[化学]谱学基础核磁共振NMR.ppt

2008 XMUNMR 谱学基础 －核磁共振波谱学 叶剑良 2011 参考书 《有机化学中的光谱方法》，Williams DH，Fleming I；王剑波，施卫峰译；北京大学出版社，2001 《有机化合物结构鉴定与有机波谱学》，宁永成编著；科学出版社，2002 《Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy-an Introduction to Principles, Applications,and Experimental Methods》，Lambert JB, Mazzola EP,1989 《Essential Practical NMR for Organic Chemistry》 Richards SA, Hollerton JC ，Wiley, 2010 《Basic 1H- and 13C-NMR Spectroscopy》，Balci M，Elsevier, 2005 期刊 Progress in Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy（6.46 ） Journal of Magnetic Resonance （2.42） Magnetic Resonance in Chemistry (MRC) （1.55） Magnetic Resonance in Medicine （3.51） NMR in Biomedicine （2.47） 波谱学杂志 NMR History 基本概念 核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance,简称为 NMR）是指： 处于外磁场中的物质原子核系统受到相应频率（ 兆赫数量级的射频）的电磁波作用时，在其磁能级之间发生的共振跃迁现象。 检测电磁波被吸收的情况就可以得到核磁共振波谱。 因此，就本质而言，核磁共振波谱是物质与电磁波相互作用而产生的，属于吸收光谱（波谱）范畴。 根据核磁共振波谱图上共振峰的位置、强度和精细结构可以研究分子结构。 NMR定义要素 核：具有磁性的核 磁：外加静磁场 共振：核吸收射频能，发生自旋能级跃迁 所谓“核磁共振”就是：处于静磁场中的核自旋体系，当其拉莫尔进动频率与作用于该体系的射频场频率相等时，所发生的吸收电磁波的现象。 NMR History 1924年，W. Pauli 提出原子核自旋的可能性 1933年，O. Stern 通过氢分子偏转实验观测到核自旋现象 1938年，I. Rabi 发现在磁场中的原子核会沿磁场方向呈正向或反向有序平行排列，而施加无线电波之后，原子核的自旋方向发生翻转。这是人类关于原子核与磁场以及外加射频场相互作用的最早认识。在1942年首次引入均匀磁场创立了测定原子核磁矩的方法，为核磁共振的发现奠定了基础，获得1944年诺贝尔诺物理学奖。 NMR History 1945年美国哈佛大学的Purcell和史坦福大学的Bloch各自独立观察到NMR现象，为此两人分享1952年诺贝尔诺物理学奖。其中， Purcell观察到的是凝聚态物质的NMR信号，Block观测到的是水的NMR信号。 1950年，普鲁克特（W. Proctor）和中国的虞福春教授发现处在不同化学环境的同种原子核有不同的共振频率，即化学位移。 发现在固定磁场条件下，不同的含氮化合物 (NH3,NH4Cl,KCN等）的14N核的共振频率不同；而且进一步发现不同化合物14N核的共振频率之差与磁场强度成正比，这是化学位移的主要特性之一 1951年普鲁克特和虞福春教授又发现因相邻自旋核而引起的多重谱线，即自旋—自旋耦合 发现NaSbF6的121Sb NMR谱由五个峰组成，这是世界上首次观察到NMR中的自旋偶合现象。 化学位移和 J 耦合现象的发现，使NMR技术进入了化学领域，为化学家研究分子结构及其动力学方面提供了前所未有的直接手段。 此后的20年NMR主要用于研究物质的化学结构。 1971年，比利时Jeener首次提出关于二维谱的原理，为二维谱的创始人。 Lecture at Ampère Summer School, Basko Polje, Yugoslavia – 1971 2002年诺贝尔化学奖 核磁技术可以用于多学科交叉研究工作，包括： 化学生物学（结构生物学，活性化合物筛选等）研究； 化学（磷化学，化合物和高聚物结构表征等）研究； 生物医药科学研究（代谢组学，药物作用机制，药物毒性，疾病诊断 等）； 生命科学研究（蛋白质科学，生物大分子结构与功能，分子生物学）； 材料科学研究； 海洋科学研究； 环境科学研究； 物理学（核磁共振谱学、凝聚态物理等）研究，等等. NMR History 1964年，产生第一台220MHz