Mestre-c處理一維氫譜

1、用MestRe-C 軟件處理一維氫譜張偉慶(中山大學(xué)化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院 廣州 510275 隨著傅立葉核磁譜儀的普及和儀器使用的開放,很多單位的核磁譜儀的使用幾乎達(dá)到飽和,因此有些單位為提高效率,規(guī)定譜儀只用于采樣,不得處理數(shù)據(jù)和譜圖;也有時因滿足某種需要對譜圖或數(shù)據(jù)進行特定的處理,因此掌握一些核磁數(shù)據(jù)的處理技巧就很有必要了。 本文對一維譜中較復(fù)雜的分析如多重偶合、多峰分離、多譜批處理和譜之間的算術(shù)處理等一些功能沒有涉及。 一、導(dǎo)入和變換 運行MestRe-C 軟件,在其界面上用鼠標(biāo)左鍵點擊工具欄左端的圖標(biāo),畫面上出現(xiàn)import file 對話框(見圖1,在其中選擇所要處理某一個實驗數(shù)據(jù)文件

2、夾,打開文件夾,選中名為fid 的文件(其他儀器采集的數(shù)據(jù)選其二進制格式的文件。在select file type 選項中選所用譜儀的生產(chǎn)廠家和類型。對varian 儀器選automatic 也可,其他儀器的文件可否用automatic 讀取有待驗證。選好后用鼠標(biāo)左鍵點擊 打開按鈕,得到fid 信號(見圖2,此時可用鼠標(biāo)對fid 信號在圖中的大小和位置進行調(diào)整。然后,移動鼠標(biāo)到工具攔用左鍵按下按鈕,在其下拉菜單中選full FT ,對fid 信號進行傅立葉變換,即得核磁共振吸收曲線譜圖(見圖3。圖1圖2圖3二、譜圖的一般處理 1調(diào)相位相位調(diào)整可采用自動調(diào)整方式,也可采取手動調(diào)整方式。若想得到好

3、的譜圖,調(diào)整相位是必須的。調(diào)整時不僅需要耐心還更需要經(jīng)驗和技巧。 (1自動調(diào)整 移動鼠標(biāo)到工具攔用左鍵點擊 按鈕,在其下拉菜單中共有四種方式供選擇,通常選APT 方法。 (2手動調(diào)整若覺得自動調(diào)整結(jié)果不理想,可手動調(diào)整。用鼠標(biāo)左鍵點擊按鈕,畫面上出現(xiàn) phase correction 對話框(見圖4。按其中按鈕biggest 將標(biāo)線調(diào)到最強峰,可再用鼠標(biāo)移動標(biāo)線到指定的位置(見圖5。相位分為零級相位和一級相位。調(diào)零級相位時,標(biāo)線的位置對相位無影響,每個峰的左邊或右邊隨著零級相位調(diào)整一齊上升或下降。調(diào)一級相位時,標(biāo)線的位置對相位有特殊的影響:若我們打算標(biāo)線的左邊某個峰用一級相位調(diào)整時, 標(biāo)線左邊

4、的其他峰的變化同零級,而標(biāo)線右邊的所有峰的變化則與標(biāo)線左邊的相反,即調(diào)一級相位時,使標(biāo)線左邊的峰其左邊上升,則標(biāo)線右邊的峰其左邊則下降。反之也一樣。交替使用零級相位和一級相位及恰當(dāng)?shù)臉?biāo)線位置,經(jīng)過摸索大都可以得到好的相位和得到對稱性滿意的譜圖。調(diào)亂相位可用對話框中按鈕 reset 復(fù)位,重新再來。2調(diào)基線調(diào)整基線的目的有二:改善譜的外觀和提高圖4圖5 積分的準(zhǔn)確性。點擊工具欄按鈕,在其下拉菜單中有五種方式供選擇,通常選full ato 方法,其結(jié)果大都能滿足要求。3平滑點擊工具欄process 按鈕,在下拉菜單中選smooth ,出現(xiàn)smooth/derivative 對話框,默認(rèn)值為2,用鼠

5、標(biāo)左鍵點擊OK 即可。此步并非必要,可省略。4定標(biāo)在工具欄中用鼠標(biāo)左鍵按下按鈕,然后移動鼠標(biāo)到要定標(biāo)的峰位(此時鼠標(biāo)指針為十字線上,點擊鼠標(biāo)左鍵則出現(xiàn)reference 選擇框(見圖6,可根據(jù)實際情況選擇標(biāo)準(zhǔn)值。若沒有所要的集團和數(shù)值,可在reference 選擇框中添加新集團的標(biāo)準(zhǔn)值。選定后(見圖7,用鼠標(biāo)左鍵點擊OK , 然后用鼠標(biāo)按起工具欄中按鈕,則完成定標(biāo)。 圖 6圖75標(biāo)峰在工具欄中用鼠標(biāo)左鍵按下按鈕,在其下拉菜單中,選peak picking,此時鼠標(biāo)指針成雙峰形狀,將鼠標(biāo)移到將要標(biāo)的峰附近按下鼠標(biāo)左鍵后拖動,圖上出現(xiàn)矩形虛框,將峰括在虛框范圍內(nèi),松開鼠標(biāo)左鍵既可看到標(biāo)好的峰位,然

