基础篇

目录

1. 前言

2. 基础设置

  2.1 用前须知：新旧界面的切换

  2.2 用前须知：语言切换

  2.3 视图窗口

3. 谱图的检视和预处理

  3.1 将谱图导入软件

  3.2 谱图的检视

  3.3 谱图的必要预处理

    3.3.1 相位矫正和基线矫正

    3.3.2  化学位移定标

    3.3.3 碳谱的处理

4. 一维谱图的分析处理

  4.1 简介

  4.2 全自动分析

    4.2.1 氢谱自动分析

    4.2.2 碳谱自动分析

  4.3 标峰(Peak Picking)

    4.3.1 自动标峰

    4.3.2 手动设置阈值

    4.3.3 逐个标峰和删除标峰

    4.3.4 碳谱的标峰

  4.4 积分

    4.4.1 两种积分算法

    4.4.2 自动积分

    4.4.3 手动积分及删除积分

  4.5 多重峰分析

    4.5.1 半自动多重峰分析

    4.5.2 手动分析

    4.5.3 分析结果调整

5. 谱图视觉设置

  5.1 分析结果显示/隐藏

  5.2 谱图画面、格式参数

    5.2.1 文字/项目大小

    5.2.2 其他界面设置

    5.2.3 其他数据格式

6. 结构式和绘图

  6.1 从外部导入结构式

  6.2 绘制结构式

  6.3 绘图

  6.4 结构式的调整

7. 磁共振谱模拟预测

  7.1 一维谱的预测和分析

  7.2 二维谱（HSQC）的预测

    7.2.1 生成谱图

    7.2.2 添加迹线

  7.3 预测谱图对比

8. 二维相关谱的处理（咕咕）

1. 前言

       本教程编写的契机为前几日突然接到的委托，限时三天完成。此稿件为昨天已提交的版本，为一次性手打编辑，尚有大量内容错误语法错误和未完成的部分，且未排版。仅用作专栏测试和预刊。

原文：

       以下教程适用于Mestrenova 12.0及更高版本，并以Modern UI、中文界面进行演示。英文选项的位置与中文的位置相同。

       教程适用的分析对象为有机小分子和小分子混合物，且仅涉及1H、13C谱的处理。谱图处理和分析的内容可能不适用于无机化合物、高分子材料、生物大分子等，如需学习请前往MestReNova官方Youtube，有杂原子谱、多肽和蛋白谱等教程。

       教程分为三部分，其一为软件的界面和设置，其二为谱图处理和分析的基本流程，其三为其他功能的介绍。

       本教程的内容主要基于编辑者本人的实操经验和一些教学视频。有大量的设置或操作未能涉及，有许多强大的功能（如半自动全栈结构解析）未能介绍。若需要全面深入了解其他功能请自行前往MestReNova的官方Youtube。其发布了不限于核磁共振的较全面系统的新版本视频教程。或详阅以下视频。

新版本视频教程（MestReNova青岛腾龙）

① 【MestReNova使用教程】

https://b23.tv/OLJ4aLb

② 【使用Mnova进行二维NMR谱图处理】

https://www.bilibili.com/video/BV1Y3411B7J7/?share_source=copy_web

旧版本视频教程

① 【MestReNova 10分钟 快速入门并掌握基本核磁谱图处理技巧】

https://www.bilibili.com/video/BV1ru411o7Kv/?share_source=copy_web;vd_source=4afc7ef1af468cc2d3e55f2eefc25e8c

② 【【软件分享系列】-Mestrenova”保姆级”细致讲解】

https://www.bilibili.com/video/BV1iT411h7x2/?share_source=copy_web;vd_source=4afc7ef1af468cc2d3e55f2eefc25e8c

