一种核磁共振谱双二倍二重峰的解析方法及装置与流程

本发明涉及化合物的结构解析技术领域，特别是涉及一种基于洛伦兹曲线的核磁共振谱双二倍二重峰的解析方法及装置。

背景技术：

对于复杂未知结构的化合物氢核磁共振谱进行自动解谱，得到的耦合模式和偶合常数对于确定化合物结构有极大帮助，同时可以免除需要更多实验来完成化合物结构验证解析过程。化合物不同部分的结构会在核磁共振谱的不同区域显示成不同耦合模式下的曲线，针对于双二倍二重峰(doublet of doublet of doublets，简称ddd)，目前人工手动解析其偶合常数准确率低。即使同是ddd峰，但在不同的偶合常数下，其曲线表现有极大差别，在某些复杂的情况下，依靠现有技术得到其偶合常数常常是不可能完成的任务。

因而，虽然核磁共振谱数据存在，但是由于目前没有算法或者工具能够帮助研究人员准确地得到复杂耦合模式的偶合常数的能力。现有技术中，研究人员需要进行更多的化学实验分析来填补复杂耦合模式部分的化学结构，所以，在现有技术中对化合物的核磁共振结构解析存在着一定的难度，费时费力并且准确率低，同时验证难度高。

技术实现要素：

针对于上述问题，本发明提供一种核磁共振谱双二倍二重峰的解析方法及装置，通过计算获得偶合常数，用以解决现有技术中对对含有复杂ddd峰的化合物的核磁共振结构解析的缺陷。

为了实现上述目的，根据本发明的第一方面，提供了一种核磁共振谱双二倍二重峰的解析方法，该方法包括：

将获取到的化合物核磁共振谱中的每一个双二倍二重峰(ddd)，基于洛伦兹曲线处理为四个相同的二重峰；

其中，所述ddd峰的偶合常数包括第一偶合常数C1、第二偶合常数C2和第三偶合常数C3，并且所述每一个二重峰对应的偶合常数为第三偶合常数C3；

对所述各个二重峰的化学位移在设定的截断区间内进行高斯采样，得到所述各个二重峰的精准化学位移；

按照预设参数，应用贝叶斯模型对所述第三偶合常数C3和四个二重峰的化学位移参数在设定的截断区间内进行高斯采样，并两两比较所述第三偶合常数C3和所述四个二重峰的化学位移每次高斯采样后获得的相关系数，将获得的相关系数最高的值作为第三偶合常数C3和四个二重峰的化学位移的最终值；

