在瀏覽器中檢視、積分與清理 NMR 光譜
簡答:開啟免費的 MolDraw NMR 檢視器,拖入 JCAMP-DX、CSV/TXT 或 Bruker 格式的 1H 或 13C 檔案。你可以縮放、標峰、積分、以溶劑對化學位移標尺校正、找出常見的溶劑峰與矽脂峰,並匯出 PNG、CSV 或 JCAMP-DX 檔案。檔案在瀏覽器中讀取,不會上傳。
在此試用 NMR 檢視器
為什麼要用瀏覽器 NMR 檢視器?
大多數 NMR 資料是在光譜儀電腦上用需要授權的軟體處理的。想在家裡或在沒有授權的筆記型電腦上檢視光譜時,就不太方便了。
瀏覽器檢視器正好填補了這個空白。開啟匯出的檔案,讀取化學位移,檢查積分,看看那些「多出來」的峰是不是只是乙酸乙酯或矽脂。然後為實驗報告儲存一張整潔的圖。
1H 或 13C 光譜能告訴你什麼
化學位移(δ,ppm)反映原子核所處的電子環境。芳香質子位於 7–8 ppm 附近,與氧相鄰的質子位於 3.5–4.5 ppm 附近,烷基質子一般低於約 2 ppm。由於 ppm 是一個比值,同一化合物在 60 MHz 與 600 MHz 磁體上的化學位移相同。
分裂來自與鄰近質子的偶合,以 Hz 為單位。與 CH3 相鄰的 CH2 顯示為四重峰。多重峰以 Hz 計的寬度不隨場強變化,所以在低場桌上型磁體上它跨越的 ppm 更多。
積分是 1H 訊號下的面積。它與質子數成正比,所以從比值可以看出,例如某個訊號是 2H,另一個是 3H。在一般 13C 光譜中,峰面積並不可靠。
校正確校正尺的零點。TMS 設為 0 ppm。大多數人改用殘留溶劑峰,例如 CDCl3 中的 CHCl3 為 7.26 ppm,DMSO-d6 中的 DMSO-d5 為 2.50 ppm。校正錯誤的標尺可能導致錯誤的指認。
可以開啟哪些檔案
| JCAMP-DX | .jdx、.dx 或 .jcamp 檔案,包括壓縮(ASDF)資料。大多數 NMR 軟體都能匯出這種格式。 |
|---|---|
| CSV 或 TXT | 兩欄資料:ppm 與強度。 |
| Bruker | 處理後的資料:實驗資料夾的 zip 壓縮檔,或同時選取的 1r 與 procs 檔案。 |
如果檔案中包含光譜儀頻率,檢視器會使用它;如果沒有,請在光譜儀中設定。
如何逐步處理一張光譜
- 點選開啟光譜檔案,或把檔案拖到框中。想先練習的話,點選苯甲酸乙酯(CDCl3)。
- 如果檔案中沒有包含場強,請在光譜儀下用 60 至 800 MHz 的按鈕設定。這樣峰表給出的 Hz 值才正確。
- 在 位移校正(化學位移定標) 下,於雜質框中選擇你的溶劑並按 以溶劑校正。如果用的是 TMS,按 TMS = 0 ppm。要手動指定任何峰,在 位於 與 的峰應為 中輸入數值,然後按 套用。
- 放大每個區域。用 閾值 滑桿或 在檢視範圍內標峰 整理峰清單。
- 選擇 積分,在一個已知的訊號(例如 CH3 三重峰)上拖曳。在 第一個積分 = 中輸入 3,再對其他訊號積分並讀出面積。
- 按 找出雜質。刪除任何峰之前,先把比對結果與你的峰相互對照。
- 用匯出 PNG、匯出 CSV 或匯出 JCAMP-DX 匯出。
檢視器的功能
| 檢視 | 縮放、平移、+ 與 −、調節峰高的 Y+ 與 Y−,以及重設檢視。滾輪與雙指捏合也可以縮放。 |
|---|---|
| 峰 | 帶閾值的自動標峰、點選新增的「標峰」,以及包含 δ ppm、Hz 與峰高的表格。 |
| 積分 | 拖曳即可積分。面積以第一個積分為基準進行換算。 |
| 校正 | 以溶劑校正、TMS = 0 ppm,或點選校正後選擇一個峰。 |
| 雜質 | 將峰與 Fulmer 等人(2010)針對 12 種氘代溶劑的痕量雜質表進行比對。列出可能比對與部分比對的結果及其預期訊號。 |
| 整潔的光譜 | 刪除、刪除所有可能雜質、復原、全部恢復與顯示原圖。光譜會被標記為「已為顯示而編輯」。 |
| 匯出 | 目前螢幕內容的 PNG、CSV 與 JCAMP-DX。 |
課堂與實驗室中的用法
- 教學實驗:給學生一個產物的 JCAMP-DX 檔案。他們進行校正、積分,並附圖報告化學位移與質子數。
- 場強演示:先載入苯甲酸乙酯(CDCl3),再載入桌上型 80 MHz。同樣的多重峰在低場下會擠在一起。
- 純度檢查:提交化合物之前,執行「找出雜質」,確認那些小峰來自後處理溶劑、水還是矽脂。
- 核對預測結果:把你的峰與 SMILES 轉 NMR 預測器給出的預測光譜進行比較。對於 13C 與二維實驗,可以用 NMR 分析器外掛預測 COSY、HSQC 與 HMBC 光譜。
技巧與限制
- 在執行「找出雜質」之前先校正。比對使用的 ppm 視窗很小,標尺有偏移時效果會很差。
- 比對只說明某個峰位於預期的雜質位置。請檢查該雜質的所有訊號是否都存在,多重峰的形狀是否正確。
- 雜質的化學位移會隨濃度與溫度略有變化。放寬 ± ppm 範圍時要謹慎,因為誤比對會增多。
- 檢視器顯示一維光譜。它沒有傅立葉變換或相位校正功能,所以請先處理 FID。
- 如果瀏覽器無法解壓縮 Bruker 資料夾,請先解壓縮,然後同時選取
1r與procs檔案。 - 刪除峰只是顯示上的編輯。請把原始檔案作為你的資料保留。
剛接觸 NMR?我們的如何解讀 NMR 光譜指南逐步講解了化學位移、分裂與積分。
問題與解答
除了 1H,還能開啟 13C 光譜嗎?
能。檢視器會從檔案中讀取核的類型。如果檔案中沒有說明,它會根據 ppm 範圍推測。雜質表同時包含 1H 與 13C 化學位移。
為什麼我的 13C 積分與碳原子數不符?
一般 13C 光譜是在質子去偶合條件下擷取的。各個碳的弛豫速率不同,獲得的 NOE 增強也不同,因此四級碳峰往往很小。只有在定量條件下測得的光譜,其 13C 積分才可信。
可以在檢視器中處理原始 FID 嗎?
不可以。檢視器開啟的是處理過的光譜:JCAMP-DX、兩欄的 CSV 或 TXT,以及 Bruker 處理後的資料(1r 與 procs 檔案)。請先在光譜儀軟體中完成傅立葉變換與相位校正。
把光譜放進論文之前,應該隱藏雜質峰嗎?
請把原始光譜作為你的資料保留,並報告發現的雜質。整理後的光譜只是顯示上的編輯。檢視器會把它標記為已編輯;如果你使用它,應在圖說中說明。