双通道平行采集1H/19F二维相干核磁共振波谱新方法
万瑛博+李晓虹
摘要[HTSS]设计了一种新型核磁共振脉冲序列1H/19F PANSYCOSY。在600 MHz核磁波谱仪上，利用1H/19F独立调谐的HFX三共振探头和双接收器，实现了在1H和19F通道中同时采集二维1H1H COSY和19F19F COSY核磁谱图。平行采集核磁技术（Parallel NMR ， PANSY）可同时进行多个核磁实验。以4，4，5，5，6，6，7，7，7九氟1庚醇为例，比较其1H/19F PANSYCOSY与常规1H1H COSY和19F19F COSY测试结果，发现PANSY在不降低影响信号分辨率和灵敏度的情况下，节约总实验时间40%。
关键词；双通道； 平行采集； 核磁共振； 有机氟化合物
1引言
核磁共振波谱法（NMR）广泛应用于生物，医药，化学，材料等多个领域[1～4]，是鉴定有机物化学结构[5]、研究化学反应机理[6]、分析化合物成分含量[7]的重要方法之一。它检测的是样品中待测元素核在外加磁场中自旋能级间跃迁的能量，该信号大小与待测元素的磁旋比γ、外加磁场强度B以及待测元素数目m有关。对于指定样品（即γ和m固定），可通过两种方法提高其核磁信号的信噪比（S/N），一是增加磁场强度B，直接提高信号强度；二是增加数据采集次数n，信号累积而噪音抵消。磁场强度B受限于硬件，仪器安装后一般不人为改变。故常规核磁测试多采用在已有谱仪上增加数据采集次数n来提高信噪比（S/N与n成正比增加），n增加则所需测试时间延长。如何在有限的时间内优化信噪比，是进一步提高核磁谱图质量的关键。
通常对样品的核磁研究从一维检测开始，针对其所含元素做1H，13C，19F，15N，31P，29Si NMR等1D NMR，获得其化学位移，耦合裂分与谱峰积分信息。随后，可利用二维同核相关如COSY[8]，TOCSY[9]，NOESY[10]，INADEQUATE[11]等脉冲序列，以及异核相关HSQC[12]，HMBC[13]等脉冲序列研究样品分子内，分子间各结构单元待测核的相关。对于一些复杂体系例如蛋白质分子结构和高分子结构的测定，还可能用到三维核磁共振[14]。但这些测试无一例外，都需要依次进行，分别采集。这是由于目前核磁共振波谱仪通常仅配置单接收器，脉冲序列也都按照单接收器设计，每次仅能采集一种元素的核磁信号。在样品检测过程中，每次采集都需要预备期让磁矢量回复到基态，非测定核的磁矢量通道被空置，浪费了大量时间。
为改善这种情况，2006年Kupce等[15]首次提出通过增加第二接收器，双通道平行采集NMR（Parallel NMR， PANSY）。他们设计脉冲序列在1H和13C双通道平行采集1H1H COSY与1H13C HETCOR，1H1H TOCSY与1H13C HSQC/HMQC信号。并在此基础上，设计出“平行采集多合一”（PANACEA）脉冲序列，1H和13C双通道采集1H13C HSQC/HMBC与13C13C INADEQUATE，这些技术可应用于有机硅化合物[16]和生物分子结构分析[17，18]等多个领域，提高核磁采集效率。
PANSY在短时间内同时完成多项检测，提高了易降解物质以及核磁原位检测有机反应的谱图检测准确度，也可以减少硬件不稳定引起的实验间误差。现有PANSY技术主要围绕平行采集高频与低频核的二维异核相关，例如1HX与19FX HSQC/HMBC（X为13C，15N等低频核）[19]。但关于1H/19F这两种高频核的二维同核相关平行采集却未见报道。近年来
随着氟工业的发展，运用NMR对有机氟化合物进行研究受到广泛关注[20]。其中，1H1H COSY和19F19F COSY是对有机氟化合物结构鉴定最有效的二维核磁方法。因此本研究设计了一种新型1H19F PANSYCOSY脉冲序列，双通道平行采集1H1H和19F19F COSY信号。
2实验部分
2.1仪器与试剂
实验选用模型分子4，4，5，5，6，6，7，7，7九氟1庚醇购自SigmaAldrich公司，氘代氯仿（CDCl3，99.8%氘代）购自Cambridge Isotope Laboratories公司。样品配于5 mm核磁管内，200 μL 4，4，5，5，6，6，7，7，7九氟1庚醇溶于 700 μL CDCl3。
所有1D和2D NMR实验均采集自Agilent 公司DirectDrive Ⅱ 600 MHz核磁共振谱仪（1H和19F共振频率分别为599.829 MHz和564.337 MHz）。该核磁共振谱仪共配置4个宽带射频通道，如图2所示，其中第一和第三通道采用100 W线性功率放大器实现对1H和19F高频核磁信号的处理与采集，第二和第四通道采用300 W线性功率放大器覆盖X/Y低频核磁信号。为完成信号双通道平行接收，该仪器特别增配了第二接收器，在实验过程中，第一接收器可采集来自第一或第二通道的信号，第二接收器可采集来自第三或第四通道的信号。实验使用5 mm HFX三共振探头，如图2所示，1H，19F两个高频核信号经由分频器分别通过第一和第三射频通道，实现1H，19F的同时采集和去耦，X核低频信号正常通过第二通道完成采集及去耦。该探头元件中去除了所有含氟材料，以避免产生氟背景噪音。
1引言
核磁共振波谱法（NMR）广泛应用于生物，医药，化学，材料等多个领域[1～4]，是鉴定有机物化学结构[5]、研究化学反应机理[6]、分析化合物成分含量＼[7＼]的重要方法之一。它检测的是样品中待测元素核在外加磁场中自旋能级间跃迁的能量，该信号大小与待测元素的磁旋比γ、外加磁场强度B以及待测元素数目m有关。对于指定样品（即γ和m固定），可通过两种方法提高其核磁信号的信噪比（S/N），一是增加磁场强度B，直接提高信号强度；二是增加数据采集次数n，信号累积而噪音抵消。磁场强度B受限于硬件，仪器安装后一般不人为改变。故常规核磁测试多采用在已有谱仪上增加数据采集次数n来提高信噪比（S/N与n成正比增加），n增加则所需测试时间延长。如何在有限的时间内优化信噪比，是进一步提高核磁谱图质量的关键。
通常对样品的核磁研究从一维检测开始，针对其所含元素做1H，13C，19F，15N，31P，29Si NMR等1D NMR，获得其化学位移，耦合裂分与谱峰积分信息。随后，可利用二维同核相关如COSY[8]，TOCSY[9]，NOESY[10]，INADEQUATE[11]等脉冲序列，以及异核相关HSQC[12]，HMBC[13]等脉冲序列研究样品分子内，分子间各结构单元待测核的相关。对于一些复杂体系例如蛋白质分子结构和高分子结构的测定，还可能用到三维核磁共振[14]。但这些测试无一例外，都需要依次进行，分别采集。这是由于目前核磁共振波谱仪通常仅配置单接收器，脉冲序列也都按照单接收器设计，每次仅能采集一种元素的核磁信号。在样品检测过程中，每次采集都需要预备期让磁矢量回复到基态，非测定核的磁矢量通道被空置，浪费了大量时间。
