，随间接维演化时间t1的变化，使用所测得的180度软脉冲，在激发脉冲和采样点之间进行移动，形成与需要分析的氢核相关的J耦合在t1的演化，并采集磁共振二维谱；
(9)分析实验结果，测量与所述需要分析的氢核相关的氢-氢J耦合常数。
2.如权利要求1所述的一种测量氢-氢J耦合常数的磁共振二维谱方法，其特征在于：所述步骤(6)为：将采样点设置在上述激发脉冲后的一个固定时间Δ，并在该采样点之前施加一个与上述90度硬脉冲的功率相同的180度硬脉冲，用于重聚不均匀磁场对信号的散相作用。
3.如权利要求1所述的一种测量氢-氢J耦合常数的磁共振二维谱方法，其特征在于：所述步骤(8)为：进行二维实验，随间接维演化时间t1的变化，使用所测得的180度软脉冲，在激发脉冲和采样点之间进行移动，形成与需要分析的氢核相关的J耦合在t1的演化，同时在该180度软脉冲左右两边施加强度相同、方向相反的散相梯度对所述需要分析的氢核的本身的信号进行散相，并采集磁共振二维谱。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510473574.5A CN105092629B (zh) | 2015-08-05 | 2015-08-05 | 一种测量氢‑氢j耦合常数的磁共振二维谱方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510473574.5A CN105092629B (zh) | 2015-08-05 | 2015-08-05 | 一种测量氢‑氢j耦合常数的磁共振二维谱方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105092629A CN105092629A (zh) | 2015-11-25 |
| CN105092629B true CN105092629B (zh) | 2017-04-05 |
Family
ID=54573541
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510473574.5A Expired - Fee Related CN105092629B (zh) | 2015-08-05 | 2015-08-05 | 一种测量氢‑氢j耦合常数的磁共振二维谱方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105092629B (zh) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106093099B (zh) * | 2016-06-06 | 2018-06-29 | 厦门大学 | 一种获得高分辨二维j分解谱的方法 |
| CN106706694B (zh) | 2017-01-13 | 2018-01-02 | 厦门大学 | 测量多个耦合网络的氢‑氢耦合常数的核磁共振多维谱方法 |
| CN106932426B (zh) * | 2017-03-22 | 2018-07-10 | 厦门大学 | 一种测量分子中所有氢-氢耦合常数的核磁共振方法 |
| CN107894436B (zh) * | 2017-10-30 | 2019-11-05 | 厦门大学 | 一种应用于不均匀磁场的快速二维j谱方法 |
| CN108169273B (zh) * | 2017-12-28 | 2020-04-21 | 厦门大学 | 实现纯吸收线型的二维磁共振单体素定域j分解谱方法 |
| CN108279392B (zh) * | 2018-01-09 | 2019-09-20 | 厦门大学 | 一种获得j偶合常数放大的谱图的核磁共振方法 |
| CN108732195B (zh) * | 2018-04-19 | 2019-07-30 | 厦门大学 | 一种高分辨率的测量氢-氢j偶合常数的核磁共振谱方法 |
| CN109187613B (zh) * | 2018-09-07 | 2019-10-18 | 厦门大学 | 一种测量特定氢核氢-氢耦合常数的核磁共振多维谱方法 |
| CN110456294B (zh) * | 2019-07-11 | 2020-07-31 | 厦门大学 | 一种提高核磁共振谱图分辨率的化学位移放大方法 |
| CN110672650B (zh) * | 2019-09-19 | 2020-12-18 | 厦门大学 | 高分辨率的测量偶合常数的二维j分解谱的核磁共振方法 |
| CN110940944B (zh) * | 2019-12-04 | 2020-11-10 | 厦门大学 | 基于深度学习的磁共振信号的去j耦合方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5034693A (en) * | 1989-03-04 | 1991-07-23 | U.S. Philips Corporation | Method for localized nuclear resonance spectroscopy and apparatus for carrying out the method |
| WO2006134558A2 (en) * | 2005-06-16 | 2006-12-21 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Low power decoupling for multi-nuclear spectroscopy |
| WO2007147685A1 (en) * | 2006-06-24 | 2007-12-27 | Forschungszentrum Jülich GmbH | Measurement of homonuclear j-couplings in ultralow magnetic fields by high-resolution nmr spectroscopy |
| CN103645453A (zh) * | 2013-12-23 | 2014-03-19 | 厦门大学 | 一种获取消除标量耦合调制的单体素一维定域谱的方法 |
| CN103885013A (zh) * | 2014-04-16 | 2014-06-25 | 厦门大学 | 一种不均匀磁场下获得核磁共振二维j分解谱的方法 |
| CN104237820A (zh) * | 2014-09-26 | 2014-12-24 | 厦门大学 | 一种单扫描获取磁共振二维j-分解谱的方法 |
-
2015