2. 基础设置

2.1 用前须知：新旧界面的切换

首次打开软件时，通常会弹窗提示是否更换新界面/旧界面。若不勾选“不再提示”，每次开启软件都会提示选择。

①新界面切换至旧界面

文件——选项——Theme选项改为Classic——点击OK——重启软件

②旧界面切换至新界面

左上编辑(Edit)——选项（随后同新界面）

2.2 用前须知：语言切换

12.0版本以后一般自带中文。若无法切换中文请搜索中文补丁或中文版软件。

新界面  文件(File)——选项(Preferences)——语言(language)

旧界面  编辑(Edit)——选项(Preferences)——语言(language)

2.3 视图窗口

视图工具栏中重要窗口如下

Parameters-仪器和测定参数

Data browser-拖入文件夹后便于导入文件

Spectrum Toolbar-右侧工具栏

Pages-左侧列表

Shortcuts-快捷键教程

若不小心致某窗口消失，在视图工具栏寻找即可。所有附属窗口可以浮动于谱图上或固定于工作区的左右和上方

3. 谱图的检视和预处理

3.1 将谱图导入软件

测试得到的谱图信息以序号文件夹形式保存，一个序号文件夹内包含一份谱图。通常1为氢谱、2为碳谱，后续序号文件夹为DEPT及二维谱。导入谱图可以直接将序号文件夹选中，拖入MestReNova，软件会自动识别文件夹内谱图文件。

序号文件夹内，‘fid’（一维谱）或‘ser’（二维谱）为完整谱图文件，可直接将其拖入MestReNova打开，或双击该文件后选择MestReNova打开

3.2 谱图的检视

基本界面和右侧检视工具栏如下

·滚动鼠标滚轮可改变纵坐标比例，按住ctrl滚动鼠标滚轮进行微调

·放大，选取区域对横坐标进行放大

·缩小，单击工作区，横坐标缩小一号

·放大或缩小后，快捷键Ctrl+z可返回前一步的尺寸（提示：Ctrl+z可撤回软件内一切处理或检视步骤，包括横纵坐标的缩放）

·全谱，显示全部横坐标

·手动放大，显示具体坐标区域

· 移动

· 局部放大，选取横坐标区域，生成局部横坐标的放大谱图（单击选择放大谱图后，可以进行独立编辑和分析）

3.3 谱图的必要预处理

3.3.1 相位矫正和基线矫正

选择上方工具栏-处理(Processing)-Auto Phase/Baseline Correction-全自动(Full Auto)

测试员有可能已经在Bruker内进行过矫正，但仍建议进行相位矫正和基线矫正。

全自动基线矫正建议选用伯恩斯坦（Bernstein）方法（Auto Baseline Correction右下-基线矫正-方法），并尝试不同的多项式次数以获得合理且美观的基线。

基线和相位矫正前后的效果

※基线矫正后可能将存在的矮宽峰拉平，注意分辨

※手动相位和基线矫正参考视频③ 00:18:37

基线矫正的可选方法较多，若需要获得美观的谱图，可以多加尝试。其中Whittaker平滑法可强行将基线拉至平面。对峰形较差的信号积分影响较大，慎用。

*注意，非全自动的基线矫正仅处理工作区内的基线！处理全谱请先放大到显示全谱

3.3.2  化学位移定标

测定得到的化学位移为磁共振场强或频率的绝对值，需要一个基准值以确定谱图的零点。一般将四甲基硅烷（TMS）定为0ppm，绝大多数常规有机化合物的碳、氢信号都位于TMS信号的低场（左面）。而市售用于核磁共振测试的氘代溶剂中多数添加0.03％的TMS用于定标，但需要注意亦有不添加TMS的氘代溶剂，使用前注意阅读说明。

一般情况下，测试员在测定完成后会在bruker软件内进行TMS定标。但偶尔会出现定标偏差（在二维谱中很常见）。建议对所有谱图进行tms信号位移的检查，确保其为0ppm。