其中，所述相关系数为所述截断区间内所述化合物的核磁共振谱与构建的ddd峰的相关系数；

基于所述四个二重峰的化学位移与核磁共振谱仪磁场强度，分别计算获得所述第一偶合常数C1的值和所述第二偶合常数C2的值。

优选的，所述将获取到的化合物核磁共振谱中的每一个双二倍二重峰(ddd)，基于洛伦兹曲线处理为四个相同的二重峰，包括：

将获取到的化合物核磁共振谱中的每一个ddd峰，通过洛伦兹曲线方程式中r为谱峰的半宽高，x为化学位移，得到多个洛伦兹曲线，其中所述洛伦兹曲线为单峰曲线；

计算获取预估得到的二重峰的第三偶合常数C3与核磁共振仪磁场强度(单位:兆赫兹MHz)之间的比值，将所述比值作为两个洛伦兹曲线单峰间的化学位移；

根据所述两个洛伦兹曲线单峰间的化学位移，对所述多个洛伦兹曲线中的每对洛伦兹曲线进行加和，得到所述四个相同的二重峰。

优选的，所述基于所述四个二重峰的化学位移与核磁共振谱仪磁场强度，分别计算获得所述第一偶合常数C1的值和所述第二偶合常数C2的值，包括：

排列所述四个二重峰的化学位移A1、A2、A3和A4，得到化学位移从高到低的排列结果A1、A2、A3、A4；

计算所述第一偶合常数C1的值，C1＝(A1-A3＝A2-A4)×核磁共振谱仪磁场强度(单位:兆赫兹MHz)；

计算所述第二偶合常数C2的值，C2＝(A1-A2＝A3-A4)×核磁共振谱仪磁场强度(单位:兆赫兹MHz)。

根据本发明的第二方面，提供了一种核磁共振谱双二倍二重峰的解析装置，该装置包括：

处理模块，用于将获取到的化合物核磁共振谱中的每一个双二倍二重峰(ddd)，基于洛伦兹曲线处理为四个相同的二重峰；

其中，所述ddd峰的偶合常数包括第一偶合常数C1、第二偶合常数C2和第三偶合常数C3，并且所述每一个二重峰对应的偶合常数为第三偶合常数C3；

第一采样模块，用于对所述各个二重峰的化学位移在设定的截断区间内进行高斯采样，得到所述各个二重峰的精准化学位移；

第二采样模块，用于按照预设参数，应用贝叶斯模型对所述第三偶合常数C3和四个二重峰的化学位移参数在设定的截断区间内进行高斯采样，并两两比较所述第三偶合常数C3和所述四个二重峰的化学位移每次高斯采样后获得的相关系数，将获得的相关系数最高的值作为第三偶合常数C3和四个二重峰的化学位移的最终值；

其中，所述相关系数为所述截断区间内所述化合物的核磁共振谱与构建的ddd峰的相关系数；

计算模块，基于所述四个二重峰的化学位移与核磁共振谱仪磁场强度，分别计算获得所述第一偶合常数C1的值和所述第二偶合常数C2的值。

优选的，所述处理模块，包括：

处理单元，用于将获取到的化合物核磁共振谱中的每一个ddd峰，通过洛伦兹曲线方程式中r为谱峰的半宽高，x为化学位移，得到多个洛伦兹曲线，其中所述洛伦兹曲线为单峰曲线；

第一计算单元，用于计算获取预估得到的二重峰的第三偶合常数C3与核磁共振仪磁场强度(单位:兆赫兹MHz)之间的比值，将所述比值作为两个洛伦兹曲线单峰间的化学位移；

第二计算单元，用于根据所述两个洛伦兹曲线单峰间的化学位移，对所述多个洛伦兹曲线中的每对洛伦兹曲线进行加和，得到所述四个相同的二重峰。

优选的，所述计算模块，包括：

排列单元，用于排列所述四个二重峰的化学位移A1、A2、A3和A4，得到化学位移从高到低的排列结果A1、A2、A3、A4；

第三计算单元，用于计算所述第一偶合常数C1的值，C1＝(A1-A3＝A2-A4)×核磁共振谱仪磁场强度(单位:兆赫兹MHz)；

第四计算单元，用于计算所述第二偶合常数C2的值，C2＝(A1-A2＝A3-A4)×核磁共振谱仪磁场强度(单位:兆赫兹MHz)。

相较于现有技术，本发明将获取到的化合物核磁共振谱中的每一个双二倍二重峰(ddd)，基于洛伦兹曲线处理为四个相同的二重峰；通过高斯采样，得到所述各个二重峰的精准化学位移，计算获得所述二重峰的偶合常数。在本发明中，使用洛伦兹曲线作为基础，首先构建出二重峰，然后偶合常数在预设的区间内进行自动采样，最终获得精准的ddd偶合常数和曲线，采用本发明针对在ddd峰这种复杂的结构下，实现了对化合物核磁共振ddd峰结构的解析省时省力和准确率高，解决了现有技术中对化合物的核磁共振结构解析的缺陷。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一提供的核磁共振谱双二倍二重峰的解析方法的流程示意图；

图2为本发明实施例二对应的图1所述S11步骤中处理为四个相同二重峰的流程示意图；

图3为本发明实施例二对应的图1所述S14步骤计算第一和第二偶合常数的流程示意图；

图4为本发明实施例三提供的核磁共振谱双二倍二重峰的解析装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的说明书和权力要求书及上述附图中的术语“第一”和“第二”等是用于区别不同的对象，而不是用于描述特定的顺序。此外术语“包括”和“具有”以及他们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有设定于已列出的步骤或单元，而是可包括没有列出的步骤或单元。

