NMR进阶：NOE效应

之前我们已经讲过了NMR的基础内容：像极了爱情。无论是科研领域还是考研方面，NMR（核磁共振）的应用都是不容小觑的。小到产物的表征，大到蛋白质空间结构的确定，无处不用核磁。

傅里叶变换Fourier transform (FT)的出现使得核磁共振的数据更加精确高效，这使得我们能够更加精细的表征复杂分子。

1.双共振技术

双共振技术也被称为双照射技术，是核磁共振谱中常用的一种实验技术。具体操作方法是，在进行射频扫描H1的同时，再加上某个特定射频来照射特定核，使其达到饱和状态。

所谓饱和状态，就是处于高速往返于各个自旋态之间，这种现象使得谱图产生相当大的变化。双共振技术使得被照射的核达到饱和，因而在各个状态停留时间很短，使得该核与其他自旋核的耦合作用消失，原来比较复杂的信号转变为单峰，这就是自旋去耦现象，对于确定质子间的相互耦合非常有用。

2.耦合过程

分子中自旋核与自旋核之间相互作用称自旋-自旋偶合。由自旋偶合产生的多重谱峰现象称为自旋裂分。可以说，偶合是裂分的原因，裂分是偶合的结果。

自旋一自旋偶合，可反映相邻核的特征，可提供化合物分子内相接和立体化学的信息。对简单偶合而言，峰裂分距离即偶合常数。

根据相互干扰的两核间间隔的键数目可将偶合常数分为1J、2J、3J等。左上角的数字表示相互干扰的核之间间隔的数目。
（１）肪烃质子的偶合常数 2J的变化范围较大，与结构关系密切 
（2）其他类型的远程偶合：在共轭体系中，5根键处于锯齿状时，能产生5J，，在饱和体系中4根键处于平面状态并构成W型时，也能发生远程偶合。

（3）远程偶合常数较小，一般小于1Hz，通常观察不到，若中间插有键，或在一些具有特殊空间结构的分子中，才能观察到。根据偶合常数的大小，可以判断相互偶合的氢核的健的连接关系，帮助推断化合物的结构。

3.NOE效应

前面都是一些基础内容，接下来我们来看核的NOE效应（核的Overhauser效应）：

1953年，Overhauser发现，在金属原子体系中，如果饱和电子自旋，那么引起核自旋的共振信号加强，这一现象称为Overhauser效应。1965年，在核磁共振的研究中发现，如果饱和某一个自旋核，则与其空间相近的另一个核的共振信号加强。

当然，这里的空间相近是很模糊的概念，一般认为5埃以内，注意，空间相近不一定是耦合的核。

4.应用例举

还有一种实验上常用的NOE差谱，就是把后面测得的氢谱减去原来的(常规)氢谱，面积有变化的地方就会出峰，这就可以发现NOE效应。上述的方法是用一维谱的方式测定NOE效应。如果一个化合物中有若干成对的氢原子空间距离相近，需要照射若干次，这样显然不方便。NOE类的二维谱则是通过一张NOE类的二维谱找到一个化合物内所有空间距离相近的氢原子对。

NOESY谱或ROESY谱的外观与COSY谱相同，只是NOE类相关谱中的相关峰反映的是有NOE效应的氢原子对。当然由于具有3J耦合的两个氢原子的距离也不远，因此在NOE类相关谱中也常出现相关峰(作图时采取措施尽量去除，但是难以完全除掉)。

后面的二维谱对NOE的观测很有价值，我们将在下一期文章中详细介绍。