有机分析|什么是核磁共振二维谱？

核磁共振二维谱-发展历程

1939年：气态NMR试验成功

1945年：凝聚态NMR试验成功

1945年：美物理学家Block和Purcell同时发现NMR现象，证实了核自旋的存在，为量子力学的一些理论提供了直接的验证，是本世纪物理学发展史上的一件大事

1950年：W.G.Proctor和当时旅美学者虞福春发现NH₄NO₃中¹⁴N的共振谱线为两条，说明同一核在不同化学环境会表现出不同的核磁共振信号（化学位移δ不同）

1951年：Gutowsky等发现POCl₂F溶液中¹⁹F谱图中有两条谱线，而分子中只有一个F，由此发现了自旋--自旋耦合（spin-spin coupling）

1952年：Block和Purcell二人因发现NMR现象，获诺贝尔物理奖

1961年：法国著名物理学家A.Abragam出版专著《核磁学原理》，目前已成为物理学中广泛引用的专著

1966年：高分辨核磁共振谱仪出现

20世纪70年代：R.R.Ernst创立脉冲傅里叶变换核磁共振（FT-NMR）

20世纪80年代：R.R.Ernst发展了二维核磁共振（2D NMR）

1987年：R.R.Ernst及其学生G.Bodenhausen和A.Wokaun合作出版《一维和二维核磁共振原理》，此书与A.Abragam出版的专著《核磁学原理》被国际NMR领域称为NMR发展史上的两块里程碑

1991年：R.R.Ernst因其创立脉冲傅里叶变换核磁共振（FT-NMR）及发展二维核磁共振（2D NMR）这两项杰出贡献,当之无愧地独享了1991年诺贝尔化学奖

核磁共振二维谱-基本原理

由二维傅里叶变换核磁共振技术测定的图谱叫核磁共振二维谱（two dimensional NMR spectra）。核磁共振二维谱可以看成是核磁共振一维谱的自然推广。

通常所说的氢谱和碳谱等图谱反映的是谱线强度与频率的关系，自变量仅有1个，属于一维谱。改变实验条件，如时间、温度、浓度、pH值等，则可引入第2个自变量，得到一系列谱线强度与频率关系的图谱，这些图谱从形式上看已不是一维谱。

但核磁共振二维谱是有严格定义的，它的两个自变量只能是频率。因而对于一个自变量是频率，另一个自变量是时间、温度、浓度、pH等得到的图谱，只能叫做一维谱的多线记录，而不能叫做核磁共振二维谱。所以，必须有2个自变量，且2个自变量均是频率得到的核磁共振图谱为核磁共振二维谱。

核磁共振二维谱通常可分为二维分解谱和二维相关谱两大类。

二维分解谱：与核磁共振一维谱相比，二维分解谱不增加信息量，只是把核磁共振一维谱的信号按一定规律在二维空间内展开，使原来重迭的谱线被扩展分离，达到图谱简化的目的，从而获得原来无法或难以得到的偶合常数和化学位移的信息。

二维相关谱：比一维谱信息量增加很多，又包括化学位移相关谱和化学交换谱，常见的有H-H COSY、HMQC、HMBC、NOESY等多种图谱。

二维核磁共振谱的出现和发展，是近代核磁共振波谱学的最重要的里程碑。极大地方便了核磁共振的谱图解析。核磁共振二维谱在一维谱的基础上发展，继承其一些优点，更克服了一维谱的某些不足。

由于核磁共振二维谱将化学位移、偶合常数等核磁共振数据在二维平面上展开，使本来在一维谱上重叠在一个频率坐标轴上的信号分散到两个独立的频率轴构成的二维平面上，既有利于图谱解析，更有利于检测出自旋核之间的各种相互作用，从而提供了众多的化学结构信息。这些对推断一维核磁共振谱图中难以解析的复杂化合物结构具有重要作用。

引入一个新的维数必然会大大增加创造新实验的可能性，核磁共振二维谱现在已经发展成为核磁共振波谱的一个重要分支，它已广泛地应用到物理、化学、生物等学科的研究中，核磁共振二维谱的出现开创了核磁共振波谱学的新时期。

核磁共振图谱在鉴定、测定有机化合物分子结构（特别是结构复杂的天然产物）方面具有独特的优势，它可以提供分子结构的取代基团、平面结构、立体结构、动态结构等大量信息，但是，如何认识并得到这些信息，必须对核磁共振图谱有深入的了解。

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《核磁共振二维谱》

ISBN：978-7-122-30387-5

定价：148.0元

【编辑推荐】 

在核磁共振二维谱出现以前，氢谱、碳谱数据的归属主要依靠其数据规律、文献查阅进行。因此，早期的氢谱、碳谱数据，一是归属不全，二是归属错误，严重影响化合物分子结构的鉴定和测定。由于二维谱是通过实验将所有吸收峰之间的关系显示出来，所以不存在归属不全的问题。对于复杂化合物的结构解析有独特的优势。

《核磁共振二维谱》对二维谱基本原理、相关概念和知识进行了较系统的介绍和论述，如：H-H COSY、HMQC、HSQC、HMBC、HMQC-TOCSY、NOESY等多种二维谱都可以通过本书来认识和深入了解其应用。此外，本书的重点是二维谱图的解析，全书共列举121个具体的化合物结构解析实例，读者可以从中学到解析、归属数据以及鉴定、测定化合物结构的思路和方法，通过实践提高解决实际工作的能力。本书的目的在于如何应用二维谱手段准确解析氢谱、碳谱，它的出版对普及和推动我国核磁共振波谱研究和应用将发挥重要作用。

【图书简介】 

本书对核磁共振二维谱基础知识进行了较系统论述，对许多核磁共振二维脉冲序列的原理用磁化强度矢量模型作了简单的解释和说明，重点是各种核磁共振二维谱的解析和应用。全书分两部分，第一部分为核磁共振二维谱基础知识，并结合了21个实例；第二部分为核磁共振二维谱应用举例，收集整理了100个具体的例子，包括普通小分子化合物、构型和构象异构体以及天然产物，逐一讲解分析思路及至最终的结构确定。

【作者简介】 

赵天增

河南省科学院天然产物重点实验室主任，研究员、博士生导师。兼任郑州大学、河南中医学院、河南科技大学教授。国家有突出贡献专家、享受政府特殊津贴，河南省优秀专家。

我国著名的波谱专家，从事核磁共振图谱解析工作近50年。主要研究领域为核磁共振波谱解析、有机化合物结构测定及天然产物化学。著作有《核磁共振氢谱》、《核磁共振碳谱》和《核磁共振二维谱》。学术思想为在组分配伍理论指导下，采用核磁共振偶联指纹图谱技术研究天然产物活性成分组。他和他的团队发明的天然产物核磁共振偶联指纹图谱技术达国际领先水平。

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内容来源：内容整理自《核磁共振二维谱》一书，部分内容来自百度百科。

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