为改善这种情况，2006年Kupce等[15]首次提出通过增加第二接收器，双通道平行采集NMR（Parallel NMR， PANSY）。他们设计脉冲序列在1H和13C双通道平行采集1H1H COSY与1H13C HETCOR， 1H1H TOCSY与1H13C HSQC/HMQC信号。并在此基础上，设计出“平行采集多合一”（PANACEA）脉冲序列，1H和13C双通道采集1H13C HSQC/HMBC与13C13C INADEQUATE，这些技术可应用于有机硅化合物＼[16＼]和生物分子结构分析[17，18]等多个领域，提高核磁采集效率。
PANSY在短时间内同时完成多项检测，提高了易降解物质以及核磁原位检测有机反应的谱图检测准确度，也可以减少硬件不稳定引起的实验间误差。现有PANSY技术主要围绕平行采集高频与低频核的二维异核相关，例如1HX与19FX HSQC/HMBC（X为13C，15N等低频核）＼[19＼]。但关于1H/19F这两种高频核的二维同核相关平行采集却未见报道。近年来，
随着氟工业的发展，运用NMR对有机氟化合物进行研究受到广泛关注＼[20＼]。其中，1H1H COSY和19F19F COSY是对有机氟化合物结构鉴定最有效的二维核磁方法。因此本研究设计了一种新型1H/19F PANSYCOSY脉冲序列，双通道平行采集1H1H和19F19F COSY信号。
2实验部分
2.1仪器与试剂
实验选用模型分子4，4，5，5，6，6，7，7，7九氟1庚醇购自SigmaAldrich公司，氘代氯仿（CDCl3，99.8%氘代）购自Cambridge Isotope Laboratories公司。样品配于5 mm核磁管内，200 μL 4，4，5，5，6，6，7，7，7九氟1庚醇溶于 700 μL CDCl3。
所有1D和2D NMR实验均采集自Agilent 公司DirectDrive Ⅱ 600 MHz核磁共振谱仪（1H和19F共振频率分别为599.829 MHz和564.337 MHz）。该核磁共振谱仪共配置4个宽带射频通道，如图2所示，其中第一和第三通道采用100 W线性功率放大器实现对1H和19F高频核磁信号的处理与采集，第二和第四通道采用300 W线性功率放大器覆盖X/Y低频核磁信号。为完成信号双通道平行接收，该仪器特别增配了第二接收器，在实验过程中，第一接收器可采集来自第一或第二通道的信号，第二接收器可采集来自第三或第四通道的信号。实验使用5 mm HFX三共振探头，如图2所示，1H，19F两个高频核信号经由分频器分别通过第一和第三射频通道，实现1H，19F的同时采集和去耦，X核低频信号正常通过第二通道完成采集及去耦。该探头元件中去除了所有含氟材料，以避免产生氟背景噪音。
1引言
核磁共振波谱法（NMR）广泛应用于生物，医药，化学，材料等多个领域[1～4]，是鉴定有机物化学结构[5]、研究化学反应机理[6]、分析化合物成分含量[7]的重要方法之一。它检测的是样品中待测元素核在外加磁场中自旋能级间跃迁的能量，该信号大小与待测元素的磁旋比γ、外加磁场强度B以及待测元素数目m有关。对于指定样品（即γ和m固定），可通过两种方法提高其核磁信号的信噪比（S/N），一是增加磁场强度B，直接提高信号强度；二是增加数据采集次数n，信号累积而噪音抵消。磁场强度B受限于硬件，仪器安装后一般不人为改变。故常规核磁测试多采用在已有谱仪上增加数据采集次数n来提高信噪比（S/N与n成正比增加），n增加则所需测试时间延长。如何在有限的时间内优化信噪比，是进一步提高核磁谱图质量的关键。
通常对样品的核磁研究从一维检测开始，针对其所含元素做1H，13C，19F，15N，31P，29Si NMR等1D NMR，获得其化学位移，耦合裂分与谱峰积分信息。随后，可利用二维同核相关如COSY[8]，TOCSY[9]，NOESY[10]，INADEQUATE[11]等脉冲序列，以及异核相关HSQC[12]，HMBC[13]等脉冲序列研究样品分子内，分子间各结构单元待测核的相关。对于一些复杂体系例如蛋白质分子结构和高分子结构的测定，还可能用到三维核磁共振[14]。但这些测试无一例外，都需要依次进行，分别采集。这是由于目前核磁共振波谱仪通常仅配置单接收器，脉冲序列也都按照单接收器设计，每次仅能采集一种元素的核磁信号。在样品检测过程中，每次采集都需要预备期让磁矢量回复到基态，非测定核的磁矢量通道被空置，浪费了大量时间。
为改善这种情况，2006年Kupce等[15]首次提出通过增加第二接收器，双通道平行采集NMR（Parallel NMR， PANSY）。他们设计脉冲序列在1H和13C双通道平行采集1H1H COSY与1H13C HETCOR，1H 1H TOCSY与1H 13C HSQC/HMQC信号。并在此基础上，设计出“平行采集多合一”（PANACEA）脉冲序列，1H和13C双通道采集1H13C HSQC/HMBC与13C13C INADEQUATE，这些技术可应用于有机硅化合物[16]和生物分子结构分析[17，18]等多个领域，提高核磁采集效率。
PANSY在短时间内同时完成多项检测，提高了易降解物质以及核磁原位检测有机反应的谱图检测准确度，也可以减少硬件不稳定引起的实验间误差。现有PANSY技术主要围绕平行采集高频与低频核的二维异核相关，例如1HX与19FX HSQC/HMBC（X为13C，15N等低频核）[19]。但关于1H19F这两种高频核的二维同核相关平行采集却未见报道。近年来，
随着氟工业的发展，运用NMR对有机氟化合物进行研究受到广泛关注[20]。其中，1H1H COSY和19F 19F COSY是对有机氟化合物结构鉴定最有效的二维核磁方法。因此本研究设计了一种新型1H19F PANSYCOSY脉冲序列，双通道平行采集1H1H和19F 19F COSY信号。
2实验部分
2.1仪器与试剂
实验选用模型分子4，4，5，5，6，6，7，7，7九氟1庚醇购自SigmaAldrich公司，氘代氯仿（CDCl3，99.8%氘代）购自Cambridge Isotope Laboratories公司。样品配于5 mm核磁管内，200 μL 4，4，5，5，6，6，7，7，7九氟1庚醇溶于 700 μL CDCl3。
所有1D和2D NMR实验均采集自Agilent 公司DirectDrive Ⅱ 600 MHz核磁共振谱仪（1H和19F共振频率分别为599.829 MHz和564.337 MHz）。该核磁共振谱仪共配置4个宽带射频通道，如图2所示，其中第一和第三通道采用100 W线性功率放大器实现对1H和19F高频核磁信号的处理与采集，第二和第四通道采用300 W线性功率放大器覆盖X/Y低频核磁信号。为完成信号双通道平行接收，该仪器特别增配了第二接收器，在实验过程中，第一接收器可采集来自第一或第二通道的信号，第二接收器可采集来自第三或第四通道的信号。实验使用5 mm HFX三共振探头，如图2所示，1H，19F两个高频核信号经由分频器分别通过第一和第三射频通道，实现1H，19F的同时采集和去耦，X核低频信号正常通过第二通道完成采集及去耦。该探头元件中去除了所有含氟材料，以避免产生氟背景噪音。