关于仪器基准频率、场强和化学位移等的理论知识未作额外解释，但在定标、对化学位移和耦合常数等进行处理时需要参考其理论和数学关系。

· 利用TMS定标

上方工具栏Analysis-参考(Reference)-鼠标指向TMS信号附近（自动定位于峰上），单击选择

将化学位移定为0.0000ppm

·用溶剂峰定标

TMS定标无法准确实现时使用。

按上述操作选择溶剂信号后，输入该溶剂的标准位移值。如果不知道或不确定，选择右下角‘溶剂’，在溶剂列表中选择相应溶剂的数值单击。

3.3.3 碳谱的处理

碳谱的预处理流程与氢谱基本一致。

· 由于碳谱信噪比通常较低，碳谱的TMS信号经常无法辨识，检测人员可能未能通过TMS定标0ppm，但碳谱的溶剂峰通常巨大且峰形稳定适合定标。选取溶剂多重峰的中心定标即可。

*在核磁共振碳谱中，溶剂峰的裂分为氘-碳（2H-13C）（自旋量子数均为1/2）耦合，裂分峰数量为2n+1。如氘代甲醇的碳和氘代丙酮的甲基碳为七重峰。

· 由于碳谱溶剂峰巨大，裂分峰数量可较多，且部分峰占据待测化合物的密集出峰区域（如氘代甲醇占据48.5-49.5ppm，氘代丙酮的甲基碳占据29.3-30.2的区域），很有可能覆盖或部分叠加于待测化合物的碳峰之上。在鉴定解析或归属时注意辨析。

4. 一维谱图的分析处理

4.1 简介

与手动分析类似，MestReNova提供的基础谱图分析包括标峰(Peak Picking)、多重峰分析(Multiple Analysis)和积分(Integration)

· 标峰：将谱图中所有或部分需要的裂分吸收峰识别并标注。

· 积分：分别计算多重峰组的峰面积，按照一定的基准比例表示

· 多重峰分析： 一条龙服务，综合识别谱图信息，对化合物信号、典型杂质、溶剂信号进行分离和辨析。一次性完成标峰、积分、及多重峰组的信息判定。

MestReNova提供了全自动信号分析和半自动积分、标峰等功能，其结果是否可信取决于谱图质量、信噪比和和化合物谱图复杂程度。通常而言全自动功能对归属或解析具有全面的参考价值，擅长识别如复杂多重峰的峰形辨析、肩峰和叠加峰等肉眼不可见的细节。但也会存在错误或异常的分析，故万万不可依赖全自动方法。

4.2 全自动分析及报告

Auto Multiplet Analysis

首先介绍全自动的傻瓜方法。谱图质量较高时可先进行一次自动分析以浏览大概的信息。

4.2.1 氢谱自动分析和报告

· 在Analysis工具栏下单击’Auto Multiplet Analysis’，经过短时间的计算给出如下结果（不包括结构式！结构式仅供参考）。包括标峰（包括溶剂峰、典型杂质峰）、积分（自动检测核数，并将软件认为合适的峰面积定为基准积分，如下图δ1.51甲基峰被定为3.00，其余多重峰的积分为相对值）和多重峰的耦合裂分信息。由低场至高场排序。

· 单击’nmr multiplets table’打开多重峰信息窗口，给出所有多重峰的详细信息，包括裂分方式和耦合常数

鼠标指向信息表格时，谱图中相应的峰会高亮显示。

· 点击“报告设置”，设置多重峰报告的具体格式，随后可复制导出。

· 点击“多重峰分析报告”，将直接在谱图左上角生成文本框。

· 多重峰分析对多质子的复杂耦合体系效果显著

但也常在处理简单裂分时分析失误。此种错误的更正详见后述。

4.2.2 碳谱自动分析和报告

· 碳谱亦可使用全自动分析，但碳谱信噪比通常较低，结果仅供参考，另需手动处理，后述。谱图质量差时，碳谱自动分析会将囊括大量基线杂峰。

· 碳谱输出的峰报告通常不包括化学位移以外的多重峰信息。可直接复制用于在线数据库检索

4.3 标峰(Peak Picking)

