布鲁克核磁brukernmrppt课件

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1、NMR基础知识简介2021/7/121化学结构鉴定天然产物化学有机合成化学动态过程的研究反应动力学研究平衡过程（化学平衡或构象平衡）三维结构研究蛋白质DNA.蛋白/DNA复合物多糖药物设计NMR研究构效关系（SAR）医学－磁共振成像（MRI）NMR的应用领域2样品:非磁性及非导电灵敏度:样品需含»1015原子核溶液固体Solids成像NMRNMR样品要求3NMR谱图包含的信息Information:Larmor频率原子核化学位移:结构测定(功能团)J-偶合:结构测定(原子的相关性)偶极偶合:结构测定(空间位置关系)弛豫:动力

2、学1H13CCH3>C=CH-HHCCCHHHHDJHHHCJCHC>C=C

3、两种状态（能级）.原子核另一个重要的参数是磁矩（m）:m=gIh/2p磁矩是一个矢量，它给出了“原子核磁体”的方向和大小（强度）h为普朗克常数g为旋磁比,不同的原子核具有不同的旋磁比.不同的原子核具有不同的磁矩NMR背景6原子核的能量（对于一个核自旋）与核磁矩和外加磁场的大小成正比:E=-m.BoE(up)=ghBo/4p---E(down)=-ghBo/4pDE=ghBo/2p这个能量的差就是每个核可以吸收的能量（与信号的强度和灵敏度直接相关）:磁体的磁场越强（大的Bo），NMR谱仪的灵敏度就越高。具有较大g值的核，吸收

4、或发射的能量就越大，也就越灵敏。灵敏度与m、Na-Nb及“线圈的磁通量”都成正比，这三者都与g成正比，所以灵敏度与g3成正比。如果考虑同位素的天然丰度,13C(~1%)的灵敏度要比1H低上6400倍。g13C=6,728rad/Gg1H=26,753rad/G仅仅是g的原因，1H的灵敏度就大约是13C的64倍能量和灵敏度9能量与频率是相关的，我们可以作一些简单的数学变换：DE=hnn=gBo/2pDE=ghBo/2p对于1H来说，在通常的磁体中(2.35-18.6T),其共振的频率在100-800MHz之间。对13C,是其频

5、率的1/4。在解释有些NMR原理时,我们需要用到圆周运动。对于描述圆周运动Hz并不是一个好的单位。我们把进动（或Larmor）频率定义为w:w=2pnwo=gBo（弧度）10-1010-810-610-410-2100102wavelength(cm)g-raysx-raysUVVISIRm-waveradio能量和频率10wo与什么样的进动相关呢?有一个现象我们还没涉及，它就是自旋角动量l,所有的核都具有自旋角动量。我们可以粗略的认为核绕着自己的z轴旋转。如果核磁矩m不为零，它就是一个旋转的原子磁体。如果我们外加一个强磁

6、场Bo,磁矩m与Bo相互作用会产生一个扭力。不论磁矩m的初始取向如何，他都将倾向与Bo平行。lBoBoor...mm进动和旋转的陀螺11由于自旋角动量l的原因，磁矩为m的核会自旋,因此两个力会同时作用在它上面，一个力把它拉向Bo方向，另一个使它保持自旋。最终结果是m绕着Bo进动。理解进动最好的办法是想象一个旋转的陀螺在重力作用下的运动情景。核磁矩m绕着Bo进动的频率与从能级差值计算所得的频率是相等的。虽然这两个频率没有明显的联系，但是由严格的量子力学推导也可以得到这一结论。有些现象对于经典NMR模型来说可以把它们看作一个黑匣

7、子。Bowom进动12宏观磁化矢量Mo,与布居数的差（Na–Nb）成正比，它是所有核磁矩m共同作用的结果我们可以把每一个小磁矩m分为在z轴和平面上两个分量。平面上分量的取向是随即的，彼此相互抵消。对于z方向分量的和即为宏观磁化矢量。它与Na–Nb成正比。在实际的样品中讨论宏观磁化矢量更复合实际情况，所以在后面的部分中我们将使用宏观磁化矢量来描述。m和Mo之间有一个很重要的不同点。前者是量子化的，只能有两个状态（a或b），后者是对于所有自旋而言的，它具有连续的状态数目。MoyxzxyzBoBo宏观磁化矢量13N

8、MR激发需要核自旋体系吸收能量。能量的来源是一个由变化的电场所产生的振荡的射频电磁辐射。MozxiB1=C*cos(wot)B1Transmittercoil(y)yBoNMR激发14RF脉冲核磁信号只能在核磁化矢量位于XY平面时才能被检测到.使用与原子核Larmor频率相同无线电射频即可