共进行两组1H19F PANSYCOSY并行二维相干实验作为对照。第一组中1H1H 和19F19F COSY的间接采样维（F1）和直接采样维（F2）的谱宽均为50 kHz； 第二组1H1H 和19F19F COSY的直接采样维（F2）的谱宽为50 kHz，间接采样维（F1）的谱宽缩短为10 kHz。两组实验的采样点数分别为512（F1）和10000（F2），累加次数8次，两次实验时间分别为87和90 min。
采用上述参数分别进行常规COSY实验：19F19F COSY间接采样维（F1）和直接采样维（F2）谱宽均为50 kHz，实验时间；1H1H COSY间接采样维（F1）和直接采样维（F2）谱宽均为10 kHz，实验时间为79 min。
2.3NMR谱图处理
使用VnmrJ3.2软件对本实验所有谱图进行处理。以氘代试剂CDCl3定标至7.26 ppm定标。1H 1DNMR及19F 1DNMR FID傅里叶变换（FT）后，进行手动相位校正和基线校正。1H19F PANSYCOSY数据在傅里叶变换前，进行65536×4096数据填零，采用相移45°的Sinebell窗函数处理。常规1H1H COSY和19F19F COSY进行65536×4096数据填零，采用相移45°的Sinebell窗函数处理后进行傅立叶变换。
3结果与讨论
3.11H19F PANSYCOSY实验脉冲序列
通过编辑1H19F PANSYCOSY脉冲序列，平行双通道采集1H1H和19F19F COSY，实现了1H19F并行二维相干实验。如图3所示，经过预备期A，1H，19F磁化矢量均恢复至基态；随后演化期B，在1H通道施加90°脉冲对（pw），
激发并使1H的磁化矢量在d2（t1， 1H）时间内发生相干演化；接着在采集期C（t2， 1H），第一接收器获得1H1H COSY信号；之后进入演化期D（t1， 19F），在19F通道施加90°脉冲对（pwx）激发并使19F磁化矢量发生相干演化；采集期E（t2， 19F），第二接收器检测获得19F19F COSY信号。由此完成了1H19F PANSYCOSY的一个数据采集周期。
对于常规COSY，一次数据采集只能通过A～B～C阶段获得1H1H COSY信号，或通过A～D～E阶段获得19F19F COSY信号。若想要获得这两类信号，必须分别检测，总时间将是A+B+C及A+D+E阶段时间乘以累积扫描次数的总和。设计的1H19F PANSYCOSY脉冲序列利用第一检测信号的A～B～C阶段作为第二检测信号的预备期，从而在不改变其它参数，不影响采样效率和谱图质量的基础上缩短了总实验时间。尤其当所需预备期A较长时，对实验时间的节省效果更为明显。这对于需要较长驰豫时间的小分子样品，以及对于预备阶段磁矢量归零要求较高的实验如核磁定量等意义尤为重大。对于核磁共振波谱法这种通过扫描次数增加，信号累加可以获得更好信噪比的分析方法而言，平行双通道采集的PANSY实验比普通核磁实验具有更高的采样效率。PANSY在短时间内同时完成多项检测，提高了易降解物质以及核磁原位检测有机反应的谱图检测准确度，也可以减少硬件不稳定引起的实验间误差。
经过多次反复信号累加后，PANSY数据被两个接收器分别写入同一个FID中。根据B/D阶段内COSY的相位循环先后将FID的奇数对和偶数对取实部和虚部进行傅立叶变换，可获得1H1H COSY和19F19F COSY谱图。若原COSY处理点阵为（1，0，0，1），则第一接收器采集信号处理点阵（1，0，0，0，0，1，0，0），第二接收器采集信号处理点阵（0，0，1，0，0，0，0，1）。
3.2氟醇的1H19F PANSYCOSY核磁分析
含氟化合物的一维1H谱，13C谱，19F谱核磁信号受1H和19F共同影响，谱峰耦合裂分复杂，且含氟基团电负性增大会影响化学位移，需要通过二维实验确定化学结构。常用二维1H13C HSQC/HMBC等NMR信号会受到19F1H，19F13C耦合裂分并减弱，造成结构归属困难。文献＼[21＼]中提出，19F19F耦合裂分与常见的1H1H二键/三键耦合不同，它们能感受到三键，四键乃至五键距离的裂分，且4JFF通常大于3JFF和5JFF。故利用19F 19F COSY可以归属隔位含氟单元，利用1H1H COSY可以归属相邻含氢单元，氢氟交替单元可利用1H19F HETCOR或一维1H{19F}实验确认，从而完成多数含氟化合物的结构归属。
如图4所示，4，4，5，5，6，6，7，7，7九氟1庚醇含多个CH2及CF2结构单元，且各单元两两相邻，便于进行1H1H及19F19F相干测试研究，故选其为模型分子。通过1H NMR和19F 1D NMR，可获得其1H，19F化学位移，耦合裂分及谱峰面积积分信息，初步归属羟基1，亚甲基2、3、4，以及与亚甲基相邻CF2 5和端基CF3 8。但CF2 6，7的19F化学位移较近，需通过19F 19F COSY来准确归属。
本实验首先使用1H19F PANSYCOSY脉冲序列并行采集1H1H 和19F19F COSY二维相干信号。两次PANSYCOSY实验直接维谱宽均为50 kHz，间接采集谱宽分别选取10 kHz与50 kHz（等同于1H1H COSY与19F 19F COSY实验谱宽），各用时1.5 h。50 kHz间接维谱宽的PANSYCOSY处理后如图5A、5B、5C，其中5B为1H1H相干信号全谱，5A为5B中1.0～4.5 ppm区域的放大，5C为19F19F相干信号全谱。10 kHz间接维谱宽的PANSYCOSY处理后如图5D， 5E和5F，其中5E为1H1H相干信号全谱，5D为5E中1.0～4.5 ppm区域的放大，5F为19F19F相干信号全谱。
随后使用常规1H1H COSY与19F 19F COSY对4，4，5，5，6，6，7，7，7九氟1庚醇进行检测，获得谱图如图5G、5H，采集参数在实验部分已做描述，分别耗时79 min和77 min，总时长约2.5 h。图5D与图5G的间接维谱窗同为10 kHz，信号分辨率相同，说明PANSYCOSY与单一采集的1H1H COSY效果一致。图5C与图5H的间接维谱窗同为50 kHz，信号分辨率也相同，说明PANSYCOSY与单一采集的19F19F COSY效果一致。1H19F PANSYCOSY实验可在1.5 h获得常规需用2.5 h的1H1H 和19F19F COSY。
图5E与图5F的间接采集区域如图5B与图5C中灰色阴影区域显示，为谱窗中心1/5部分。保持间接维采样点数不变，减小谱窗sw1，F1维演化时间（d2=n/sw1， n=0，1，2….ni）将延长，这会增强耦合常数较小两个核之间的交叉峰，使得分辨率提高。故比较图5A与图5D的PANSY 1H1HCOSY，图5D的信号分辨率更好，来自亚甲基2～3相关及3～4相关的交叉峰也更明显。比较图5C与图5F的PANSY 19F19FCOSY，谱窗缩小引起了相关峰在间接维度的折叠，除了5仍在谱窗内未发生折叠外，6、7、8的相关峰均发生折叠至6′， 7′， 8′（8折叠两次），图5C中微弱的6～7 19F19F三键相关交叉峰在图5F中由于折叠后避开对角线峰的影响，变得清晰可见。在PANSY19F19FCOSY中观测到5～7，6～8，5～6，6～7 CF2的远程相关。相关峰折叠后的辨认可根据一维谱信号（对角线峰化学位移）与间接维谱窗比对。类似技术被应用于3DNMR尤其是1H13C15N类蛋白质结构解析核磁实验设计中，可以提高间接维采样效率，增加信号分辨率。