- 2015-08-05 CN CN201510473574.5A patent/CN105092629B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5034693A (en) * | 1989-03-04 | 1991-07-23 | U.S. Philips Corporation | Method for localized nuclear resonance spectroscopy and apparatus for carrying out the method |
| WO2006134558A2 (en) * | 2005-06-16 | 2006-12-21 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Low power decoupling for multi-nuclear spectroscopy |
| WO2007147685A1 (en) * | 2006-06-24 | 2007-12-27 | Forschungszentrum Jülich GmbH | Measurement of homonuclear j-couplings in ultralow magnetic fields by high-resolution nmr spectroscopy |
| CN103645453A (zh) * | 2013-12-23 | 2014-03-19 | 厦门大学 | 一种获取消除标量耦合调制的单体素一维定域谱的方法 |
| CN103885013A (zh) * | 2014-04-16 | 2014-06-25 | 厦门大学 | 一种不均匀磁场下获得核磁共振二维j分解谱的方法 |
| CN104237820A (zh) * | 2014-09-26 | 2014-12-24 | 厦门大学 | 一种单扫描获取磁共振二维j-分解谱的方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| l3C-1H Spin-coupling constants in carbohydrates:magnitude and sign determinations via 2D NMR methods;Anthony et al.;《Carbohydrate Research》;19940617;第259卷(第2期);277-282 * |
| 二维核磁共振谱解析及其应用;王宏钧 等;《光谱实验室》;19940731;第11卷(第4期);3-82 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN105092629A (zh) | 2015-11-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105092629B (zh) | 一种测量氢‑氢j耦合常数的磁共振二维谱方法 | |
| Lake et al. | Multispinon continua at zero and finite temperature in a near-ideal Heisenberg chain | |
| CN106706694B (zh) | 测量多个耦合网络的氢‑氢耦合常数的核磁共振多维谱方法 | |
| Blumich et al. | Noninvasive testing of art and cultural heritage by mobile NMR | |
| CN107015181A (zh) | 一种在不均匀磁场下测量质子纵向弛豫时间的方法 | |
| CN106841270B (zh) | 一种获得核磁共振二维相敏j谱的方法 | |
| CN105158289B (zh) | 一种用于生物组织的核磁共振检测方法 | |
| CN109187613B (zh) | 一种测量特定氢核氢-氢耦合常数的核磁共振多维谱方法 | |
| CN104237820B (zh) | 一种单扫描获取磁共振二维j‑分解谱的方法 | |
| Drobnak et al. | Interplay of t→ bW decay and Bd, s–B¯ d, s mixing in Minimal Flavor Violating Models | |
| CN104453874A (zh) | 一种基于核磁共振的砂砾岩储层含油饱和度的计算方法 | |
| CN106199474B (zh) | 一种低场核磁共振二维谱反演算法 | |
| CN105404128B (zh) | 多帧相移数字全息方法及装置 | |
| CN107144591A (zh) | 一种测量独立同核自旋对间接偶合模式的方法 | |
| Zolotarev et al. | Scanning SR-XRF beamline for analysis of bottom sediments | |
| CN103675801A (zh) | 基于量子纠缠光的导航测距系统及其实现方法 | |
| CN103645453B (zh) | 一种获取消除标量耦合调制的单体素一维定域谱的方法 | |
| CN103393410B (zh) | 一种基于交替迭代运算的荧光分子断层成像重建方法 | |
| CN106932426B (zh) | 一种测量分子中所有氢-氢耦合常数的核磁共振方法 | |
| Marquardt et al. | Quantum reconstruction of an intense polarization squeezed optical state | |
| Chaube et al. | Distributed fiber-optic sensor for dynamic strain measurement | |
| Rosenkranz et al. | Corelli: Efficient single crystal diffraction with elastic discrimination | |
| CN104155621B (zh) | 一种准确测量静磁场b0分布的方法 | |
| CN108169273A (zh) | 实现纯吸收线型的二维磁共振单体素定域j分解谱方法 | |
| WO2019061995A1 (zh) | 基于叠加式傅里叶变换的波谱学和成像方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20170405 Termination date: 20210805 |