碳谱（原创）

碳谱在化学领域使用的是最多、最早的一类谱，至今热度依然不减。碳谱的种类很多，有DEPT、耦合、选择性去耦、有无NOE等等一系列碳谱。今天，我们介绍一下对碳施加单脉冲的碳谱实验。先需要说明一下的是，采集碳谱，特别是碳浓度不高的样品，选择合适的探头，不仅仅是事半功倍，而是事半功十倍、百倍，具体怎么选择，请查看我的原创文章《探头》。

我们以实验序列来描述不同的碳谱。

（1）  单脉冲碳谱，脉冲序列为zg（或者zg30），如下图所示，其中硬脉冲可设置为0~90°，若设置为30°，就相当于zg30实验。很显然，利用这个脉冲序列获得的碳谱，是没有对氢去耦的碳谱，因此，整个谱中只有极少数的单峰，一键的碳氢耦合或者二键、三键的碳氢耦合都会造成碳峰的裂分，又因为¹³C天然含量低，极易造成碳谱信噪比低或者无碳信号，因此，实际使用中很少有人使用这个实验序列。

（2）  反门控去耦碳谱（zgig或者zgig30），如下图所示，在采样时间对对氢去耦，一般采用组合脉冲去耦，如waltz65等，而在等待时间（relaxation delay，d1）内不施加任何脉冲，因此，获得的碳谱是氢去耦的碳谱，又因为一般情况下d1的时间比较短（常设置为2s左右），因而有NOE效应保留的现象。需要特别注意的是，定量碳谱中，为了获得完全无NOE效应的碳谱，需要d1>10T­₁（C13），这个实验条件还是非常苛刻的，因为C13的纵向弛豫时间T₁在数十秒是非常常见的。另外一个特别需要注意的是，如果碳谱是利用超低温探头采集，需要将氢去耦的功率降低，氢去耦的最大功率为100us硬脉冲90°所对应的功率，也就是说，组合脉冲的90°脉冲最短脉宽为100us，即pcpd2>=100us。

（3）    门控去耦（zggd或zggd30），实验如下图所示，在等待时间和脉冲作用时间对氢去耦，而在采样时间不对氢去耦，因而，获得有NOE效应的耦合谱，在该谱中可以获得一键和长程的¹H-¹³C耦合常数。如同（2）反门控去耦实验中提到的，使用超低温探头采集碳谱，因氢去耦作用时间较长，也是需要降低去耦功率的，其最大功率也是不能超过100us对应的90°脉冲功率。

（4）    全程去耦（zgdc或者zgpg），如下图所示，等待时间、脉冲作用时间及采样时间均对氢去耦，在zgdc中氢去耦功率在整个脉冲序列中是一致的，而在zgpg序列中，采样期间的功率与等待期间的功率相差3db。利用该实验序列获得的是有NOE效应且去耦的碳谱。需要特别提醒的是，因此整个实验期间，一张有氢去耦的脉冲在发射，因此极易发生探头内线圈温度上升，因此，一般情况下并不建议大家使用这个脉冲序列。如果有一个相位不能校正好的碳谱，首先就需要高度怀疑谱峰相位不好可能由线圈温度升高造成。线圈温度太高不仅获得不了高质量的谱，而且可能造成探头的损坏。

一般情况下，我们采集的碳谱都是定性碳谱，谱峰的信号强度（积分面积或者高度）与碳的个数并不完全对应，这里有2个原因：一是碳获得的NOE效应不同，二是不同的碳原子弛豫时间T₁不同，如羰基碳、季碳等一般有较长的T₁值，因而在多次累计中存在饱和现象，导致羰基碳等信号很弱，这也是很多人在累加几十个小时后依然看不见羰基碳信号的原因。

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