编者按:默认待处理的谱图匀场正常,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。

内容提要:

一、NUTs处理谱图的操作流程

二、NUTs为数不多的两个优点

三、NUTs处理完毕的氢/碳/氟谱示例

四、NUTs的种种bug

五、NUTs处理谱图后的检查

正文部分:

NUTs是上世纪90年代的软件,性能差,操作复杂,安装包罕见,使用教程不仅难找还晦涩难懂。可以说,NUTs像TopSpin一样靠输入指令进行操作但功能不强大,像Mestrenova一样能积分、标峰但使用不灵活。与此同时,NUTs竟有余力发展诸多毫无意义的细节。不过,考虑到上世纪90年代末的计算机硬件水平,这个仅为13M的小软件居然能处理核磁,还要啥自行车?时至2025年,一些资深人士仍只会用NUTs,我等牛马不得不跟着学习。

本部分均为个人见解,欢迎在评论区交流。文中涉及的所有操作指令均不分大小写。NUTs不像TopSpin,没有指令框,进入窗口后直接输入。

一、NUTs处理谱图的操作流程

①生成谱图:拖拽fid至NUTs图标,先后输入ft(傅里叶变换)和ap(自动相位校正)生成谱图(如拖拽1i或1g则直接生成谱图)。先后输入fb和lp并按回车键,自动找平基线。

注:如果你连续输入三次FT就会回到傅里叶变换前的蓝色数据锥形图。但再按一次ft+ap就恢复谱图了。核磁不同,拖拽文件生成谱图的情况也不同。我用的一台500M核磁,fid、1i和1g等文件生成谱图均正常,但另一台600M只能拖拽1i和1g文件,拖拽fid再输入ft+ap会乱码。

②放大:双击谱图任意位置,光标变为右下方显示ZO的十字架,进入放大模式。按住左键推拉出现红色带即为放大区域。松开左键,单击右键则放大至指定区域。再单击右键变回全图+红色带;双击右键则停留在放大区域并退出ZO模式;再次双击则退回全图。

③定标:选定找到溶剂定标峰,输入dp进入标峰模式并单击以标峰,输入ctrl+P显示标峰,长按鼠标左键挪动竖直红线与标峰重合(此时标峰线呈绿色),同时按下o或0键进入Offset Information界面。左边栏Horizontal Dimension第三行自动默认编辑,将其修改为定标峰的位移,单击左下OK。

NUTs定标界面.png

个人经验:由于NUTs标峰敏感度很差,放大后可以直接长按鼠标左键使得红线对准定标峰,再按o或0进入OI界面,结果无任何区别。

④标峰:退出放大模式后,输入dp,光标变为右下方显示DP的十字架,进入标峰模式。单击每个峰顶的略靠下位置,峰顶出现一个红色竖线,表示标记成功。如果多次单击同一个峰,就会标记多次(容易误操作)。按下回车键退出dp模式,此时峰顶的红色短竖线会消失。如果谱图上方没有出现每个峰的化学位移,按下ctrl+P显示标峰即可(再按一次隐藏化学位移)。多次标记的峰也会出现多个一样的化学位移。对于多次标记或标错的峰,将十字DP光标移动到标峰位置,按K键则将之删除(鼠标左右键都别按)。长按k删除图中所有标峰。

NUTs标峰的四种显示状态.png

⑤积分:输入id进入积分模式。点击谱图任意位置,光标变为贯穿画面的红色长竖线。单击待积分峰的左/右侧,单击位置生成一个绿色长竖线;再单击待积分峰的另一侧,峰上形成一个积分曲线,表示积分成功。在id模式下将红色长竖线移动到该积分曲线的任意位置并按住鼠标左键再单击/长按V键,进入Integral Relative Values界面,第一行Current Relative Value 默认值为0,将其修改为此峰的正确积分值(以1为例),积分曲线右上侧出现积分值1.00,表示该峰被积为1H。