由此，本实验通过1H19F PANSYCOSY双通道平行采集4，4，5，5，6，6，7，7，7九氟1庚醇的1H1H，19F19F相干信号，在1.5 h获得了常规单通道检测方法至少需要2.5 h才能得到的核磁数据，且利用间接维采样谱窗的优化，成功地提高了信号的灵敏度和分辨率，准确归属了该模型分子各结构单元的1H NMR，19F NMR化学位移。
4结论
提出一种新型核磁共振脉冲序列1H19F PANSYCOSY，在600 MHz Agilent Direct Drive Ⅱ 核磁波谱仪上，利用1H19F独立调谐的HFX三共振探头和双接收器，首次实现了同时采集二维1H1H COSY和19F19F COSY核磁谱图。以4，4，5，5，6，6，7，7，7九氟1庚醇为模型分子，发现其1.5 h的1H19F PANSYCOSY实验结果与总时间2.5 h的常规1H1H COSY和19F19F COSY实验结果信号分辨率和灵敏度相同。即1H19F PANSYCOSY可节省40%实验时间。由于1H19F PANSYCOSY实验中， 1H和19F共用COSY的直接和间接维采样谱宽sw、sw1，但两者核磁信号分布谱宽差异很大，实验时需要选择合适的采样谱宽。建议sw设置为适于19F谱宽，而sw1适于1H谱宽。19F19F COSY信号在较窄的间接维谱宽sw1中信号发生折叠，可利用对角线峰应该出现的位置与谱窗关系对信号进行复位归属。由此可提高间接维采样效率，增加谱图分辨率。
九氟1庚醇的（A）PANSYCOSY 1H1H相干信号1.0～4.5 ppm区域放大，来自B； （B）PANSYCOSY 1H1H相干信号全谱，sw=sw1=50 kHz； （C）PANSYCOSY 19F19F相干信号全谱，sw=sw1=50 kHz； （D）PANSYCOSY 1H1H相干信号1.0～4.5 ppm区域放大，来自E； （E）PANSYCOSY 1H1H相干信号全谱，sw=50 kHz，sw1=10 kHz； （F）PANSYCOSY 19F19F相干信号全谱，sw=50 kHz，sw1=10 kHz； （G）1H1H COSY全谱，sw=sw1=10 kHz； （H）19F19F COSY全谱，sw=sw1=50 kHz；（sw为直接采样维谱宽，sw1为间接采样维谱宽）。D/E/F图的间接维采样窗口为A/B/C图的1/5，即B/C中灰色阴影区域。A/B/C图和D/E/F图分别来自两个各用时1.5 h的PANSYCOSY实验，G和H分别用时1.25 h。由图可见，获得D/E/F的PANSYCOSY实验省时约40%（原总需2.5 h，现用时1.5 h），且其信号灵敏度和分辨率不低于同条件下常规COSY （G与H）。
Symbolm@@ 6 region； （E） PANSY1H1HCOSY full spectrum， sw=50 kHz， sw1=10 kHz； （F） PANSY19F19FCOSY full spectrum， sw=50 kHz， sw1=10 kHz； （G） 1H1H COSY full spectrum， sw=sw1=10 kHz； （H）19F19F COSY full spectrum， sw=sw1=50 kHz （sw is the spectra window of f2 dimension directly detected， sw1 is the spectra window of f1 dimension indirectly detected） of 4，4，5，5，6，6，7，7，7Nonafluoro1heptanol. The spectra of D/E/F were obtained with sw1 set to 1/5 of the A/B/C′s sw1， which is the grey region shown in spectra B and C. A/B/C and D/E/F were acquired by two PANSYCOSY experiments of 1.5 h each， while G and H each took 1.25 h. The PANSYCOSY experiment carried for D/E/F was proved to be well resolved and timesaving for both 1H1H and 19F19F correlation.
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AbstractA new pulse sequence was established to obtain the twodimensional NMR spectroscopy with parallel acquisition of 1H1H and 19F19F correlations （1H19F PANSYCOSY） using a 600 MHz broadband radio frequency probe as 1H and 19F receiver channels independently. This technique was illustrated with homonuclear COSY experiments on 4，4，5，5，6，6，7，7，7nonafluoro1heptanol， giving simultaneously 1H1H and 19F19F correlation spectra， which were later compared with the regular COSY spectra acquired under the same condition. The 1H19F PANSYCOSY data showed the same resolution and signal sensitivity as the regular 1H1H COSY and 19F19F COSY while saving 40% of the experiment time. In order to improve the resolution for 1H19F PANSYCOSY signals along the indirectly detection dimension， a narrow spectral window was set up in favor of the 1H chemical shifts range. The resulted 19F19F COSY signals were folded along the indirectly detection dimension and the signal resolution was improved.