标峰大体上有以下几种策略

① 谱图干净杂峰较少时，使用全自动标峰，再将不需要的峰逐个取消标峰

② 谱图信噪比高但有较多小杂峰时，设置信号强度阈值，选取区域自动标峰，再添加未选上的峰或删去杂峰。

③ 谱图信噪比低或有大量杂质峰强度大于样品化合物峰，可逐个标峰或者分组设置阈值标峰。

· 阈值：吸收强度的阈值，可选择性分析吸收强度高于这一阈值的峰。合理的强度阈值可隔绝杂峰同时选中所有所测化合物峰。

· 在标峰工具栏的选项窗口中可以选择具体方法参数。默认采用GSD方法（全谱去卷积）

GSD处理后，能分析高度重叠的裂分峰以及肉眼无法辨别的肩峰、表现为宽峰的d峰等。在逐个标峰时鼠标指向峰附近会显示去卷积拟合的峰形，

· 勾选“Peak Labels”时，才会显示标峰的结果。

4.3.1 自动标峰

自动标峰将以较低的强度阈值，将整张谱图的吸收峰识别并标注化学位移。此方法会标记出大量的杂峰或不需要的峰，但能自动归属溶剂峰和典型杂质。

4.3.2 手动设置阈值

手动框选化学位移范围和强度阈值，自动标注范围内高于阈值的峰。

此方法将不会单独识别溶剂峰和杂质。

部分区域标峰后，再进行自动多重峰分析（Auto Multiplet Analysis），将仅对已标出的峰进行分析。同时标注溶剂峰和典型杂质峰。

4.3.3 逐个标峰和删除标峰

· 逐个标峰

鼠标指向峰（或肉眼无法辨识的“峰”）附近，会显示出该峰的位置和峰形，单击即可标注。

在多组多重峰叠加，或峰形复杂等情况下，选择性标注有助于正确解析和归属。

如图，软件的自动分析并不会将这一簇t峰+dd峰识别为两组。需要手动标注其中一组后，再进行多重峰分析。

· 删除标峰

部分删除可框选一定区域内的标峰删除。

4.3.4 碳谱的标峰

由于碳谱的固有属性，可能有大量信号峰需要根据具体结构和化学环境人工判断。

当样品量较小，而测定扫描次数未加倍的情况下，低场区和其他强度较低的sp2杂化碳信号甚至常常被基线噪声淹没。此时的解决方案有①经验判断 ②增加样品量 ③增加扫描次数 ④借助HMBC等二维相关谱 ⑤高成本方案：使用厚壁核磁管或微量核磁管

当样品纯度不高时，羰基低场区的化合物信号强度可能不如高场区的杂质信号。如在碳谱δ29-32间（及氢谱δ0.9/1.3）有大规模杂峰者很可能为石油醚（或其他烷烃）残留所致。此种情况，杂质信号很可能覆盖化合物信号。增加扫描次数或增加样品量均不会有明显改善，二维相关谱中杂质的H-H/C-H相关信号同样会大面积覆盖化合物信号。此种情况只能通过去除杂质增加样品纯度得到改善。

质量较高的碳谱亦可设置阈值标峰后进行多重峰分析，但对较复杂、信噪比较低的谱图，特别是未知化合物的结构解析/鉴定，建议使用手动方法。

4.4 积分

积分可以理解为峰面积的计算。

· 归一化：通常希望将对应一个质子的信号峰面积定为1.0，这样各组信号的相对面积能够表示其代表的质子数量。然而实际测定结果中并不会呈现完美的整数比例，需选择一组合理的信号作为基准值，使所有信号的积分处于合理的状态。

· 基线水平对积分值有一定影响，计算时会连带上基线与横坐标间的面积。过高的基线会使峰面积计算值严重偏高。因此积分前需要尽量矫正基线。

4.4.1 两种积分算法

积分工具栏的“选项”中，可以选择Sum和Peaks两种积分计算方法，实际使用有较大区别故稍作介绍。

Sum方法直接计算所选横坐标内的峰曲线与横坐标围成的峰面积，不考虑峰本身的性质。而Peaks方法预先将所选区域内多重峰进行GSD去卷积（见4.3）后将多重峰内所有的峰解构为单峰的形式（人话：如下图所示将一套重叠较多的td峰用某种算法解析为标准的六个单峰），并将所选范围内包含的单峰的面积相加。稍后将在实操中介绍具体区别。