NUTs修改积分界面.png

接下来,重复单击峰左右侧的操作,所积分的峰会自动生成积分值。按回车键退出id模式。此时所有积分曲线和积分值会隐藏,按ctrl+I恢复显示。再按一次ctrl+I则再次隐藏。

注:id模式下,将光标移动到积分曲线任意位置,按下D将该积分删除;按C清除所有积分。

按M一次全体积分值位于峰底部,按M两次位于顶部(与化学位移重叠),按M三次恢复默认位置(右上角)。

NUTs的id模式下按M.png

默认数字横着显示,按V全体积分值竖着显示,再按H变回横着显示。

NUTs积分竖直显示.png

当横/竖显积分值位于右上角时(在底部和顶部时不可用),单击目标积分曲线任一位置光标变为红色长竖线,此时数字键1/2/3分别代表积分值所处高、中、低三个位置(默认位置编号2),按下对应数字可调整积分值位置。该功能中,每个积分值可单独调节。

NUTs在id模式下的123位.png

⑥如有需要,可以输入LP,在谱图左上角生成基本信息(parameters)。

二、NUTs处理完毕的氢/碳/氟谱示例

NUTs处理完毕的氢谱如图所示(可放大观看):

用nuts整理好的氢谱.png

NUTs处理完毕的碳谱如图所示(可放大观看):

用nuts整理好的碳谱.png

NUTs处理完毕的氟谱如图所示(可放大观看):

用NUTs处理好的氟谱.png
三、NUTs为数不多的两个优点

其一、“降噪”功能

如果发现生成氢谱的TMS峰、水峰或氯仿峰有裂分,基线有小毛峰或因解析问题而毛糙;生成碳谱基线粗大、信号峰高低不一或莫名其妙变矮等情况,可以先关闭NUTs(不保存文件),再次打开核磁文件(fid、1i或1g)并选OK将文件覆写,先输入lb进入Processing Parameters界面,左边栏Window Function Parameters第一行Line Broadening左边框默认0.2,可以适当向上调整(最多2.0),点右下角OK;再输入em(可见蓝色数据锥形图比刚打开时缩小);随即先后输入ft和ap生成谱图。谱图会更美观,代价是谱图细节丢失,lb值越高,细节丢失越多。

NUTs的LB操作.png

解释:NUTs的谱图生成能力差,大约有10%的概率出现Mestrenova中的正常谱图,NUTs下就变得难看乃至信号强度无故变低的情况;有时虽谱图确有问题,但时间紧急来不及重打核磁。只有上述情况才能使用lb+em的功能。

关于lb功能:个人愚见Mestrenova做不到,除NUTs外,只有TopSpin才能在打开核磁文件后再指令行输入lb以降噪。

其二,压平基线

输入ft+ap后,输入fb+lp并按回车键,自动找平基线。这样一来,不仅谱图更好看,而且可以准确获得dr、rr、E/Z值。须知,如果某个峰信号强度太低(基线上稍稍冒头),对它的积分就有很大的误差。原本dr = 20/1,Mestrenova能积出10/1乃至8/1。NUTs的找平基线+灵敏的积分,可以完美地解决这个问题。

四、NUTs的种种bug

NUTs太老,与新Windows系统兼容性差,所以一旦打开并经历电脑长期休眠,再进入软件界面就会黑屏,提示“无响应”。关闭时只能选择“结束进程”并取消发送错误报告。好在NUTs的CPU占用低,瞬间就能结束进程。如需继续用,再打开一次文件。

②NUTs的手动相位校正(PE模式)操作复杂,而且一边基线调平,另一边就变歪;还好ap模式能解决绝大多数问题。

有些时候,NUTs生成的氢谱、氟谱等化学位移会严重错位。比如TMS峰默认位移高达4.0 ppm,氟谱原本-110 ppm的峰变成+35 ppm左右。NUTs生成谱图的分辨率也不高,碳谱尤其如此:Mestrenova上分得相当清楚的两个相近的碳峰(化学位移差在两位小数),NUTs却能将两者粘在一起。

