
核磁的发展总是迅速得让人惊喜,当我们还在为TOCSY的接力传递赞叹不已时,一种被称为HSQC-TOCSY的二维实验已然将这一系列又推进了一步。与TOCSY相比,HSQC-TOCSY能够在C的维度将原先重叠的信号分开(相较于H,C的谱宽范围很大),在应对大分子化合物时,这一技术有着相当实用的功效。
如图所示,横向F2维与TOCSY相同,而相关点的纵向F1维是与F2质子处在同一自旋体系中的H直接相连的C的信号。这么说可能有些拗口,结合下面这张图可能更为形象一些。

图中与C直接相连的H经过TOCSY接力传递,将整个自旋体系内的质子与C关联了起来。而这一传递被没有与H相连的C及杂原子(N)所阻断。但这只是理论上的情况,实际操作中我们经常可以看到这一传递会越过这些核传的更远,如本例中的H6与C9。
为了便于说明HSQC-TOCSY在重叠峰辨认方面的优势,我将7.0-7.3 ppm处的信号放大如下:

TOCSY中H2与H10,H11的远程耦合由于后者化学位移的相近而无法区分,但在HSQC-TOCSY中C10与C11在碳谱上完全分开,使得相应的信号不再重叠而变得清晰可辨。在应对复杂结构的化合物时,这一技术会显得更为重要。
需要注意的是,HSQC-TOCSY实验中除了TOCSY信号外,HSQC信号以及少量的HMBC信号会干扰谱图的解析(如图中很强的H2-C2信号)。为了排除这部分的干扰,需要结合HSQC实验做出判断。
对于HSQC-TOCSY而言,有一种称为HSQC-TOCSY(edit)的谱图能够将HSQC信号与TOCSY信号分开。

与之前的HSQC-TOCSY谱图相比,”edit”实验将两种信号以相反的相位区分,即使同为HSQC信号,根据C连接H个数的不同,相位也不相同。如图中6-8 ppm处的CH以及甲基的CH3在图中的HSQC信号以黑色表示,而TOCSY信号为红色;但2-3 ppm中亚甲基的HSQC却是红色,TOCSY则为黑色,HSQC的规律与DEPT135相同。
对于HSQC-TOCSY实验的混合时间对谱图杂峰的影响,我没有比较过,不过至少我觉得有和TOCSY实验相似的效果——混合时间(即自旋锁定时间)越长,信号传得越远但整体信号越弱,具体取值要看实验人员的需要。不过我一般用默认的60ms,下次有机会再做一个系列看下对HSQC-TOCSY的影响。<spin dynamics 2nd>一书中对于混合时间的不同取值对线性4自旋体系在TOCSY中各峰强度的影响有一张不错的比较图,我借过来用一下。其中横坐标是混合时间,纵坐标是各自旋核的信号相对强度。

不过NOESY及HSQC-NOESY 的混合时间取值倒有一个优化的方案,一般与分子的T1时间大致相当。