实施例一

参见图1为本发明实施例一提供的核磁共振谱双二倍二重峰的解析方法的流程示意图，该方法包括：

S11、将获取到的化合物核磁共振谱中的每一个双二倍二重峰(ddd)，基于洛伦兹曲线处理为四个相同的二重峰；

其中，所述ddd峰的偶合常数包括第一偶合常数C1、第二偶合常数C2和第三偶合常数C3，并且所述每一个二重峰对应的偶合常数为第三偶合常数C3；

S12、对所述各个二重峰的化学位移在设定的截断区间内进行高斯采样，得到所述各个二重峰的精准化学位移；

S13、按照预设参数，应用贝叶斯模型对所述第三偶合常数C3和四个二重峰的化学位移参数在设定的截断区间内进行高斯采样，并两两比较所述第三偶合常数C3和所述四个二重峰的化学位移每次高斯采样后获得的相关系数，将获得的相关系数最高的值作为第三偶合常数C3和四个二重峰的化学位移的最终值；

其中，所述相关系数为所述截断区间内所述化合物的核磁共振谱与构建的ddd峰的相关系数；

所述截断区间设为认为的偶合常数可能的范围值，可以由目标核磁共振谱区间中相邻两本地最高或最低值之间的ppm值之差(横坐标之差)来估算；

可以理解的，使用贝叶斯模型通过截断高斯采样，将复杂解谱过程自动化，并大大提高了准确率。使用贝叶斯模型，将化合物核磁共振谱中已知的先验信息，如每一个核磁共振谱峰的单峰形式为洛伦兹曲线，所研究区间内核磁共振谱为ddd偶合，其偶合常数属于某一区间数值内(化学位移)等信息作为贝叶斯模型的先验信息，经过采样分析，找出偶合常数最接近于真实值得数值。对偶合常数值进行高斯采样，因为偶合常数值取值不是和高斯函数一样在负无穷到正无穷区间内，首先它一定是正数，因此必大于0，而且小于某个值(至少小于核磁共振谱所研究区间的总化学位移值，或更窄的区间)。

S14、基于所述四个二重峰的化学位移与核磁共振谱仪磁场强度，分别计算获得所述第一偶合常数C1的值和所述第二偶合常数C2的值；

具体的，偶合常数反映2个核(即氢原子)之间的作用强弱，受偶合核间的距离，角度和电子云密度影响，从偶合模式(ddd峰的曲线)和偶合常数值可以推出氢原子和其周围环境氢原子的位置关系，进而确定化合物核磁共振的机构。

根据本发明实施例一提供的技术方案，本发明将获取到的化合物核磁共振谱中的每一个双二倍二重峰(ddd峰)，基于洛伦兹曲线处理为四个相同的二重峰；通过高斯采样，得到所述各个二重峰的精准化学位移，计算获得所述二重峰的偶合常数，通过所述偶合常数，最终解析确定所述化合物核磁共振结构。在本发明中，使用洛伦兹曲线作为基础，首先构建出二重峰，然后偶合常数在预设的区间内进行自动采样，最终获得精准的ddd偶合常数和曲线，采用本发明针对在ddd峰这种复杂的结构下，实现了对化合物核磁共振ddd峰结构的解析省时省力和准确率高，解决了现有技术中对化合物的核磁共振结构解析的缺陷。

实施例二

参照本发明实施例一和图1中所描述的S11到S15步骤的具体过程，并参见图2本发明实施例二对应的图1所述S11步骤中处理为四个相同二重峰的流程示意图，步骤S11具体包括：

S111、将获取到的化合物核磁共振谱中的每一个ddd峰，通过洛伦兹曲线方程式中r为谱峰的半宽高，x为化学位移，得到多个洛伦兹曲线，其中所述洛伦兹曲线为单峰曲线；

可以理解为，使用洛仑兹曲线，作为模拟多重峰曲线的基础。洛仑兹曲线的横坐标为化学位移(即ppm)，纵坐标为信号强度。洛仑兹曲线为核磁共振谱中每一个峰的理论曲线，是一个单峰，其他所有复杂多峰都可以认为是此单峰在不同横坐标，不同个数的加和。

