Assigning Estradiol - Practical Case

简介

核磁共振波谱由峰值构成，峰值被视为信息的基本单位。峰值又是由跃迁形成的。跃迁是量子力学系统中与从一个能级跃迁到另一个能级相关的观测值。一个 NMR 峰可由一个或多个跃迁构成，而且很多跃迁往往会坍缩在一个峰中，无法分辨。

NMR 峰可归类为所谓的多重峰：从广义上讲，多重峰可定义为可归属于某一特定自旋的一组峰（注：在强耦合自旋系统中，存在所谓的组合线，不再能归属于任何一个出现的原子核）。因此，多重线可以是一个单一的转变，也可以是一个单一的峰值（由一个或多个转变组成），还可以是一组峰值，这些峰值是由于所分配的自旋（或原子核）与其他粒子的相互作用（如标量耦合或偶极耦合）而产生的。

赋值_图 1

由于实际原因，在小分子的情况下，nmr赋值是从分子原子（如1h 或 13c 原子）到多谱点，而不是单个峰或甚至是跃迁（注：跃迁赋值在过去的 nmr 自旋拟合软件包中很流行，如遵循 laocoon 方法的软件包）。

在以前的 Mnova 版本中，多重谱的概念仅适用于一维波谱，而二维波谱的赋值必须针对峰值、积分或特定波谱区域。第 14 版及更高版本填补了这一空白，多谱点可同时用于一维和二维波谱。虽然仍可使用其他 NMR 元素（如峰值、积分），但强烈建议在分配一维和二维波谱时始终使用多重谱。

下面描述的功能已在此 Mnova文档中进行了说明

1D 分配

有几种工作流程可用于为 1H（和 13C）NMR 波谱分配分子，即

1）自动赋值：虽然这种方法通常可实现大于 85% 的正确赋值，但通常需要纠正一些潜在的错误赋值。无论如何，分子中的质子将被分配到波谱中的一维多重谱上

2）首先运行自动多重分析（Automatic Multiplet Analysis），以便首先自动生成多重。然后，编辑（如删除或添加）任何不需要或缺少的多重。最后，进入手动赋值模式（如快捷键：按键盘上的 A 或 a 键）并添加赋值。

1) 自动多重分析	2) 手动赋值

3) 您也可以逐个手动创建多重。Mnova 14 引入了一种快速方法：一旦程序进入手动多重模式（如按下 J 键后），当鼠标悬停在频谱上时，程序将高亮显示相应的多重。如果您对该建议感到满意，只需点击一下，程序就会创建多路复用。当然，您也可以按照 Mnova 旧版本中使用的相同程序手动定义多重区域。

1) 在手动多重分析中，如果建议的多重没有问题，请点击左键。	2) 进入赋值模式并添加相应赋值

4)	第 3) 点中的两个步骤可在手动赋值模式下直接执行。进入该模式后，当鼠标悬停在波谱上时，程序会高亮显示一个暂定多重。只需左键单击即可创建，然后对分子进行赋值。或者，您也可以直接从分子开始赋值，然后选择波谱中高亮显示的多重。

1) 在本示例中，当处于赋值模式时，首先在分子中选中原子 4，然后将鼠标移至波谱附近，这样一个多重元素就被高亮显示出来。只需左键单击，程序就会创建相应的赋值

注：对于 3 号和 4 号点，程序会在后台创建一个多重子列表。虽然这一过程的计算效率很高，但当频谱有很多峰值时，这一过程可能需要几秒钟。因此，在输入手动多体分析赋值时，可能会出现一个等待光标，表明程序正在进行一些计算。这些计算是在一个单独的线程中进行的，因此 Mnova 用户界面仍可正常响应。