6、后用鼠標(biāo)在按鈕旁的下拉菜單中選 list peaks ,則在畫面上顯示peak picking list清單(見圖8 ,可用清單中的功能鍵刪除不希望的峰值。也可將清單中的數(shù)據(jù)拷貝到其他文檔中編輯,以供分析等需要。圖86積分積分可采用自動方式,也可采取手動方式。兩種方式都有一定的誤差。工作中手動積分更常用一些,積分是核磁數(shù)據(jù)分析的重要內(nèi)容,要注意掌握好。(1自動積分用鼠標(biāo)左鍵點擊工具欄中tool按鈕, 在其下拉菜單選integration中的automatic 1D integration,則自動積分,自動積分的修改方法可參照下面手動積分的說明。(2手動積分在工具欄中用鼠標(biāo)左鍵按下按鈕旁的下拉菜

7、單,用鼠標(biāo)選其中integrate。移動鼠標(biāo)到要積分峰的左端根部 (此時鼠標(biāo)指針旁多一積分線指示,按下鼠標(biāo)左鍵(此時鼠標(biāo)又變成指針成十字線向右拖鼠標(biāo)到要積分峰的右端根部,松開鼠標(biāo)左鍵,即完成此峰的積分。再移動鼠標(biāo)對其他峰積分。待要積分的峰全部積好后,再在工具欄中用鼠標(biāo)按出按鈕旁的下拉菜單,選其中integration manager,此時畫面上出現(xiàn)integration manager對話框。使用integration manager對話框中的功能修改調(diào)整積分值積分區(qū)域和積分線的水平。建議:調(diào)整應(yīng)首選將要用于定積分基準(zhǔn)值的峰。為減少積分誤差,可用鼠標(biāo)左鍵按下工具欄按鈕放大譜圖,再用鼠標(biāo)左 鍵按

8、下工具欄按鈕找到首選峰,在 integration manager 對話框中用navigate 下的左右箭頭選中首選峰(此時其積分值會被框住,表示該峰被激活,可進行改動,然后開始調(diào)水平,操作如下:先選中apply to all integration ,用integral correction 中的bias 和slope 調(diào)整積分線水平盡可能使積分線成階梯形。同前面調(diào)整相位一樣,調(diào)整時不僅需要耐心還更需要經(jīng)驗和技巧。 調(diào)好水平線后,再用resize 中的水平方 向的兩組箭頭調(diào)整積分的起末位置,若需要 調(diào)整積分線在圖中的上下位置和高度大小, 可用垂直方向的兩組箭頭。調(diào)整好積分范圍 后在refer

9、ence 中輸入積分基準(zhǔn)值,再用鼠標(biāo) 左鍵點擊OK (見圖9則基準(zhǔn)峰的積分調(diào) 好了。然后,用鼠標(biāo)左鍵按下工具欄按鈕移動譜圖, 對每個要積分峰的始末位置用integration manager進行調(diào)整,對于非基準(zhǔn) 峰只需調(diào)整積分區(qū)域的起始位置。 圖9取消對某個峰積分的操作:在integration manager 對話框中用鼠標(biāo)navigate 下的左右箭頭選中要取消積分的峰,然后用鼠標(biāo)點擊integration manager 中delete的current 即可。在工具欄中用鼠標(biāo)按出按鈕旁的下拉菜單,選其中l(wèi)ist integrates ,畫面上即出現(xiàn)list of integrates 窗

10、口,其中提供了積分的相關(guān)信息,可導(dǎo)出用于分析。三、譜圖局部信息獲得和調(diào)整1局部放大在工具攔用鼠標(biāo)左鍵按下按鈕 ,鼠標(biāo)指針變成放大鏡,移動鼠標(biāo)到指定的要局部放大的起始位置,按下鼠標(biāo)左鍵(此時鼠標(biāo)指針變成放大鏡十字線拖動到要局部放大的末端位置,松開鼠標(biāo)左鍵,則譜圖按指定范圍局部放大。不再需要局部放大時,需按起按鈕。按鈕功能主要用于隨時細(xì)致地觀察。2確定譜圖化學(xué)位移范圍在工具攔用鼠標(biāo)左鍵按下按鈕 ,畫面上出現(xiàn)manual zoom 對話框,此對話框用于指定譜圖水平方向的顯示范圍,與不同,它是可以準(zhǔn)確確定化學(xué)位移始末范圍的局部放大。功能用于確定適宜的譜寬,它可以在處理多張譜圖時使得到每一譜圖的范圍都一

