核磁共振波譜法（一）

發(fā)布時(shí)間：2017-09-01

一、引言

核磁共振(nuclear magnetic resonance，NMR)波譜法開始于1938年Rabi創(chuàng)造的分子束核磁共振法，爾后Purcell和Bloch各自獨(dú)立地創(chuàng)立了設(shè)備簡(jiǎn)單而又非常實(shí)用的方法，近年來(lái)，Ernst發(fā)展了多維核磁共振理論與技術(shù)，wnthrich發(fā)展了生物大分子三維結(jié)構(gòu)分析法，Lauterbur和Mansfild建立起核磁成像法。他們因而分別榮獲1944年度、1952年度、1991年度、2002年度、2 003年度諾貝爾獎(jiǎng)。化合物中某種原子核在靜磁場(chǎng)的作用下其自旋狀態(tài)分裂，當(dāng)另外施加能量恰好等于這個(gè)分裂能的電磁波時(shí)即發(fā)生核磁共振。通常可獲得頻譜圖。NMR波譜法用圖譜中譜峰的位置(化學(xué)位移)來(lái)表征分子中的官能團(tuán)；用峰形、峰間距(耦合常數(shù))可表征基團(tuán)間相互的連接關(guān)系、立體構(gòu)型與空間分布等靜態(tài)構(gòu)造；從峰面積或峰強(qiáng)度來(lái)獲取核的相對(duì)數(shù)量以及用峰寬(弛豫)信息可表征基團(tuán)在分子中的運(yùn)動(dòng)情況等，從而獲取化合物分子比較完整的大量結(jié)構(gòu)的信息。它也用于跟蹤化學(xué)反應(yīng)、化學(xué)交換、分子內(nèi)部運(yùn)動(dòng)等動(dòng)態(tài)過(guò)程，進(jìn)而了解化學(xué)鍵、熱力學(xué)參數(shù)和反應(yīng)動(dòng)力學(xué)機(jī)理方面的信息。它是一種無(wú)需破壞試樣的分析方法。現(xiàn)代NMR譜儀不僅采用較高磁場(chǎng)強(qiáng)度，而且發(fā)展了多維、多量子躍遷技術(shù)，已廣泛地應(yīng)用于有機(jī)物的結(jié)構(gòu)鑒定，也可用于產(chǎn)品質(zhì)量的科學(xué)判定，更重要的是它已成為探索研究十分復(fù)雜生物大分子的結(jié)構(gòu)、構(gòu)象及生理行為的最得力的手段。

二、方法原理

1、核自旋磁能級(jí)

原子核帶正電荷，有一定質(zhì)量，還具有自旋現(xiàn)象，因此具有磁矩。描述核自旋運(yùn)動(dòng)固有特性的是核的自旋量子數(shù)I，不同核素具有不同的I值。凡I≠O的核，在外加靜磁場(chǎng)B_{0中，核磁矩受到力矩作用，像陀螺似的繞B_{0作旋進(jìn)運(yùn)動(dòng)(拉莫進(jìn)動(dòng))，原來(lái)簡(jiǎn)并的核自旋能級(jí)便分裂成(2I+1)個(gè)分立的能級(jí)，能級(jí)的高低由核自旋磁量子數(shù)}}