KeywordsParallel acquisition； Nuclear magnetic resonance； 19F19F correlation spectroscopy
（Received 20 March 2015； accepted 15 May 2015）
This work was supported by the National Science Foundation of China （No. 21305098）
第五届金属组学国际研讨会
由中国科学院高能物理研究所和清华大学联合主办的“第五届金属组学国际研讨会”（The 5th International Symposium on Metallomics）将于2015年9月9日至9月12日在北京召开。会议主席为柴之芳院士（中国科学院高能物理研究所）和张新荣教授（清华大学）。
金属组学国际研讨会是是国际上金属组学研究领域最有影响力的学术会议，每两年一届。在我国举办这样的学术研讨会，将有利于进一步提高我国在该领域的学术水平和国际地位。
会议将以金属组学及相关研究领域为主题，交流金属在生物学和医学中的应用，岩石圈和生物圈的金属相互作用，生物学中的纳米材料，分析方法学和分析仪器等方面的最新研究进展。
论文投稿截止日期为2015年6月10日，摘要模板可在会议网站上（http：//metallomics.antpedia.com）下载。摘要投稿需电邮到会议组秘书处邮箱（metallomics2015@ihep.ac.cn），投稿成功后将会收到会议组的确认邮件确认。
联系方式：
会议秘书： 李玉锋博士， 王萌博士
会议邮箱： metallomics2015@ihep.ac.cn
摘要[HTSS]设计了一种新型核磁共振脉冲序列1H/19F PANSYCOSY。在600 MHz核磁波谱仪上，利用1H/19F独立调谐的HFX三共振探头和双接收器，实现了在1H和19F通道中同时采集二维1H1H COSY和19F19F COSY核磁谱图。平行采集核磁技术（Parallel NMR ， PANSY）可同时进行多个核磁实验。以4，4，5，5，6，6，7，7，7九氟1庚醇为例，比较其1H/19F PANSYCOSY与常规1H1H COSY和19F19F COSY测试结果，发现PANSY在不降低影响信号分辨率和灵敏度的情况下，节约总实验时间40%。
关键词；双通道； 平行采集； 核磁共振； 有机氟化合物
1引言
核磁共振波谱法（NMR）广泛应用于生物，医药，化学，材料等多个领域[1～4]，是鉴定有机物化学结构[5]、研究化学反应机理[6]、分析化合物成分含量[7]的重要方法之一。它检测的是样品中待测元素核在外加磁场中自旋能级间跃迁的能量，该信号大小与待测元素的磁旋比γ、外加磁场强度B以及待测元素数目m有关。对于指定样品（即γ和m固定），可通过两种方法提高其核磁信号的信噪比（S/N），一是增加磁场强度B，直接提高信号强度；二是增加数据采集次数n，信号累积而噪音抵消。磁场强度B受限于硬件，仪器安装后一般不人为改变。故常规核磁测试多采用在已有谱仪上增加数据采集次数n来提高信噪比（S/N与n成正比增加），n增加则所需测试时间延长。如何在有限的时间内优化信噪比，是进一步提高核磁谱图质量的关键。
通常对样品的核磁研究从一维检测开始，针对其所含元素做1H，13C，19F，15N，31P，29Si NMR等1D NMR，获得其化学位移，耦合裂分与谱峰积分信息。随后，可利用二维同核相关如COSY[8]，TOCSY[9]，NOESY[10]，INADEQUATE[11]等脉冲序列，以及异核相关HSQC[12]，HMBC[13]等脉冲序列研究样品分子内，分子间各结构单元待测核的相关。对于一些复杂体系例如蛋白质分子结构和高分子结构的测定，还可能用到三维核磁共振[14]。但这些测试无一例外，都需要依次进行，分别采集。这是由于目前核磁共振波谱仪通常仅配置单接收器，脉冲序列也都按照单接收器设计，每次仅能采集一种元素的核磁信号。在样品检测过程中，每次采集都需要预备期让磁矢量回复到基态，非测定核的磁矢量通道被空置，浪费了大量时间。
为改善这种情况，2006年Kupce等[15]首次提出通过增加第二接收器，双通道平行采集NMR（Parallel NMR， PANSY）。他们设计脉冲序列在1H和13C双通道平行采集1H1H COSY与1H13C HETCOR，1H1H TOCSY与1H13C HSQC/HMQC信号。并在此基础上，设计出“平行采集多合一”（PANACEA）脉冲序列，1H和13C双通道采集1H13C HSQC/HMBC与13C13C INADEQUATE，这些技术可应用于有机硅化合物[16]和生物分子结构分析[17，18]等多个领域，提高核磁采集效率。
PANSY在短时间内同时完成多项检测，提高了易降解物质以及核磁原位检测有机反应的谱图检测准确度，也可以减少硬件不稳定引起的实验间误差。现有PANSY技术主要围绕平行采集高频与低频核的二维异核相关，例如1HX与19FX HSQC/HMBC（X为13C，15N等低频核）[19]。但关于1H/19F这两种高频核的二维同核相关平行采集却未见报道。近年来
随着氟工业的发展，运用NMR对有机氟化合物进行研究受到广泛关注[20]。其中，1H1H COSY和19F19F COSY是对有机氟化合物结构鉴定最有效的二维核磁方法。因此本研究设计了一种新型1H19F PANSYCOSY脉冲序列，双通道平行采集1H1H和19F19F COSY信号。
2实验部分
2.1仪器与试剂
实验选用模型分子4，4，5，5，6，6，7，7，7九氟1庚醇购自SigmaAldrich公司，氘代氯仿（CDCl3，99.8%氘代）购自Cambridge Isotope Laboratories公司。样品配于5 mm核磁管内，200 μL 4，4，5，5，6，6，7，7，7九氟1庚醇溶于 700 μL CDCl3。
所有1D和2D NMR实验均采集自Agilent 公司DirectDrive Ⅱ 600 MHz核磁共振谱仪（1H和19F共振频率分别为599.829 MHz和564.337 MHz）。该核磁共振谱仪共配置4个宽带射频通道，如图2所示，其中第一和第三通道采用100 W线性功率放大器实现对1H和19F高频核磁信号的处理与采集，第二和第四通道采用300 W线性功率放大器覆盖X/Y低频核磁信号。为完成信号双通道平行接收，该仪器特别增配了第二接收器，在实验过程中，第一接收器可采集来自第一或第二通道的信号，第二接收器可采集来自第三或第四通道的信号。实验使用5 mm HFX三共振探头，如图2所示，1H，19F两个高频核信号经由分频器分别通过第一和第三射频通道，实现1H，19F的同时采集和去耦，X核低频信号正常通过第二通道完成采集及去耦。该探头元件中去除了所有含氟材料，以避免产生氟背景噪音。
1引言
核磁共振波谱法（NMR）广泛应用于生物，医药，化学，材料等多个领域[1～4]，是鉴定有机物化学结构[5]、研究化学反应机理[6]、分析化合物成分含量＼[7＼]的重要方法之一。它检测的是样品中待测元素核在外加磁场中自旋能级间跃迁的能量，该信号大小与待测元素的磁旋比γ、外加磁场强度B以及待测元素数目m有关。对于指定样品（即γ和m固定），可通过两种方法提高其核磁信号的信噪比（S/N），一是增加磁场强度B，直接提高信号强度；二是增加数据采集次数n，信号累积而噪音抵消。磁场强度B受限于硬件，仪器安装后一般不人为改变。故常规核磁测试多采用在已有谱仪上增加数据采集次数n来提高信噪比（S/N与n成正比增加），n增加则所需测试时间延长。如何在有限的时间内优化信噪比，是进一步提高核磁谱图质量的关键。