11、致。具體操作時可用其中的功能鍵和。3雙邊擴展和收縮譜圖 在工具欄中用鼠標(biāo)左鍵按下 按鈕,譜圖中的吸收曲線即以水平中心為原點,向雙邊擴展;若在工具欄中用鼠標(biāo)按下按鈕,譜圖中的吸收曲線即以水平中心為原點,雙邊向中心收縮,最后收縮成原始譜寬。4分段放大瀏覽譜圖 在工具欄中用鼠標(biāo)按下按鈕 ,畫面上出現(xiàn)full view 窗口,使用其中功能,確定分段數(shù),可使譜圖分段擴大顯示。5對已放大譜圖連續(xù)的瀏覽在工具欄中用鼠標(biāo)按下按鈕,移動鼠標(biāo)(此時鼠標(biāo)指針變成粗十字箭頭到譜圖上,按下鼠標(biāo)左鍵沿水平方向或垂直方向拖動鼠標(biāo),譜圖中的曲線即可在水平方向移動對已放大譜圖連續(xù)的瀏覽。與擴展和分段瀏覽不同,此操對譜圖垂直方向

12、也有效。6譜圖復(fù)原對局部放大、確定譜圖化學(xué)位移范圍和雙邊擴展、收縮譜圖和分段放大瀏覽吸收曲線后的譜圖若要恢復(fù)到原譜圖, 在工具欄中用鼠標(biāo)按下按鈕, 譜圖即直接回到原數(shù)據(jù)采集寬度。若用鼠標(biāo)左鍵按工具欄的返回 鍵,則吸收曲線只返回到上一步。7 調(diào)整吸收曲線在譜圖中上下位置和高低 按鈕、和 都有此類功能,可根據(jù)需要選用。與吸收曲線水平方向調(diào)整比較,對吸收曲線垂直方向的調(diào)整就顯的簡單多了,只是要根據(jù)需要調(diào)整吸收曲線基線在譜圖中的上下位置和吸收曲線峰的高低。8讀取兩峰間的化學(xué)位移或頻率及其差值用鼠標(biāo)按下按鈕,鼠標(biāo)指針成十字線,移動十字線到指定的峰,按下鼠標(biāo)左鍵,在畫面上出現(xiàn)info view 窗口,其中

13、顯示該峰的化學(xué)位移或頻率(可在其中選定,再用鼠標(biāo)移動十字線到指定的第二個峰,按下鼠標(biāo)左鍵,則在info view 窗口顯示該峰的化學(xué)位移或頻率及與第一個峰的差值。若要保存此信息,可將鼠標(biāo)移到info view 窗口,鼠標(biāo)指針恢復(fù)到原來形狀再右擊鼠標(biāo),選copy ,再復(fù)制此信息到指定的文檔中。9讀取峰的信息在工具欄中用用鼠標(biāo)左鍵按下按鈕,鼠標(biāo)指針變成旁邊多一峰狀指示,移動鼠標(biāo)指針到指定的峰上,按下鼠標(biāo)左鍵,隨即在出現(xiàn)information on peak 的窗口中顯示該峰的頻率、化學(xué)位移、高度和信噪比信息。10、簡單偶合常數(shù)的讀取在工具欄中用鼠標(biāo)左鍵點擊tools 按鈕,在出現(xiàn)的下拉菜單中選 m

14、easure coupling contants ,此時畫面出現(xiàn)couplingcontants 窗口， 這時鼠標(biāo)指針旁多一 J 指示， 沿吸收曲線的基線移動鼠標(biāo)指針到指定的 峰的峰頂投影位置 （有一隨鼠標(biāo)移動的峰高 指示可供判斷峰頂） ，擊鼠標(biāo)左鍵，此時鼠 標(biāo)指針旁又多一分叉指示， 再移動鼠標(biāo)找到 偶合峰峰頂位置，再擊鼠標(biāo)左鍵，則在 coupling contants 窗口中顯示剛才兩個峰的 位置（用 Hz 表示） 值和中心化學(xué)位移。 、J 注意再確定其他峰的偶合時，先擊 coupling contants 窗口中的 reset。 顯示或刪除偶合信息在譜圖上的操作： 在 coupling c

15、ontants 窗口中 shift1 欄下用鼠 標(biāo)左鍵選中打勾則會在譜圖中顯示該偶合 信息。若需刪除某一偶合信息，在 coupling contants 窗口用鼠標(biāo)左鍵點擊該信息行使其 變蘭，再移動鼠標(biāo)點擊 delete 即可。 完全讀取后，可在 coupling contants 窗口選 copy 復(fù)制偶合信息到其他文檔中用 于分析。 在一張全譜圖界面下， 用鼠標(biāo)左鍵點擊 譜圖下部圖標(biāo) ，則在全譜畫面的左上 方插入一小全圖。然后對小圖處理。具體方 法參見前面的介紹。 對大圖的處理方法均可 用于小圖的處理。 若希望得到一個以上的局部圖， 處理好 第一個小圖后，移到指定位置，重復(fù)以上操 作即可得

