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李和刚 目录 1 前言 2　 NMR基本原理 3 核磁共振波谱仪 4 NMR谱的信息 5　 NMR技术在体内药物分析中的应用 6 展望 1 前言 核磁共振是1946年由美国斯坦福大学F.Bloch和哈佛大学E．M．Purcell各自独立发现的，两人因此获得1952年诺贝尔物理学奖。50多年来，核磁共振不仅形成为一门有完整理论的新兴学科—核磁共振波谱学，而且，在这50年间已有12位科学家因对核磁共振的杰出贡献而获得诺贝尔奖。 核磁共振的作用定位 紫外和红外给出官能团，质谱给出分子式，核磁和质谱共同确定分子骨架。 2　NMR基本原理 1.1 核磁共振现象 低能级的原子核吸收了电磁波的能量跃迁到高能级上。 1.2 核磁共振波谱法 利用自旋原子核在外磁场作用下的核自旋能级间跃迁所吸收的电磁波谱来研究化合物结构与组成的分析方法。 3 核磁共振波谱仪 按扫描方式分为: 连续扫描仪(CW-NMR) 脉冲傅立叶变换谱仪(PFT-NMR) 前者单位时间内获得的信息量很少， 目前使用的仪器多为PFT-NMR仪。 NMR的检测方法完全不同于吸收光谱和发射光谱： 吸收光谱和发射光谱：研究有多少能量被吸收、多少能量被反射或散射。 NMR检测的是：磁化矢量在线圈中的磁通量发生变化而产生的电动势。 NMR谱仪的灵敏度和分辨率都取决于磁场强度,磁场强度越大,谱仪的灵敏度和分辨率越高。 4 NMR谱的信息 应用NMR谱进行定性定量以及结构分析主要依据的信息是化学位移、偶合常数、核磁共振吸收峰的面积等。 4.1 化学位移 共振吸收峰的位置随着自旋核的化学环境不同而变化，这种变化称为化学位移。 4.2 自旋偶合 化学位移不同的自旋核的核磁矩产生的附加磁场通过化学键中成键电子而作用于其它核，这种作用称自旋偶合。自旋偶合导致吸收峰进一步裂分成多重峰。 4.3 峰面积 峰强度可用峰面积表示，峰面积大小与该峰自旋核数成正比。这是NMR可进行定量分析的基础。 5　 NMR技术在体内药物分析中的应用 5.1 与其它分析方法相比，NMR具有以下优点： （1）简便性 无需对样品进行繁杂的提取或衍生化，减少由此带来的误差。 （2）无损伤性 对取样量有限的生物样品经NMR分析后还可用于其它处理，甚至可对生物整体进行无损伤分析。 （3）连续性 NMR可对整体生物系统进行动态监测而不扰乱生物体内的各种平衡，实现药物的在体分析。 （4）高分辨性 NMR谱线为Hz量级，能提供分子水平的结构信息。 （5）多目标性 无需进行分析条件摸索，可在同一物理条件下检测药物及其多种代谢物。 5.2 应用范围 药物及其代谢物的结构鉴定 代谢途径归属 定量分析 药物与内源性物质相互作用 5.3 几种NMR模式在体内药物分析中的应用 1H—NMR 19F—NMR 13C—NMR 31P—NMR 5.3.1 1H—NMR 难题：体液主要成分是水，水的质子浓度远高于待测物浓度，使待测信号难检出。 解决办法：水峰压制技术、冷冻干燥技术。 1H—NMR主要用于含有孤立甲基、乙基、乙酰基的药物及其代谢物的分析，检测限为10μmol/ml。 已报道的有：氨苄青霉素、布洛芬、硝苯地平、阿司匹林、美西律等的体内样品分析。 Connor 用高分辨 1H—NMR(400MHz)研究了大鼠静注羟氨苄青霉素后24h内尿样中药物的代谢情况。该项研究首次发现了羟氨苄青霉素与内源性碳酸氢盐存在着相互作用。 5.3.2 19F—NMR 19F—NMR在体内药物分析中可检测浓度高于10μmol/ml、化学位移范围在20ppm~50ppm的含氟药物及其代谢物。对于单氟原子药物谱图每组峰即代表一种含氟物质。 19F-NMR对传统生物样品中药物的研究已有许多报道，如尿样中氟氯西林代谢研究；尿样、肝脏、肿瘤中5一氟尿嘧啶(5-FU)代谢及5-FU灌流心脏的心脏毒性研究；尿样中氟比洛芬代谢途径归属等。 19F-NMR可对活体中的药物进行在体分析 Why? 因为内源性氟含量极低 5.3.3 13C-NMR 难题：灵敏度低。 解决办法：信号累加平均(CAT)、质子噪声去偶、偏共振去偶、PFT、 NOE、DEPT等新技术。 DEPT ：Distortionless Enhanced by Polarization Transfer，无畸变极化转移增强．DEPT谱是目前最理想的鉴别碳上连氢数目的常规技