通常对样品的核磁研究从一维检测开始，针对其所含元素做1H，13C，19F，15N，31P，29Si NMR等1D NMR，获得其化学位移，耦合裂分与谱峰积分信息。随后，可利用二维同核相关如COSY[8]，TOCSY[9]，NOESY[10]，INADEQUATE[11]等脉冲序列，以及异核相关HSQC[12]，HMBC[13]等脉冲序列研究样品分子内，分子间各结构单元待测核的相关。对于一些复杂体系例如蛋白质分子结构和高分子结构的测定，还可能用到三维核磁共振[14]。但这些测试无一例外，都需要依次进行，分别采集。这是由于目前核磁共振波谱仪通常仅配置单接收器，脉冲序列也都按照单接收器设计，每次仅能采集一种元素的核磁信号。在样品检测过程中，每次采集都需要预备期让磁矢量回复到基态，非测定核的磁矢量通道被空置，浪费了大量时间。
为改善这种情况，2006年Kupce等[15]首次提出通过增加第二接收器，双通道平行采集NMR（Parallel NMR， PANSY）。他们设计脉冲序列在1H和13C双通道平行采集1H1H COSY与1H13C HETCOR， 1H1H TOCSY与1H13C HSQC/HMQC信号。并在此基础上，设计出“平行采集多合一”（PANACEA）脉冲序列，1H和13C双通道采集1H13C HSQC/HMBC与13C13C INADEQUATE，这些技术可应用于有机硅化合物＼[16＼]和生物分子结构分析[17，18]等多个领域，提高核磁采集效率。
PANSY在短时间内同时完成多项检测，提高了易降解物质以及核磁原位检测有机反应的谱图检测准确度，也可以减少硬件不稳定引起的实验间误差。现有PANSY技术主要围绕平行采集高频与低频核的二维异核相关，例如1HX与19FX HSQC/HMBC（X为13C，15N等低频核）＼[19＼]。但关于1H/19F这两种高频核的二维同核相关平行采集却未见报道。近年来，
随着氟工业的发展，运用NMR对有机氟化合物进行研究受到广泛关注＼[20＼]。其中，1H1H COSY和19F19F COSY是对有机氟化合物结构鉴定最有效的二维核磁方法。因此本研究设计了一种新型1H/19F PANSYCOSY脉冲序列，双通道平行采集1H1H和19F19F COSY信号。
2实验部分
2.1仪器与试剂
实验选用模型分子4，4，5，5，6，6，7，7，7九氟1庚醇购自SigmaAldrich公司，氘代氯仿（CDCl3，99.8%氘代）购自Cambridge Isotope Laboratories公司。样品配于5 mm核磁管内，200 μL 4，4，5，5，6，6，7，7，7九氟1庚醇溶于 700 μL CDCl3。
所有1D和2D NMR实验均采集自Agilent 公司DirectDrive Ⅱ 600 MHz核磁共振谱仪（1H和19F共振频率分别为599.829 MHz和564.337 MHz）。该核磁共振谱仪共配置4个宽带射频通道，如图2所示，其中第一和第三通道采用100 W线性功率放大器实现对1H和19F高频核磁信号的处理与采集，第二和第四通道采用300 W线性功率放大器覆盖X/Y低频核磁信号。为完成信号双通道平行接收，该仪器特别增配了第二接收器，在实验过程中，第一接收器可采集来自第一或第二通道的信号，第二接收器可采集来自第三或第四通道的信号。实验使用5 mm HFX三共振探头，如图2所示，1H，19F两个高频核信号经由分频器分别通过第一和第三射频通道，实现1H，19F的同时采集和去耦，X核低频信号正常通过第二通道完成采集及去耦。该探头元件中去除了所有含氟材料，以避免产生氟背景噪音。
1引言
核磁共振波谱法（NMR）广泛应用于生物，医药，化学，材料等多个领域[1～4]，是鉴定有机物化学结构[5]、研究化学反应机理[6]、分析化合物成分含量[7]的重要方法之一。它检测的是样品中待测元素核在外加磁场中自旋能级间跃迁的能量，该信号大小与待测元素的磁旋比γ、外加磁场强度B以及待测元素数目m有关。对于指定样品（即γ和m固定），可通过两种方法提高其核磁信号的信噪比（S/N），一是增加磁场强度B，直接提高信号强度；二是增加数据采集次数n，信号累积而噪音抵消。磁场强度B受限于硬件，仪器安装后一般不人为改变。故常规核磁测试多采用在已有谱仪上增加数据采集次数n来提高信噪比（S/N与n成正比增加），n增加则所需测试时间延长。如何在有限的时间内优化信噪比，是进一步提高核磁谱图质量的关键。
通常对样品的核磁研究从一维检测开始，针对其所含元素做1H，13C，19F，15N，31P，29Si NMR等1D NMR，获得其化学位移，耦合裂分与谱峰积分信息。随后，可利用二维同核相关如COSY[8]，TOCSY[9]，NOESY[10]，INADEQUATE[11]等脉冲序列，以及异核相关HSQC[12]，HMBC[13]等脉冲序列研究样品分子内，分子间各结构单元待测核的相关。对于一些复杂体系例如蛋白质分子结构和高分子结构的测定，还可能用到三维核磁共振[14]。但这些测试无一例外，都需要依次进行，分别采集。这是由于目前核磁共振波谱仪通常仅配置单接收器，脉冲序列也都按照单接收器设计，每次仅能采集一种元素的核磁信号。在样品检测过程中，每次采集都需要预备期让磁矢量回复到基态，非测定核的磁矢量通道被空置，浪费了大量时间。
为改善这种情况，2006年Kupce等[15]首次提出通过增加第二接收器，双通道平行采集NMR（Parallel NMR， PANSY）。他们设计脉冲序列在1H和13C双通道平行采集1H1H COSY与1H13C HETCOR，1H 1H TOCSY与1H 13C HSQC/HMQC信号。并在此基础上，设计出“平行采集多合一”（PANACEA）脉冲序列，1H和13C双通道采集1H13C HSQC/HMBC与13C13C INADEQUATE，这些技术可应用于有机硅化合物[16]和生物分子结构分析[17，18]等多个领域，提高核磁采集效率。
PANSY在短时间内同时完成多项检测，提高了易降解物质以及核磁原位检测有机反应的谱图检测准确度，也可以减少硬件不稳定引起的实验间误差。现有PANSY技术主要围绕平行采集高频与低频核的二维异核相关，例如1HX与19FX HSQC/HMBC（X为13C，15N等低频核）[19]。但关于1H19F这两种高频核的二维同核相关平行采集却未见报道。近年来，
随着氟工业的发展，运用NMR对有机氟化合物进行研究受到广泛关注[20]。其中，1H1H COSY和19F 19F COSY是对有机氟化合物结构鉴定最有效的二维核磁方法。因此本研究设计了一种新型1H19F PANSYCOSY脉冲序列，双通道平行采集1H1H和19F 19F COSY信号。
2实验部分
2.1仪器与试剂
实验选用模型分子4，4，5，5，6，6，7，7，7九氟1庚醇购自SigmaAldrich公司，氘代氯仿（CDCl3，99.8%氘代）购自Cambridge Isotope Laboratories公司。样品配于5 mm核磁管内，200 μL 4，4，5，5，6，6，7，7，7九氟1庚醇溶于 700 μL CDCl3。
所有1D和2D NMR实验均采集自Agilent 公司DirectDrive Ⅱ 600 MHz核磁共振谱仪（1H和19F共振频率分别为599.829 MHz和564.337 MHz）。该核磁共振谱仪共配置4个宽带射频通道，如图2所示，其中第一和第三通道采用100 W线性功率放大器实现对1H和19F高频核磁信号的处理与采集，第二和第四通道采用300 W线性功率放大器覆盖X/Y低频核磁信号。为完成信号双通道平行接收，该仪器特别增配了第二接收器，在实验过程中，第一接收器可采集来自第一或第二通道的信号，第二接收器可采集来自第三或第四通道的信号。实验使用5 mm HFX三共振探头，如图2所示，1H，19F两个高频核信号经由分频器分别通过第一和第三射频通道，实现1H，19F的同时采集和去耦，X核低频信号正常通过第二通道完成采集及去耦。该探头元件中去除了所有含氟材料，以避免产生氟背景噪音。