16、到第二個以至更多（見圖 10） 。 可用鼠標(biāo)改變小圖的大小。 若想刪除某 一小圖，移動鼠標(biāo)到小圖的基線，待鼠標(biāo)指 針 變 為 手 型 時 ， 擊 鼠 標(biāo) 右 鍵 ， 選 delete spectrum，即可刪除。 11 圖上加注 圖 10 在工具欄中用鼠標(biāo)按下 按鈕， 在畫 五、多譜圖的處理 1 多譜圖不同形式的排列和對比 在工具欄中用鼠標(biāo)左鍵點擊 file，在出 現(xiàn)的下拉菜單中選 import multiple spectra， 此時畫面上出現(xiàn) import multiple spectra 對話 框，先用鼠標(biāo)選中 import all files in the sam （打勾） ，再添加指

17、定的多個譜圖（圖 11） ， 分別是水、乙醇、甲苯和乙苯的譜圖。 面上出現(xiàn) add text 窗口，在其中輸入注釋， 選好字型、大小和修飾及位置等后，用鼠標(biāo) 左鍵點擊 OK，注釋即顯示在譜圖上。此時 注釋外圍有框，表示注釋仍處于活動狀態(tài)， 移動鼠標(biāo)到注釋框上， 按下鼠標(biāo)左鍵可拖動 注釋框到指定的位置，松開左鍵，移鼠標(biāo)到 其他位置再擊鼠標(biāo)左鍵，則注釋的外框消 失，此注釋完成。 若修改或刪除已完成的注釋， 則要將鼠 標(biāo)移到要修改的注釋上， 待鼠標(biāo)指針變成手 掌時，此時也表示該注釋處于活動狀態(tài)，擊 鼠標(biāo)右鍵后選編輯或刪除， 當(dāng)然此時也可用 鼠標(biāo)移動其位置。 四、插圖的處理 很多時候人們希望得到一張全

18、譜的同 時，還希望得到突出顯示某一局部細(xì)節(jié)的 圖。MestRe-C 軟件能很容易作到。 圖 11 然后分別處理（也可選已經(jīng)處理好的譜圖） 后，根據(jù)擬選用的排列方式，用鼠標(biāo)左鍵點 擊畫面下方的圖標(biāo)。其中 上下排列； 圖 12） ； 13） 。 表示譜圖曲線 2 譜圖的疊合 先用上述垂直顯示方法排列要疊加 的譜圖， 然后用鼠標(biāo)左鍵點擊譜圖下部圖標(biāo) 則譜圖疊合在一起。移動鼠標(biāo)選中要 調(diào)整的吸收曲線 （當(dāng)前活動的曲線若不是希 望的，點擊譜圖下部圖標(biāo) 或 可 表示譜圖曲線左右排列（見 表示譜圖曲線階梯排列（見圖 輪換選擇激活） 就可以調(diào)整該曲線的位置、 ， 峰的高低等。 下面是對工業(yè)乙苯和試劑乙苯的譜

19、圖排列（見圖 15）和疊合（見圖 16） 。疊合 的相對位置可隨意調(diào)整。 圖 12 圖 15 圖 13 對階梯排列還可根據(jù)自己的要求在 其按鈕 旁 的 下 拉 菜 單 stack 1D spectra options 中進行一些選項和設(shè)定（見 圖 14） 。 圖 16 3 大圖套小圖（不同于插圖） 大圖套小圖是指兩張來源不同的譜圖 其吸收曲線一大一小同時顯示在一個畫面 中。插圖是指同一條吸收曲線一大一小顯 示，而顯示的化學(xué)位移范圍不同，其中一個 化學(xué)位移范圍涵蓋另一個化學(xué)位移范圍。 插圖方法用于展示一條吸收曲線的概 圖 14 貌和局部細(xì)節(jié)。 這種方式可以側(cè)重全貌的同 時展示細(xì)節(jié)（大圖涵蓋小圖）也可以突出局 部而兼顧全貌（小圖涵蓋大圖） 。 大圖套小圖用于展示要突出區(qū)分主次 來說明問題的場合，小圖起輔助對比的作 用。 它不同于多譜的上下、 左右、 階梯排列。 一般認(rèn)為上下、左右、階梯排列中的譜圖主 次區(qū)分不像大圖套小圖那么突出。 大圖套小圖的操作：先將譜圖疊合，選 中要套的小圖曲線，用鼠標(biāo)左