有时Mestrenova中的正常氢谱,NUTs下就变得难看:基线倾斜、峰底部下陷、TMS和水峰裂分等;有时Mestrenova中的正常碳谱,NUTs下峰高矮不一,部分峰的高度会无故变低,基线会无故变粗。我遭遇过NUTs下所有碳谱峰都出峰困难的罕见情况,无法解决。

⑤即使使用手动标峰,NUTs也只能标记峰顶,故无法正常标记m峰的始末点左右侧“山脚”),平坦的包峰峰顶却能均匀标记多处,同一个峰也能被反复标记无数次。这是Mestrenova绝对不会出现的问题。另外,部分峰标记出的化学位移与Mestrenova有误差,但多数误差在文字版上保留一位小数时可消除。

⑥NUTs的id(积分)模式下,光标变为红色竖线后如误双击谱图,会形成一个积分值为0的“点积分”,放大再多倍数也不能按D删除,只能按C推到重来;其积分值也与Mestrenova有区别,相比之下NUTs更易出现芳香区积分偏高而烷基区积分偏少的情况。

⑦NUTs保存文件需要单击Save(软盘图标),所得文件没有后缀名,而且用Mestrenova可以打开但无法读取积分和标峰;如果用NUTs打开已保存文件并进行修改,必须再单击Save保存新的文件(例如覆盖原路径文件),否则关闭NUTs时不会提示是否保存修改(save current change),直接关闭。非常坑人。

⑧NUTs菜单栏的Edit中“撤销”(undo)隐藏在最后一行,而且要退出一切模式后才能出现undo选项。可谓既难找又难用。

NUTs要在退出当前模式后,才能进入新的模式。比如退出ZO(放大)后才能DP(标峰),退出DP后才能ID(积分),非常麻烦。Mestrenova则是点击下一个功能时自动退出当前功能,不存在专门退出一说。

NUTs的局部放大功能很难用,Mestrenova就很灵活。先将需要展示的部分ZO适当放大,退出ZO后输入IS(光标不变)框出该区域,这个部分就像gif图片一样,随意缩放、拖动但内容不能修改、调整。删除按D。IS模式按回车退出。如果形成第二个局部放大页面,第一个页面就不能删。另一方式是使用MO模式的Add View,但点击后先进入打印页面,取消后在谱图中粘贴一个比例难看的全谱。

NUTs打开几个文件就生成几个NUTs窗口,不像Mestrenova一样用左侧的“页面”栏随意调用。

NUTs的双谱图对比即使根据教程也难以实现(可能是软件版本问题):打开第一个谱图,ft+ap后输入AL(输入后无任何提示);再打开第二个谱图,ft+ap后,返回第一个谱图输入dd,出现在第一个谱图(蓝色)上方的是第一个谱图(淡绿色);在第二个谱图输入dd则提示未收入AL。三个及以上的多谱图对比NUTs需要更复杂的BU模式。而上述操作对Mestrenova来说简直是小菜一碟。

NUTs无法插入ChemDraw结构式,其MO模式只能插入图片(第二行Import Clipboard的C按钮)。输入NO,左键单击任意位置或输入A可插入文本框,右键单击可修改、删除。没啥用。

NUTs无法导出文字版数据,因此如果只靠NUTs整理数据,只能靠键盘手打把数据写进SI,工作量极大。我一般会在NUTs之外整理一个.mnova版本,用它输出数据并用NUTs检查对照,更轻松而且更准确。

五、NUTs处理谱图后的检查

由于NUTs功能有限,所以与Mestrenova相比,需要检查的部分并不多:谱图处理完毕后,一定要算一下H/C的总数是否与结构式一致;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。

如果C/H总数与结构式不一致: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。