共进行两组1H19F PANSYCOSY并行二维相干实验作为对照。第一组中1H1H 和19F19F COSY的间接采样维（F1）和直接采样维（F2）的谱宽均为50 kHz； 第二组1H1H 和19F19F COSY的直接采样维（F2）的谱宽为50 kHz，间接采样维（F1）的谱宽缩短为10 kHz。两组实验的采样点数分别为512（F1）和10000（F2），累加次数8次，两次实验时间分别为87和90 min。
采用上述参数分别进行常规COSY实验：19F19F COSY间接采样维（F1）和直接采样维（F2）谱宽均为50 kHz，实验时间；1H1H COSY间接采样维（F1）和直接采样维（F2）谱宽均为10 kHz，实验时间为79 min。
2.3NMR谱图处理
使用VnmrJ3.2软件对本实验所有谱图进行处理。以氘代试剂CDCl3定标至7.26 ppm定标。1H 1DNMR及19F 1DNMR FID傅里叶变换（FT）后，进行手动相位校正和基线校正。1H19F PANSYCOSY数据在傅里叶变换前，进行65536×4096数据填零，采用相移45°的Sinebell窗函数处理。常规1H1H COSY和19F19F COSY进行65536×4096数据填零，采用相移45°的Sinebell窗函数处理后进行傅立叶变换。
3结果与讨论
3.11H19F PANSYCOSY实验脉冲序列
通过编辑1H19F PANSYCOSY脉冲序列，平行双通道采集1H1H和19F19F COSY，实现了1H19F并行二维相干实验。如图3所示，经过预备期A，1H，19F磁化矢量均恢复至基态；随后演化期B，在1H通道施加90°脉冲对（pw），
激发并使1H的磁化矢量在d2（t1， 1H）时间内发生相干演化；接着在采集期C（t2， 1H），第一接收器获得1H1H COSY信号；之后进入演化期D（t1， 19F），在19F通道施加90°脉冲对（pwx）激发并使19F磁化矢量发生相干演化；采集期E（t2， 19F），第二接收器检测获得19F19F COSY信号。由此完成了1H19F PANSYCOSY的一个数据采集周期。
对于常规COSY，一次数据采集只能通过A～B～C阶段获得1H1H COSY信号，或通过A～D～E阶段获得19F19F COSY信号。若想要获得这两类信号，必须分别检测，总时间将是A+B+C及A+D+E阶段时间乘以累积扫描次数的总和。设计的1H19F PANSYCOSY脉冲序列利用第一检测信号的A～B～C阶段作为第二检测信号的预备期，从而在不改变其它参数，不影响采样效率和谱图质量的基础上缩短了总实验时间。尤其当所需预备期A较长时，对实验时间的节省效果更为明显。这对于需要较长驰豫时间的小分子样品，以及对于预备阶段磁矢量归零要求较高的实验如核磁定量等意义尤为重大。对于核磁共振波谱法这种通过扫描次数增加，信号累加可以获得更好信噪比的分析方法而言，平行双通道采集的PANSY实验比普通核磁实验具有更高的采样效率。PANSY在短时间内同时完成多项检测，提高了易降解物质以及核磁原位检测有机反应的谱图检测准确度，也可以减少硬件不稳定引起的实验间误差。
经过多次反复信号累加后，PANSY数据被两个接收器分别写入同一个FID中。根据B/D阶段内COSY的相位循环先后将FID的奇数对和偶数对取实部和虚部进行傅立叶变换，可获得1H1H COSY和19F19F COSY谱图。若原COSY处理点阵为（1，0，0，1），则第一接收器采集信号处理点阵（1，0，0，0，0，1，0，0），第二接收器采集信号处理点阵（0，0，1，0，0，0，0，1）。
3.2氟醇的1H19F PANSYCOSY核磁分析
含氟化合物的一维1H谱，13C谱，19F谱核磁信号受1H和19F共同影响，谱峰耦合裂分复杂，且含氟基团电负性增大会影响化学位移，需要通过二维实验确定化学结构。常用二维1H13C HSQC/HMBC等NMR信号会受到19F1H，19F13C耦合裂分并减弱，造成结构归属困难。文献＼[21＼]中提出，19F19F耦合裂分与常见的1H1H二键/三键耦合不同，它们能感受到三键，四键乃至五键距离的裂分，且4JFF通常大于3JFF和5JFF。故利用19F 19F COSY可以归属隔位含氟单元，利用1H1H COSY可以归属相邻含氢单元，氢氟交替单元可利用1H19F HETCOR或一维1H{19F}实验确认，从而完成多数含氟化合物的结构归属。
如图4所示，4，4，5，5，6，6，7，7，7九氟1庚醇含多个CH2及CF2结构单元，且各单元两两相邻，便于进行1H1H及19F19F相干测试研究，故选其为模型分子。通过1H NMR和19F 1D NMR，可获得其1H，19F化学位移，耦合裂分及谱峰面积积分信息，初步归属羟基1，亚甲基2、3、4，以及与亚甲基相邻CF2 5和端基CF3 8。但CF2 6，7的19F化学位移较近，需通过19F 19F COSY来准确归属。
本实验首先使用1H19F PANSYCOSY脉冲序列并行采集1H1H 和19F19F COSY二维相干信号。两次PANSYCOSY实验直接维谱宽均为50 kHz，间接采集谱宽分别选取10 kHz与50 kHz（等同于1H1H COSY与19F 19F COSY实验谱宽），各用时1.5 h。50 kHz间接维谱宽的PANSYCOSY处理后如图5A、5B、5C，其中5B为1H1H相干信号全谱，5A为5B中1.0～4.5 ppm区域的放大，5C为19F19F相干信号全谱。10 kHz间接维谱宽的PANSYCOSY处理后如图5D， 5E和5F，其中5E为1H1H相干信号全谱，5D为5E中1.0～4.5 ppm区域的放大，5F为19F19F相干信号全谱。
随后使用常规1H1H COSY与19F 19F COSY对4，4，5，5，6，6，7，7，7九氟1庚醇进行检测，获得谱图如图5G、5H，采集参数在实验部分已做描述，分别耗时79 min和77 min，总时长约2.5 h。图5D与图5G的间接维谱窗同为10 kHz，信号分辨率相同，说明PANSYCOSY与单一采集的1H1H COSY效果一致。图5C与图5H的间接维谱窗同为50 kHz，信号分辨率也相同，说明PANSYCOSY与单一采集的19F19F COSY效果一致。1H19F PANSYCOSY实验可在1.5 h获得常规需用2.5 h的1H1H 和19F19F COSY。
图5E与图5F的间接采集区域如图5B与图5C中灰色阴影区域显示，为谱窗中心1/5部分。保持间接维采样点数不变，减小谱窗sw1，F1维演化时间（d2=n/sw1， n=0，1，2….ni）将延长，这会增强耦合常数较小两个核之间的交叉峰，使得分辨率提高。故比较图5A与图5D的PANSY 1H1HCOSY，图5D的信号分辨率更好，来自亚甲基2～3相关及3～4相关的交叉峰也更明显。比较图5C与图5F的PANSY 19F19FCOSY，谱窗缩小引起了相关峰在间接维度的折叠，除了5仍在谱窗内未发生折叠外，6、7、8的相关峰均发生折叠至6′， 7′， 8′（8折叠两次），图5C中微弱的6～7 19F19F三键相关交叉峰在图5F中由于折叠后避开对角线峰的影响，变得清晰可见。在PANSY19F19FCOSY中观测到5～7，6～8，5～6，6～7 CF2的远程相关。相关峰折叠后的辨认可根据一维谱信号（对角线峰化学位移）与间接维谱窗比对。类似技术被应用于3DNMR尤其是1H13C15N类蛋白质结构解析核磁实验设计中，可以提高间接维采样效率，增加信号分辨率。
由此，本实验通过1H19F PANSYCOSY双通道平行采集4，4，5，5，6，6，7，7，7九氟1庚醇的1H1H，19F19F相干信号，在1.5 h获得了常规单通道检测方法至少需要2.5 h才能得到的核磁数据，且利用间接维采样谱窗的优化，成功地提高了信号的灵敏度和分辨率，准确归属了该模型分子各结构单元的1H NMR，19F NMR化学位移。
4结论
