5.7 HMBC 与相关变体

读取交叉峰时，先分别沿两轴投影，再把坐标换成氢标签和碳标签。本页图示采用横轴 F₂ 为氢维、纵轴 F₁ 为碳维；数值表明确分列氢位移和碳位移，均以 ppm 表示。若 H_a 在 HSQC 中属于 C_a，HMBC 中又与 C_b 相关，便可在候选结构上检查 H_a 到 C_b 的路径。耦合路径(coupling pathway) 的键数从氢本身开始数，H—C_a—C_b 是两键，H—C_a—C_b—C_c 是三键。经过氧或氮时也要把每条共价键计入；双键按一条连接计数。环内可能存在多条路径，相关本身不指定采用哪一条。

常规 HMBC 常见两键和三键相关，这只是有用的起点。两键耦合可能很小，某些共轭路径的四键或更远相关也可能可见。耦合大小取决于电子结构、路径和几何条件，不能由峰强精确读出键数。Bax 与 Summers（1986）的原始实验建立了这类长程指认方法；JEOL 的方法说明也明确指出，长程耦合大小与键数没有一一对应关系。相关表应先写“可见”，再在每个候选中另算路径，不能预先把所有 HMBC 格子标成三键。

长程演化延迟(long-range evolution delay) 影响不同耦合的转移效率。为解释调参，采用一个孤立、弱耦合氢—碳对的教学近似，忽略弛豫、氢—氢调制及其他序列模块。把该模块的总耦合演化时间定义为 Δ，转移振幅中的一个因子为：

这里 J 是实际长程氢—碳耦合常数，单位为 Hz；Δ 以 s 表示；J_opt 是实验选择的目标耦合，A_tr 表示该简化模块的转移振幅。后一式取首个振幅极大处。仪器程序可能把总时间分成若干延迟，参数名与公式中的 Δ 未必相同，实际设置须查看所用脉冲程序说明。此式说明选择性，不用于由一张常规 HMBC 的峰高反算 J。

延长 Δ 并不会使全部相关一起增强。实际 J 为 4 Hz 时，上式在 62.5 ms 给出约 0.707 的振幅因子，到 250 ms 则为零。真实多自旋信号还会衰减并受氢—氢耦合调制，常规 HMBC 的反相分量也可能相互抵消。因此同一结构在两种延迟下可以给出不同相关集合。JEOL 的 LR-HSQMBC 说明展示了这种小耦合检测问题；比较实验时还应控制采集时间、分辨率与显示阈值，不能把增加扫描得到的弱峰全归功于延迟改变。

H2BC 适合带氢碳较多、需要理清相邻碳顺序的片段，也能借碳维的分散缓解 COSY 重叠。它不能通过上述机制显示到不带氢碳的相关：酯、酮等无氢羰基碳或无氢芳环取代位没有可供一键转移的氢；醛羰基则属于带氢碳，不能仅凭羰基身份排除。氢—氢耦合太小、强耦合或谱峰重叠也会使解释变难。原始论文还提醒，较长程氢—氢耦合并非总为零，故 H2BC 的两键选择不能当作无条件的键数保证。其阴性结果仍不等于碳—碳键不存在。

异核单量子多键相关(heteronuclear single quantum multiple-bond correlation, HSQMBC) 是按长程耦合优化的单量子异核相关方法。它与 H2BC 的目标不同：利用真实的长程异核耦合，可涉及不带氢碳；有些变体用于改善峰形，有些适于测量长程 J。Timári 等（2015）的 CPMG-HSQMBC 研究通过抑制不需要的氢—氢裂分，使异核多重峰更便于测量。这并不意味着普通 HSQMBC 中任意两条谱线的间距都可直接当作长程 J，仍须核对序列、相位和多重峰来源。

长程优化 HSQMBC(long-range HSQMBC, LR-HSQMBC) 特别用于较小异核耦合的检测。Williamson 等（2014）在原始研究中报告了若干四键至六键相关，说明它能补充质子不足骨架的连接证据；这些键数是已知结构上核对得到的结果，不能变成“凡是 LR-HSQMBC 峰就跨四键”的规则。若需要区分相邻带氢碳，可考虑 H2BC；若怀疑到不带氢碳的小耦合漏检，可考虑 LR-HSQMBC。选用变体后仍要回到候选图上解释每一条路径。

候选 A 是苯甲酸乙酯，连接为苯环—C₀(=O)—O—C_αH₂—C_mH₃；候选 B 是乙酸苄酯，连接为苯环—C_αH₂—O—C₀(=O)—C_mH₃。两者的苯环均编号 C_i、C₂、C₃、C₄、C₅、C₆，按此顺序成环，C_i 不带氢。加上 C₀、C_α、C_m，各有九个碳。环上相应位置的等价由给定溶液条件下的结构及时间平均支持，两个各含两个碳的指认行不能误计成仅两个芳碳。

位移与四重峰、三重峰组合先支持 A 的乙氧基片段，但本例仍保留 B 来检验长程相关的分辨能力。设 COSY 中 H_α 与 H_m 有明确可复查的交叉峰；HMBC 可见 H_α→C_m、H_m→C_α、H_α→C₀、H_o→C_i 和 H_o→C₀，未检出 H_m→C₀。箭头仅表示相关表的读取方向，标量耦合不具有这种单向性。

第三步把片段连到不带氢碳。H_α→C₀ 允许乙氧基跨氧连接酯羰基，却无法区分两个候选；H_o→C₀ 则在 A 中有较短路径，与苯环直接连接羰基相符。结合分子式、位移、裂分和 COSY，在所列候选与普通脂肪链转移假设下选择 A。若只保留一条 H_α→C₀ 相关，证据便不足；若要坚持 B，则需同时解释非典型长程氢—氢相关、多条更远氢—碳相关及位移不匹配。

可见相关的证据通常更直接，但其前提是峰归属可靠。先确认谱宽覆盖目标碳区，核对折叠、氢维重叠、残留一键峰和 t₁ 噪声；孤立弱斑点须查看原始处理结果或重复性。相关峰的体积也不是氢数积分，不能拿强峰的数量替代分子中的原子计数。关于伪影的系统处理见 5.11 节，本页在连接之前先保留质量标记。

补充实验应针对候选真正分歧的位置。争议是相邻带氢碳时，HSQC、COSY 与 H2BC 可共同检查；争议涉及羰基或其他不带氢碳的小耦合时，改变 HMBC 延迟或采用 LR-HSQMBC 更合适。若两个候选都能解释新增阳性相关，数据便仍不足，应保留候选而继续寻找不同预测。保存逐峰指认、候选路径、采集条件和未检出原因，随后可按 5.10 节的方法整理成分子连接图。