核磁共振基础.ppt

核磁共振基础核磁共振概论
一维氢谱
一维碳谱 核磁共振概论
FelixBloch,USAandEdwardM.Purcell,USA
TheNobelPrizeinPhysics1952,"fortheirdiscoveryofnew methodsfornuclearmagneticprecisionmeasurementsand discoveriesinconnectiontherewith"
RichardR.Ernst,Switzerland
TheNobelPrizeinChemistry1991,"forhiscontributionstothe developmentofthemethodologyofhighresolutionnuclearmagnetic resonance(NMR)spectroscopy"
KurtWuthrich,Switzerland
TheNobelPrizeinChemistry2002,"forhisdevelopment ofnuclearmagneticresonancespectroscopyfordeterminingthe three-dimensionalstructureofbiologicalmacromoleculesinsolution"
PaulC.Lauterbur,USAandPeterMansfield,UnitedKingdom
TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine2003,"fortheir discoveriesconcerningmagneticresonanceimaging"
？？？核磁共振概述核磁共振特点原子核的一些基本属性
电荷：
质子 中子
自旋：
自旋量子数I：0½>½
自旋角动量P：
磁矩（表征磁性）μ：μ=γP
旋磁比γgyromagneticratio
具有磁矩的原子核才会发生核磁共振现象核磁共振(NMR)的产生经典力学
拉摩尔进动（Larmorprecession)核磁共振信号的影响因素S/N∝Nγ3B03/2n1/2

N 自旋原子数目（样品浓度）
γ 旋磁比
B0 磁场强度
n 扫描次数 同位素
问题：根据1H、13C和15N的旋磁比、天然丰度等基本参数，计算13C、15N的绝对灵敏度（假设1H的绝对灵敏度为100）。对于400兆核磁共振谱仪而言，1H的共振频率为400MHz，那么，13C、15N的共振频率应该是多少呢？核磁共振仪器连续波（CW）
傅立叶变换（FT）描述核磁共振的方法简介能级图矢量模型z迟豫过程自旋-晶格弛豫
(spinlatticerelaxation)
energyprocess

自旋-自旋弛豫
(spin-spinrelaxation)
entropyprocess
inphase(coherence)
dephase
迟豫机理

Dipolarrelaxation
Spinrotationrelaxation
Chemicalshiftanisotropy
Scalarcoupling
Electricquadrupolarrelaxation
Paramagneticrelaxation

Dipole-dipole机理：核周围的分子相当于许多小磁体，这些小磁体快速运动产生的瞬息万变的波动磁场，包含有许多不同频率。若其中某个波动场的频率与核自旋产生的磁场的频率一致时，这个自旋核就会与波动场发生能量交换，把能量传给周围分子而跃迁到低能级。
由弛豫时间所引起的NMR信号峰的加宽，可以用测不准原理来估计，即：
E*th
E=h* =1/t=1/T2
谱线宽度与弛豫时间T2成反比。
如果T2很小，谱线很宽
固体样品
黏度大的样品
快速化学交换的信号
四极矩原子核14N15N原子核的电四极矩
(electricquadropularmoment)核磁共振的参数化学位移屏蔽作用的大小与核外电子云密度有关，核外电子云密度越大，核受到的屏蔽作用越大，而实际受到的外磁场强度降低越多，共振频率降低的幅度也越大。如果要维持核以原有的频率共振，则外磁场强度必须增强得越多。

电子云密度和核所处的化学环境有关，这种因核所处化学环境改变而引起的共振条件（核的共振频率或外磁场强度）变化的现象称为化学位移（chemicalshift）。

由于化学位移的大小与核所处的化学环境有密切关系，因此就有可能根据化学位移的大小来了解核所处的化学环境，即了解有机化合物的分子结构。屏蔽常数与原子核所处的化学环境有关，其中主要包括以下几项影响因素：
=d+p+a+s
d：抗磁（diamagnetic）屏蔽的