恭喜杨创的论文在Journal of Magnetic Resonance上发表
恭喜杨创的论文在Journal of Magnetic Resonance上发表。
Chuang Yang, Jinyong Chen, Qing Zeng, Yao Luo, Zhong Chen, Yanqin Lin. Simultaneous acquirement of pure shift 2D homonuclear correlation spectra. Journal of Magnetic Resonance 339 (2022) 107229
介绍：
二维同核相关谱如COSY、TOCSY和NOESY是分析耦合网络和传递分子结构信息的经典二维谱。同核相关谱的两个主要挑战是分辨率和效率。由于分子结构的复杂性和标量耦合的影响，光谱分辨率仍难以满足需求，需要更高的分辨率来提高同核相关谱的质量。另一方面，虽然一些同核相关谱经常一起使用(如COSY和TOCSY)，但它们一般是分开采样的，而且随着间接维度上采样点数量的增加，实验时间急剧增加。在此，我们提出了一种同时获得间接维数纯移COSY和TOCSY或间接维数纯移COSY和NOESY的方案，以提高它们的分辨率，同时减少采样时间，提高效率。
在这里，我们结合纯移位技术 (PSYCHE)和 MFA 技术来设计脉冲序列,能够同时获得间接维度解耦的 COSY 和 TOCSY 光谱。此外，通过协方差处理，获得了二维解耦的COSY和TOCSY光谱。该方法被称为 Pure Shift COsy和 TOcsy (PS-COTO)。我们还可以结合PSYCHE和MFA方法同时获得间接维纯位移COSY和NOESY光谱，命名为Pure Shift COSy and NOesy (PS-CONO)。该方法是在COCONOSY序列的基础上实现的，该序列检测不同的相干传输途径以获得不同的信号。与PS-COTO类似，PS-CONO也可以利用协方差处理得到二维纯位移COSY和NOESY光谱，进一步提高了光谱分辨率。 PS-COTO 和 PS-CONO 方法都允许通过使用非均匀采样和压缩感知算法迭代软阈值 (IST) 重建光谱来进一步提高采样效率。
图 1. 溴代正丁烷的质子谱。 (a) 常规质子谱，和 (b) 使用 PSYCHE 脉冲序列获得的纯位移质子谱。 （c）–(f) 是 COSY 和 TOCSY谱。 常规 （c） COSY和(d) TOCSY， 由 PS-COTO 方法获得 (e) pure shift COSY and (f) TOCSY
图 1a 和 b 显示了溴代正丁烷的一维质子谱。可以观察到，在常规的一维质子谱中，由于标量耦合的存在，谱峰分裂，分辨率降低（图1a）。在纯位移质子谱（图 1b）中，由于去除了标量耦合，所有多峰都简化为单峰，从而提高了分辨率。图 1c–f 显示了溴代正丁烷的 COSY 和 TOCSY 谱。在传统的 COSY 和 TOCSY（图 1c 和 d）中，标量耦合的影响仍然存在。而在通过 PS-COTO 方法获得的纯位移 COSY 和 TOCSY 中（图 1e 和 f），它们是使用我们的方法在一个实验中获得的，并且提高了分辨率和效率。
图 2. 雌二醇的 (a) 常规质子谱，和 (b) 使用 PSYCHE 脉冲序列获得的纯位移质子谱。 （c）–(h) 是 COSY 和 TOCSY 谱。 （c） 常规 COSY 和 (f) TOCSY，(d) 纯化学移位 COSY 和 (g) 通过 PS-COTO 方法获得的全采样 TOCSY。 (e) 纯化学位移 COSY 和 (h) TOCSY 通过 PS-COTO 方法以 25% 的采样率获得。
在雌二醇样品中，引入了非均匀采样和压缩感知算法IST，进一步提高了PS-COTO方法的采样效率。在全采样实验中，间接维度记录了2048个点，而在非均匀采样实验中，间接维度的采样率为25%，服从泊松分布，即演化步数为512。对于非均匀采样实验数据，使用IST压缩感知算法重建频谱。采用IST压缩感知算法对PS-COTO方法非均匀采样得到的光谱进行重构恢复后，得到的光谱质量与对应的全采样光谱较为一致。图 2e 和 h 显示了重建的 COSY 和 TOCSY 光谱，采样率为 25%。Pearson系数可以直接反映重构谱与参考谱之间同一位置谱峰的相关程度，从而反映重构谱的质量。 25%采样率下重建的COSY和TOCSY的Pearson系数分别为0.9996和0.9997。对雌二醇进行的实验进一步证实，PS-COTO 方法不仅提高了光谱分辨率，而且提高了采样效率。与雌二醇的全采样COSY和TOCSY光谱相比，重建的光谱证明PS-COTO方法可以很好地与压缩感知算法结合，进一步提高了获得纯位移相关光谱的效率。
总之，作者提出了一种将 MFA 方法与 PSYCHE 解耦技术相结合的方案，该方案可以将 COSY 和 TOCSY 或 COSY 和 NOESY 结合在一起，在一次实验中获得两个间接维纯位移相关谱。该方案还允许使用非均匀采样，然后通过压缩感知算法重建光谱，进一步提高实验效率。该方案不仅提高了光谱分辨率，还提高了实验效率，便于通过二维核磁共振波谱分析耦合网络和分子结构。
