
有机化学硕博经验分享 DLC:如何用Mestrenova处理核磁数据?
2025年07月25日 28 次浏览编者按:默认待处理的谱图,定标用的TMS和氘仿峰没有开裂;所有化合物信号峰无歪斜、塌陷、黏连、变形;基线平直、干净;没有明显的杂质毛峰和溶剂峰。如果不符合,建议重打核磁。
内容摘要:
一、Mestrenova的预设置
二、Mestrenova如何处理氢谱?
三、Mestrenova如何处理碳谱?
四、Mestrenova如何处理氟谱?
五、处理完毕做哪些检查?
六、如何导出文字版的氢谱数据?
七、如何导出文字版的碳/氟谱数据?
八、如何生成存储空间占用小的TIFF格式?
正文部分:
一、Mestrenova的预设置
① 去掉纵向坐标、文件名、边框和网格,设置保留小数位
双击fid或1i、1g文件,打开方式选择Mestrenova,界面中出现谱图。右键单击谱图任意一处弹出菜单,选择“属性”,在第三个选项卡“NMR”中的第一条“一般”中关闭“标题”勾选;在第二条“网格”中关闭水平显示、垂直显示、边框显示;第四条“比率”的第二小项“垂直”关掉;第五条“标峰”的第一个“标签”选项卡的“小数”填3(氢谱)或2(碳谱),即氢谱化学位移保留三位小数,碳谱化学位移保留两位小数。其他不要动。右下角点击“OK”。
②调出Parameters窗口生成谱图基本信息


备注:在Tables对话框的第一项Common中勾选Stacked Items,可以调节多谱图对比观察;第五项NMR中勾选“积分管理”,就能便捷地调整积分数值。
二、Mestrenova如何处理氢谱?
以下仅为个人经验,请读者结合所处课题组实际要求进行调整。
①打开谱图:双击fid(核磁文件夹→编号No.文件夹)、1i或1r文件(核磁文件夹→文件夹→pdata)中的任意一个,打开方式选择Mestrenova。我遇到过由于软件版本不够新,打开由600M生成的fid文件乱码,打开1i或1r才正常的情况。总的来说,Mestrenova打开核磁文件的能力十分可靠。
②定标:打开谱图后按i键,单击定标峰并将其位移人为修改为对应的数值,由此该谱图的化学位移以此为标准计算。
③标峰:选择手动标峰(ctrl+K),按K自动标峰与手动标峰存在微小误差,且容易标得过密或标错。注意:定标峰也要标记(TMS/氯仿二选一)。水峰、少许硅脂峰等不需标记(有的组要求标)。各种化合物的峰,尤其是m峰应按前文所载合理标记。积分时要合理调整积分范围(见后续章节)。
④氢谱的横向展示范围(化学位移范围)一般约为-0.5~10.5 ppm,基本能包含绝大多数信号峰。如谱图中确有化学位移极小或极大的,展示范围适时调整。
⑤在样品浓度适宜的情况下,氢谱的纵向展示范围(信号强度范围)应使得化合物最高的信号峰位于全图的1/3~1/2高。如果分子内含有TMS、TIPS或叔丁基,可以将上述峰拉高到谱图纵向高度的80%左右;如果氢谱水峰较高等特殊情况,可以将水峰拉高到突破顶部,让信号峰清晰好看。
⑥化合物所有标记的化学位移都应出现在谱图上方,所有峰的积分值都应出现在谱图下方。如果标峰、积分过多导致显示拥挤,Mestrenova将自动省略中间部分。此时应使用“局部放大”功能将被隐藏的部分展示出来。如果不存在标峰、积分被隐藏的情况,需要将芳香区最大最连贯的部分放大。化学位移<6.5或>8.5的部分可以不涵盖在内。

⑦最终成型的谱图应插入结构式。在Chemdraw中绘制完毕并复制,再单击Mestrenova菜单栏的“编辑”,单击“选择性粘贴”,选择CS ChemDraw Drawing并单击“确定”,结构式就能顺利出现在谱图中。如果直接右键在谱图中“粘贴”,谱图会变得诡异而难看。一般不需要带编号,因为文章定稿后的化合物编号由导师审定,与数据整理的自行编号可能有很大区别。处理完毕的氢谱应与该化合物的碳谱、氟谱(如果有)保存在同一个*.mnova文件下。