4.4.2 自动积分 

点击Auto Integration将自动生成各组峰的积分。如下图，选用了最低场的酚羟基信号作为基准值1.0。其余积分值均在合理范围内。

如需更换基准信号，可放大信号后在拖动模式下右键蓝圈内，选择编辑积分，打开积分管理窗口，改变对应的质子数（如图中信号将1.89改为2.00）敲回车键，更改完成。其余信号的积分将相应改变。

一般选择基线平整、峰形干净的信号作为归一化基准。当然也可以尝试更换基准，使所有信号的积分看起来处于尽量合理的数值。

4.4.3 手动积分及删除积分

·点击手动积分，拖动鼠标选择要积分的横坐标

· 在Sum方法（见4.4.1）下，手动积分值即为横坐标内的峰面积。选择的横坐标范围不同，峰面积会有所增减。

在手动积分的状态下（即点击了手动积分按钮后），可以拖动绿点调整横坐标范围改变积分值。

在Peaks方法（见4.4.1）下，所有信号拟合为独立的单峰，每个拟合峰单独计算面积。

故只要将一个拟合峰的顶端囊括在内，即会计入整个峰的拟合面积。反之只要没有将峰顶包括在内，就不计算该峰面积。

如上图就计算了整个左侧峰的积分，下图计算了两个峰的积分

·手动删除积分

左侧为自由选择删除，右侧为删除全谱的积分

4.5 多重峰分析

多重峰分析可以在任何时候使用，其在分析的同时自动完成标峰和积分。可以先手动完成标峰或积分后分析，也可以未经处理的信号直接分析。全自动分析’Auto Multiplet Analysis’的流程、多重峰信息报告和导出等已经在4.2介绍。此处介绍半自动分析以及对多重峰的处理。

4.5.1 半自动多重峰分析

单击“手动分析”

