【摘要】 在核磁共振发展的早期，科研人员对单晶样品进行了许多研究，与粉末相比，这种样品通常会显著简化物质。

70多年来，核磁共振（NMR）一直被用于研究固相材料。在核磁共振发展的早期，科研人员对单晶样品进行了许多研究，与粉末相比，这种样品通常会显著简化物质。最早对粉末样品进行的核磁共振研究之一是对所谓的Pake双峰的著名观察，揭示了石膏中水中两个氢原子之间的偶极-偶极耦合[1]。尽管帕克研究的是石膏粉，但他也报告了单晶（SC）在不同取向时的峰分裂。随着魔角旋转NMR探针技术和固体数值模拟计算机软件的显著发展，固态NMR研究变得更容易进行，SC NMR的研究数量正在下降。然而，当需要精确确定核自旋相互作用参数或需要确定相对于分子坐标系的张量相互作用方向时，研究人员仍然借助于SC NMR。

 

多肽和多肽模拟物一直是SC NMR研究的目标。特别是对主链原子的化学位移张量的取向进行了研究，结果表明，酰胺氮的主链化学位移张量为15N，酰胺氢的主链化学位移张量为1H，酰胺羰基原子的主链化学位移张量为13C，其取向在很大程度上由肽平面的几何形状决定[2]。13C在Cα的化学位移张量取向在很大程度上取决于肽扭转角，正如Old-field及其同事的工作[3]所研究的那样，主链化学位移张量的取向主要由肽平面的几何形状决定，较少由氨基酸类型决定。

 

最近，Wadell等人研究了一些三肽[4]，他们的发现与之前通过粉末样品的固态NMR测定的15N化学位移张量的测定结果基本一致[5]。综上所述，15N化学位移张量因为其低场矢量(δzz≈220 ppm)排列在N-H键向量附近，但围绕双层法线偏离约20°，而δyy≈120 ppm几乎与肽面法线平行，尽管偏差可达36°。

 

  • E. Pake. Nuclear resonance absorption in hydrated crystals: Fine structure of the proton line[J]. J. Chem. Phys. 1948, 16: 327-336.
  • Bak, R. Schultz, T. Vosegaard, N.C. Nielsen. Specification and visualization of anisotropic interaction tensors in polypeptides and numerical simulations in biological solid-state NMR[J]. J. Magn. Reson., 2002, 154: 28-45.
  • Sun, L.K. Sanders, E. Oldfield. Carbon-13 NMR shielding in the twenty common amino acids: Comparisons with experimental results in proteins[J]. J. Am. Chem. Soc., 2002, 124: 5486-5495.
  • W. Waddell, E.Y. Chekmenev, R.J. Wittebort. Single-crystal studies of peptide prolyl and glycyl 15N shielding tensors[J]. J. Am. Chem. Soc., 2005, 127: 9030-9035.
  • Teng, M. Iqbal, T.A. Cross. Determination of the carbon-13 chemical shift and nitrogen-14 electric field gradient tensor orientations with respect to the molecular frame in a polypeptide[J]. J. Am. Chem. Soc., 1992, 114: 5312-5321.

 

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