处理完毕的氢谱,如图所示(可放大观看):左上侧是Parameters表格,中间是结构式,右上侧是局部放大。

三、Mestrenova如何处理碳谱?
除了不用积分,碳谱的处理与氢谱几乎一致,如下所示(可放大观看)。本部分仅强调不同之处。以下仅为个人经验,请读者结合所处课题组实际要求进行调整。
①标峰时,定标峰也要标(中间定为77.16 ppm的话,左右分别为77.41 ppm和76.91 ppm)。所有化合物峰,包括每一个因氟而裂分的峰,都要标记。
②碳谱的横向展示范围(化学位移范围)一般约为-5~210 ppm。
③碳谱最矮的信号峰应为基线的2-3倍高(裂分峰除外)。如果碳谱存在信号峰较矮、氯仿峰较高的情况,可以把氯仿峰拉高到破顶,让信号峰更清晰。
④如果分子中含三氟甲基、氧三氟甲基或三氟甲磺酸酯基苯基,应专门放大q峰部分,有必要时放两个“局部放大”界面。一般的碳谱,应放大芳香区的峰最密集区域。处理完毕的碳谱应与该化合物的氢谱、氟谱(如果有)保存在同一个*.mnova文件下。

四、Mestrenova如何处理氟谱?
氟谱处理最为简单,如下图所示(可放大观看):不需要定标、不需要调节横向展示范围、不需要局部放大,只需要标峰并适当调节信号峰高度。当然,左上的Parameters表格和中间的结构式是必须的。处理完毕的氟谱应与该化合物的氢、碳谱保存在同一个*.mnova文件下。

五、处理完毕做哪些检查?
①数一下H/C的总数是否与结构式一致,但不一致并不奇怪。氢谱H的积分可以多但不可以少,碳谱C峰的数量可以少但不可以多。因为氢谱中有的H会与水峰、氯仿峰重叠,所以H积分总数可以比结构式多1-2个;碳谱中,苯环上几何对称的碳会重叠成高度为正常峰两倍的峰,所以C峰的数量比碳的总数更少。如果氢数少、碳数多,说明化合物结构式推断错误。
②如果分子内含有奇数个卤素,那么分子的氢的总数一定是奇数。如果是偶数,应检查是哪个峰积多了(一般是芳香区),甚至可以倒推包住氯仿峰的化合物峰到底是几个H。
③如果分子内有活泼氢,活泼氢不一定出峰,即使出峰也大概是br s(宽单峰),其化学位移的波动范围也很大;但少数情况下,NH和COOH的峰型非常清晰。
④检查一下是不是所有的化学位移都出现在谱图顶端和局部放大?局部放大的内容是不是与全图中被放大部分一致?有时忙起来,仅修改了全图的积分或标峰,忘记删掉原先的局部放大。
⑤检查Parameters表格信息能否与谱图对得上?旧版本的Parameters窗口信息并不随着谱图切换而切换,处理完氢谱再处理碳谱,生成的Parameters表格竟仍是氢谱信息!新版本虽修缮了bug,但为保无虞,我习惯在生成Parameters表格前先单击谱图(出现八个绿色方形操控点),确认Parameters信息改变后再生成表格。
六、如何导出文字版的氢谱数据?
在按照上述流程将谱图处理、检查完毕后,可以导出文字版的核磁数据。以氢谱为例,步骤如下:
①在Mestrenova的菜单栏中找到“视图”→工具栏→NMR过程,单击则出现“NMR过程”工具栏;单击谱图使四周出现缩放谱图的绿色方块(表示选中该谱图);单击“NMR过程”的倒数第二项“自动多重态分析”,谱图上立刻出现耦合常数的自动计算结果。此时,核磁谱线仍是枣红色,峰的化学位移仍是蓝色,但积分曲线由绿变紫,积分曲线与信号峰之间出现一系列填满大写字母、峰型和化学位移的紫色方框。