二维赋值

这可能是 Mnova 14 中引入的主要新功能之一，即 2D Multiplets 概念。这实质上是将一维多重的概念直接扩展到二维波谱：与相同赋值原子相对应的所有峰都被归为一个实体。例如，使用与之前相同的雌二醇示例，HSQC 中对 H4 的赋值将是这样的：

tuto_assign4

请注意，这个多重子由两个峰组成，这两个峰合并为一个单一的多重子。多重峰的中心坐标显示为一对虚线交叉。这些坐标是使用多重影内所有峰的加权平均值计算得出的。

用户可以根据自己的喜好定制与二维多重框一起显示的信息。例如，峰位置（坐标）、标签等都可以在偏好设置中打开/关闭。例如，下图显示了二维多体的所有信息：

tuto_assign5

如果不需要峰值和赋值，可以通过首选项进行更改：

tuto_assign6

关闭所有这些选项后，多面体将显示如下图所示：

tuto_assign7

最后，还可以通过首选项关闭多重图例：

tuto_assign8

结果如下

tuto_assign9

与一维多面体/赋值一样，当鼠标光标悬停在二维波谱上时，程序会自动高亮显示二维多面体。同样，此时只需左键单击即可创建多重/赋值。

教程_赋值 10

同一分子的一维和二维赋值

注意：在分配波谱之前，正确对齐 1H 和 HSQC 波谱（一般来说，对齐所有波谱）是非常重要的。

在赋值过程中使用多个波谱时，会出现一个重要问题。例如，让我们考虑 1H 和 HSQC 的简单情况。例如，我们会遇到这样的情况：一个 1H 多重子被分配给分子中的一个特定质子，相应地，HSQC 中的另一个多重子也被分配给相同的 1H 波谱（在质子维度上）。在理想情况下，两个多重子的指定化学位移将是相同的，或在实验误差（如数字分辨率）范围内非常接近。

例如，让我们来看看雌二醇的例子。如果我们指定 1H 波谱中的原子 4，则相应 1H 多重影的化学位移将为7.024

tuto_assign11

接下来，如果我们在 HSQC 图谱中做同样的操作，则相应 2D 多重影的 1H 化学位移将为 7.028 ppm：

tuto_assign12

那么问题来了：给定这两个赋值多重影，哪个会是全局赋值化学位移？显然，只能有一个分配化学位移，而且必须从这两个多重影中计算出来。这个问题有多种可能的解决方案，但 Mnova 14 采用的方法如下：始终取间隔最窄的多重子点的化学位移。在 H4 的特殊情况下，两者的差别非常小，两个多重子串的间隔非常相似（HSQC = 0.074 ppm；1H = 0.066 ppm），但由于 1H 多重子串的间隔较窄，最终分配的化学位移将取自 1H 多重子串，即 7.024（取自 1H 多重子串）而非 7.028（取自 HSQC 多重子串）。如下图所示：

图 13

注：可以在赋值属性中关闭此行为，这样赋值将与最后一次赋值的多重元素相对应。当然，也可以手动编辑赋值表，以便输入任何值。

教程_赋值 14

通过雌二醇的另几个多位点，我们可以更好地理解在有多个多位点时计算统一化学位移的原因。例如，观察 1H 波谱的脂肪族部分，我们会发现一个高度密集的多重位点，可以分配给几个不同的质子，其中一个是 H9。我们可以进行这样的分配：

tuto_assign15

如果我们转到 HSQC 波谱，就可以很容易地找到这种分配：

tuto_assign16

由于 HSQC 多重子比 1H 多重子的分辨率更高，因此其间隔（沿 1H 维度）更短，Mnova 会将该多重子的化学位移作为最终赋值，如下图所示。

教程_赋值 17

Mnova 14 新增的赋值功能

除上述功能外，Mnova 14.1 还提供了更多工具，旨在方便 NMR 图谱的手动赋值。其中之一是，当 Mnova 中加载了 1H 和 HSQC 图谱时，即使没有创建多重谱，当进行了一次赋值（例如在 1H 图谱中），程序也会尝试在另一个图谱（例如 HSQC）中创建另一次赋值（以及相应的多重谱）。

在程序底层，程序所做的是在后台计算所有波谱的多重子集列表，这样当需要多重子集时，程序就可以从中获取。例如，假设我们在程序中加载了 1H 和 HSQC。这两个波谱中都不存在多重子。我们可以在 1H 波谱中指定 H4。一旦这样做，HSQC 中就会产生一个新的二维多重子，并分配给分子中相同的 H4。也就是说

1)H4 被分配到 1H 波谱中：

tuto_assign18

2)HSQC 图谱中将出现一个新的指定 2D 多重子：

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同样的工作流程也可以从另一个方向进行：当在 HSQC 波谱中分配了一个 2D 多重子时，将在 1H 波谱中创建另一个多重子并推导分配。