提出一种新型核磁共振脉冲序列1H19F PANSYCOSY，在600 MHz Agilent Direct Drive Ⅱ 核磁波谱仪上，利用1H19F独立调谐的HFX三共振探头和双接收器，首次实现了同时采集二维1H1H COSY和19F19F COSY核磁谱图。以4，4，5，5，6，6，7，7，7九氟1庚醇为模型分子，发现其1.5 h的1H19F PANSYCOSY实验结果与总时间2.5 h的常规1H1H COSY和19F19F COSY实验结果信号分辨率和灵敏度相同。即1H19F PANSYCOSY可节省40%实验时间。由于1H19F PANSYCOSY实验中， 1H和19F共用COSY的直接和间接维采样谱宽sw、sw1，但两者核磁信号分布谱宽差异很大，实验时需要选择合适的采样谱宽。建议sw设置为适于19F谱宽，而sw1适于1H谱宽。19F19F COSY信号在较窄的间接维谱宽sw1中信号发生折叠，可利用对角线峰应该出现的位置与谱窗关系对信号进行复位归属。由此可提高间接维采样效率，增加谱图分辨率。
九氟1庚醇的（A）PANSYCOSY 1H1H相干信号1.0～4.5 ppm区域放大，来自B； （B）PANSYCOSY 1H1H相干信号全谱，sw=sw1=50 kHz； （C）PANSYCOSY 19F19F相干信号全谱，sw=sw1=50 kHz； （D）PANSYCOSY 1H1H相干信号1.0～4.5 ppm区域放大，来自E； （E）PANSYCOSY 1H1H相干信号全谱，sw=50 kHz，sw1=10 kHz； （F）PANSYCOSY 19F19F相干信号全谱，sw=50 kHz，sw1=10 kHz； （G）1H1H COSY全谱，sw=sw1=10 kHz； （H）19F19F COSY全谱，sw=sw1=50 kHz；（sw为直接采样维谱宽，sw1为间接采样维谱宽）。D/E/F图的间接维采样窗口为A/B/C图的1/5，即B/C中灰色阴影区域。A/B/C图和D/E/F图分别来自两个各用时1.5 h的PANSYCOSY实验，G和H分别用时1.25 h。由图可见，获得D/E/F的PANSYCOSY实验省时约40%（原总需2.5 h，现用时1.5 h），且其信号灵敏度和分辨率不低于同条件下常规COSY （G与H）。
Symbolm@@ 6 region； （E） PANSY1H1HCOSY full spectrum， sw=50 kHz， sw1=10 kHz； （F） PANSY19F19FCOSY full spectrum， sw=50 kHz， sw1=10 kHz； （G） 1H1H COSY full spectrum， sw=sw1=10 kHz； （H）19F19F COSY full spectrum， sw=sw1=50 kHz （sw is the spectra window of f2 dimension directly detected， sw1 is the spectra window of f1 dimension indirectly detected） of 4，4，5，5，6，6，7，7，7Nonafluoro1heptanol. The spectra of D/E/F were obtained with sw1 set to 1/5 of the A/B/C′s sw1， which is the grey region shown in spectra B and C. A/B/C and D/E/F were acquired by two PANSYCOSY experiments of 1.5 h each， while G and H each took 1.25 h. The PANSYCOSY experiment carried for D/E/F was proved to be well resolved and timesaving for both 1H1H and 19F19F correlation.
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AbstractA new pulse sequence was established to obtain the twodimensional NMR spectroscopy with parallel acquisition of 1H1H and 19F19F correlations （1H19F PANSYCOSY） using a 600 MHz broadband radio frequency probe as 1H and 19F receiver channels independently. This technique was illustrated with homonuclear COSY experiments on 4，4，5，5，6，6，7，7，7nonafluoro1heptanol， giving simultaneously 1H1H and 19F19F correlation spectra， which were later compared with the regular COSY spectra acquired under the same condition. The 1H19F PANSYCOSY data showed the same resolution and signal sensitivity as the regular 1H1H COSY and 19F19F COSY while saving 40% of the experiment time. In order to improve the resolution for 1H19F PANSYCOSY signals along the indirectly detection dimension， a narrow spectral window was set up in favor of the 1H chemical shifts range. The resulted 19F19F COSY signals were folded along the indirectly detection dimension and the signal resolution was improved.
KeywordsParallel acquisition； Nuclear magnetic resonance； 19F19F correlation spectroscopy
（Received 20 March 2015； accepted 15 May 2015）
This work was supported by the National Science Foundation of China （No. 21305098）
第五届金属组学国际研讨会
由中国科学院高能物理研究所和清华大学联合主办的“第五届金属组学国际研讨会”（The 5th International Symposium on Metallomics）将于2015年9月9日至9月12日在北京召开。会议主席为柴之芳院士（中国科学院高能物理研究所）和张新荣教授（清华大学）。
金属组学国际研讨会是是国际上金属组学研究领域最有影响力的学术会议，每两年一届。在我国举办这样的学术研讨会，将有利于进一步提高我国在该领域的学术水平和国际地位。
会议将以金属组学及相关研究领域为主题，交流金属在生物学和医学中的应用，岩石圈和生物圈的金属相互作用，生物学中的纳米材料，分析方法学和分析仪器等方面的最新研究进展。
论文投稿截止日期为2015年6月10日，摘要模板可在会议网站上（http：//metallomics.antpedia.com）下载。摘要投稿需电邮到会议组秘书处邮箱（metallomics2015@ihep.ac.cn），投稿成功后将会收到会议组的确认邮件确认。
联系方式：
会议秘书： 李玉锋博士， 王萌博士
会议邮箱： metallomics2015@ihep.ac.cn