S112、计算获取预估得到的二重峰的第三偶合常数C3与核磁共振仪磁场强度(单位:兆赫兹MHz)之间的比值，将所述比值作为两个洛伦兹曲线单峰间的化学位移；

S113、根据所述两个洛伦兹曲线单峰间的化学位移，对所述多个洛伦兹曲线中的每对洛伦兹曲线进行加和，得到所述四个相同的二重峰。

相应的，参见图3为本发明实施例二对应的图1所述S14步骤计算第一和第二偶合常数的流程示意图，步骤S14具体为：

S141、排列所述四个二重峰的化学位移A1、A2、A3和A4，得到化学位移从高到低的排列结果A1、A2、A3、A4；

S142、计算所述第一偶合常数C1的值，C1＝(A1-A3＝A2-A4)×核磁共振谱仪磁场强度(单位:兆赫兹MHz)；

S143、计算所述第二偶合常数C2的值，C2＝(A1-A2＝A3-A4)×核磁共振谱仪磁场强度(单位:兆赫兹MHz)。

根据本发明实施例二提供的技术方案，具体阐述了利用洛伦兹曲线将ddd峰处理为二重峰，并计算获得相应的偶合常数的值，根据偶合常数和ddd曲线，可以通过现有技术解析确定所述化合物的氢原子位置关系，得到所述化合物核磁共振结构。使得对复杂双二倍二重峰的解谱成为可能。解决以往应对复杂双二倍二重峰难以解谱时，需要追加更多试验来解析化合物结构的问题。从而解决了现有技术中对化合物的核磁共振结构解析的缺陷。

实施例三

与本发明实施例一和实施例二所公开的核磁共振谱双二倍二重峰的解析方法相对应，本发明实施例三还提供了一种核磁共振谱双二倍二重峰的解析装置，参见图4为本发明实施例三提供的核磁共振谱双二倍二重峰的解析装置的结构示意图，该装置包括：

处理模块1，用于将获取到的化合物核磁共振谱中的每一个双二倍二重峰(ddd)，基于洛伦兹曲线处理为四个相同的二重峰；

其中，所述ddd峰的偶合常数包括第一偶合常数C1、第二偶合常数C2和第三偶合常数C3，并且所述每一个二重峰对应的偶合常数为第三偶合常数C3；

第一采样模块2，用于对所述各个二重峰的化学位移在设定的截断区间内进行高斯采样，得到所述各个二重峰的精准化学位移；

第二采样模块3，用于按照预设参数，应用贝叶斯模型对所述第三偶合常数C3和四个二重峰的化学位移参数在设定的截断区间内进行高斯采样，并两两比较所述第三偶合常数C3和所述四个二重峰的化学位移每次高斯采样后获得的相关系数，将获得的相关系数最高的值作为第三偶合常数C3和四个二重峰的化学位移的最终值；

计算模块4，用于基于所述四个二重峰的化学位移与核磁共振谱仪磁场强度，分别计算获得所述第一偶合常数C1的值和所述第二偶合常数C2的值；

解析模块5，用于通过所述第一偶合常数C1的值、所述第二偶合常数C2的值和所述第三偶合常数C3的最终值，解析确定所述化合物核磁共振结构。

相应的，所述处理模块1，包括：

处理单元11，用于将获取到的化合物核磁共振谱中的每一个ddd峰，通过洛伦兹曲线方程式中r为谱峰的半宽高，x为化学位移，得到多个洛伦兹曲线，其中所述洛伦兹曲线为单峰曲线；

第一计算单元12，用于计算获取预估得到的二重峰的第三偶合常数C3与核磁共振仪磁场强度(单位:兆赫兹MHz)之间的比值，将所述比值作为两个洛伦兹曲线单峰间的化学位移；

第二计算单元13，用于根据所述两个洛伦兹曲线单峰间的化学位移，对所述多个洛伦兹曲线中的每对洛伦兹曲线进行加和，得到所述四个相同的二重峰。

相应的，所述计算模块4，包括：

排列单元41，用于排列所述四个二重峰的化学位移A1、A2、A3和A4，得到化学位移从高到低的排列结果A1、A2、A3、A4；

第三计算单元42，用于计算所述第一偶合常数C1的值，C1＝(A1-A3＝A2-A4)×核磁共振谱仪磁场强度(单位:兆赫兹MHz)；

第四计算单元43，用于计算所述第二偶合常数C2的值，C2＝(A1-A2＝A3-A4)×核磁共振谱仪磁场强度(单位:兆赫兹MHz)。

在本发明实施例三中，通过在处理模块中使用洛伦兹曲线作为基础，首先构建出二重峰，然后在采样模块和计算模块中将偶合常数在预设的区间内进行自动采样，获得精准的曲线和偶合常数实现了对复杂双二倍二重峰的解谱，解决了现有技术中对化合物的核磁共振结构解析的缺陷。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。