将鼠标指向需要分析的峰附近，将自动识别峰组并标红（如果没有识别，扭动一下鼠标），单击即可分析。

如果没有标峰或积分，分析会自动标峰和积分。若其他峰尚未进行积分，第一组分析的峰会定为1.00。分析的结果（积分和标峰）亦可以按照前述方法更改调整。

· 需要注意，多重峰分析的积分亦有Peaks和Sum两种方法。详见4.4.1。

4.5.2 手动分析

当峰形复杂，自动分析无法辨明，或与实际情况不符，可手动逐个标峰后分析。

如上图为一组t峰与dd峰叠加。现阶段软件暂无法直接识别分辨。可以在上图基础上将其中一组峰用标峰工具栏中的“峰删除”逐个删除标峰，多重峰将自动改变。

也可以删除该多重峰后，再逐个标峰后分析。

· 注意，多重峰工具栏内没有直接删除多重峰分析的选项。删除多重峰有两种方法

① 在标峰工具栏内点击“手动删除”，选择该多重峰的所有标峰删除，多重峰将自动消失。

① 右键单击多重峰信息框，删除多重峰。此方法不会删除既有标峰。

4.5.3 分析结果调整

双击多重峰信息框，或右键并选择Edit Multiplet，打开多重峰分析管理窗口。

可以改变该信号包含的信息，而谱图峰本身不会改变。

如果改变裂分方式，需要添加或减少相应的耦合常数

完成后可以查看更改后参数是否合理，点击‘Simulate Multiplet’，将以更改后的参数模拟峰形，以紫色表示。重新点击模拟将消失。

此功能可以用来解析判定复杂耦合模式的峰形。

5. 谱图视觉设置

5.1 分析结果显示/隐藏

勾选以下选项调出/隐藏分析结果要素

如果没有多重峰分析而仅进行了积分，积分的信息则在积分工具栏中隐藏

5.2 谱图画面、格式参数

5.2.1 文字/项目大小

软件默认的标峰/积分字号非常小，暂时没有发现永久更改大小预设的方法

如需更改谱图内任一项目的大小，在任意区域右键单击，选择属性(Properties)打开属性窗口

在“一般”以及“标峰”、“积分”、“多重峰”等选项卡内均有“字体”选项。

选择字体调整即可。

· 需要注意，“一般”选项卡内的字体仅包括图谱名称、输出的报告等，不包括标峰等信息

· 若进行了多重峰分析，则积分字号在“多重峰分析-积分”内调整。若仅进行了积分而未进行多重峰分析，则直接在“积分”项内处理。

·  未调整字号时软件默认使用SimSun字体，但一旦调整字号，字体会自动变为Adobe Arabic，可能需要另外调整（但找不到原始SimSun字体）。

5.2.2 其他界面设置

① 网格显示/隐藏

① 谱图曲线

① 横纵坐标的样式和参数

5.2.3 其他数据格式

数据的单位/小数点/位置/格式等，可设置的选项较多，请自行探索以获得满意的效果

各选项卡内的“余白”选项为位置的高低。多重峰信息和积分的位置常常需要调整。如上图积分和多重峰参数进行了向上移动。

6. 结构式和绘图（由于插入图片限100张，此章图片全部删除）

6.1 从外部导入结构式

MestReNova可识别chemdraw复制的平面结构式以及cdx/cdxml文件。亦可以直接拖入图片等文件。

6.2 绘制结构式

Molecules工具栏内自由绘制结构式。绘制功能并不强大。一般采用外部导入。

6.3 绘图

Home选项卡内绘制图形和文本框，绘制多边形需要双击结束。

6.4 结构式的调整

结构式默认用数字编号代表碳原子。选中整个结构式-右键-属性，取消勾选“标签”，将隐藏编号。其余功能主要围绕信号归属和二维相关标记，此处不赘述。

7. 磁共振谱模拟预测

7.1 一维谱的预测和分析

MestReNova14拥有比较强大的核磁共振谱图预测功能。其预测模拟的碳谱、氢谱全面优于Chemdraw提供的的核磁谱预测，且计算立体构型和具体的构象。以下内容介绍其基本流程。

① 绘制/导入结构式至新页面

② 在Prediction选项卡中单击1H谱图或13C谱图。生成的预测谱图同其他谱图一样可以操作调整。谱图信号上的编号对应结构式上的原子编号。

单击Prediction选项卡中的1H/13C Prediction Table，打开预测信号列表

① 预测列表中显示编号、化学位移、误差范围，点击小三角显示耦合裂分参数。

鼠标指向列表时谱图中该行列表对应的谱图信号及对应的结构式原子将高亮显示。

① 模拟预测得的谱图亦可进行标峰、积分、多重峰分析等。

参考上述列表中误差范围，常规小分子模拟效果可观。

⑥ 在1H/13C预测列表窗口中，可以调整测定仪器的基准频率（“区域”选项），查看不同参数仪器的谱图。

7.2 二维谱（HSQC）的预测

7.2.1 生成谱图

在有结构式的页面内单击HSQC谱，生成谱图。

7.2.2 添加迹线

生成的谱图没有自动横纵迹线，若右键后选择“显示迹线”则仅绘制HSQC信号对应的模拟碳氢信号。

需将之前模拟的碳谱和氢谱加入迹线。在迹线处右键，点击设置

单击选中左侧的一维谱图名称，在右边点打勾。即设置好一条痕迹

碳谱和氢谱均设置完成后，即显示正确的模拟迹线

7.3 预测谱图对比

将测定的谱图页面复制到预测谱图的同一个文件中

在测定谱图页面内单击’Predict Compare’，即将预测谱图显示在该页面内对比。

具体对比参数请在额外出现的’Stacked’工具栏调整。不作深入介绍。

咕咕咕 咕咕 咕咕咕咕咕