②在菜单栏中找到“脚本”→Report→Multiplets,单击则弹出Multiplet Report对话框。在对话框中,第一行是选择导出核磁数据的格式(默认JACS),不用改;勾选第2项(m's as ranges)、第5项(Report Js)和第6项Reduce J List,尤其不能勾选Use Extended Solvent Names,否则生成的数据中氘代溶剂不是化学式,而是英文全名。其他部分不用改。点击右下角OK。此时谱图左上角弹出文本框,正是文字版的核磁数据。
单击文本框空白处两次(不是双击)即出现闪烁的光标(内容可编辑),复制全部内容并在word中选择“匹配目标格式”。如果反复点击仍未能出现光标,可选中文本框直接复制、粘贴,效果一样。注意:导出数据的格式完全正确,不需修改,不要在粘贴过程中“仅保留文字”导致格式丢失。读者应根据处理好的谱图逐个检查核磁兆数(是否-1)和化学位移,手动计算耦合常数并修改。
据个人观察,氢谱只要有积分(无须定标、标峰)就可以通过上述流程导出数据。换言之,Mestrenova导出的化学位移和耦合常数都是按积分计算。只要定标准确,Mestrenova自动导出的d峰和t峰化学位移几乎不会错,但m的化学位移基本全错,耦合常数大概率错得离谱。
七、如何导出文字版的碳/氟谱数据?
由于不需要积分,所以导出碳、氟谱数据不选Multiplets,而是选下一项Peaks。弹出的Setup Peak Report对话框不需任何修改,单击右下角OK则导出数据。复制粘贴同氢谱,注意“匹配目标格式”和核磁兆数(是否-1)。

注意,碳谱化学位移应导出为两位小数(标峰啥样输出就啥样),再由人工约分到一位,而不是直接标记、导出一位小数。因为,有时两个峰离得太近,精确到两位小数才能分开。如果直接导出一位小数,就会出现两个峰的化学位移一样,这不可接受。如涉及含氟化合物,需要把每一个裂分峰自己找出、算好化学位移和耦合常数、删掉原数据(每个裂分峰单独导出而每个峰的位移都不是d或q峰的化学位移)并填上计算结果,非常麻烦但没有好办法。
八、如何生成存储空间占用小的TIFF格式?
各大期刊往往要求作者将化合物处理好的谱图放进SI,有的课题组喜欢将谱图截图在word中拼接(上半页氢下半页碳),另一些课题组则将谱图导出为横版图片与文字版数据接在一起,细节更清楚。后者更常用,但诀窍是图片的空间占用必须够小,否则SI文件太大。策略如下:
①文章收录的所有化合物按导师审定的化合物编号排列;每个化合物的谱图按氢、碳、氟(如果有)顺序排列;通过复制、粘贴组成一个囊括所有化合物所有谱图的*.mnova文件。在Mestrenova菜单栏→文件→另存为→保存类型→Adobe PDF文件(*.pdf)。再选定一个合适的保存地点,单击确定,范围选“整个文档”。
②用Adobe Acrobat打开pdf文件,在菜单栏→文件→另存为→保存类型→TIFF;选中TIFF后“保存类型”下方的“设置”按钮会激活,单击进入“另存为 TIFF 设置”对话框,将第一块“文件设置”第一行“单色”调节为LZW,将第三块“转换”第一行“色彩空间”调节为“灰度”;选定一个合适的保存地点(最好是一个单独文件夹),单击确定。
③将生成的一系列tiff文件选中,右键进入菜单选择在Acrobat中合并文件即可。
注:上述操作仅限较低版本的Mestrenova和Adobe Acrobat,五年来大家在公用电脑上都能做到。我自己电脑安装Mestrenova(2017年9月26日发布,12.0.0-20080版)和Adobe Acrobat Pro DC (版本2019.021.20056),发现*.mnova直接生成的pdf文件仅为104kb,tiff合并成的pdf大小为120kb且tiff的清晰度极差。