核磁共振譜ppt課件-展示頁
2025-01-23 22:00本頁面
【正文】 FID(自由感應衰減信號 )。 5～ 10min可記錄一張譜圖。 ?60年代發(fā)展起來的連續(xù)波 NMR譜儀由磁鐵，掃描發(fā)生器，射頻發(fā)生器，射頻接收器，記錄儀 (帶積分功能 )和樣品架等組成。但在高聚物研究中，也可直接觀察寬譜線的核磁共振來研究聚合物的形態(tài)和分子運動。 樣品分子總體弛豫時間取決于弛豫時間短者 ，因此測得的譜線加寬。 ? 兩種弛豫不等速： T1 T2；根據(jù)測不準原理，弛豫的時間越短狀態(tài)能量的不確定性越大，由 ?E＝ h??則 ??的不確定性越大，譜線越寬。在這種狀況下，整個體系各種取向的磁核總數(shù)不變，體系能量也不發(fā)生變化，半衰期為 T2。所需時間可用半衰期 T1來表征， T1越小，表示弛豫過程越快； ? 第二種， 自旋 自旋弛豫 （橫向弛豫）。目前觀察到的有兩種類型： ? 第一種， 自旋 晶格弛豫 （縱向弛豫）。即高能態(tài)的核以非輻射的形式放出能量回到低能態(tài)，重建 Boltzmann分布的過程。但在核磁共振波譜中， ?E非常小，自發(fā)輻射的幾率幾乎為零。 ? 高能態(tài)的粒子可以通過自發(fā)輻射放出能量，回到低能量，其幾率與兩能級能量差 ?E成正比。 10 產(chǎn)生核磁共振的首要條件：核自旋時要有磁矩產(chǎn)生， I≠0 11 2. 原子核在外加磁場作用下的行為 每個能級的能量： 而磁矩在外磁場中的分量： 磁矩在外磁場中量子化能級能量： m:磁量子數(shù) 分裂能級的能級差： 12 核量子態(tài)間的能級躍遷條件： 產(chǎn)生核磁共振時射頻波的頻率和外磁場強度成正比。 9 核磁共振波譜 核磁共振的基本原理 1. 原子核的磁矩和自旋角動量 原子核的自旋如同電流在線圈中運動一樣會產(chǎn)生磁矩 μ ， 其大小與自旋角動量 P、 核的磁旋比 γ 有關 ， 而 P又與自旋量子數(shù) I有關 。曼斯菲爾德 Peter Mansfield進一步發(fā)展了梯度場方法，并用數(shù)學方法精確描述了磁共振信號，實現(xiàn)了磁共振成像；快速成像方法為醫(yī)學磁共振成像臨床診斷打下了基礎。 ? 第 5次，美國科學家保羅 維特里希 Kurt W252。 核磁共振（ NMR）做為結(jié)構(gòu)分析的主要手段之一，迄今為止相關研究成果已獲得 5次諾貝爾獎。 ? 第 2次，美國科學家布洛赫 Bloch（用感應法）和珀賽爾 Purcell（用吸收法）各自獨立地發(fā)現(xiàn)宏觀核磁共振現(xiàn)象，因此而獲 1952年諾貝爾物理學獎。二者是在強磁場中用射頻源來輻射樣品。1 第 五 章 核磁共振譜 2 主要內(nèi)容： 核磁共振波譜 1H核磁共振波譜 13C核磁共振波譜 NMR在高聚物研究中的應用 3 4 5 6 核磁共振 (Nuclear Magic Resonance，簡稱 NMR)和電子順磁共振 (Electron Paramagic Resonance， EPR)也屬于吸收波譜類。 EPR又稱為電子自旋共振譜 (Electron Spin Resonance，ESR)。 7 核磁共振與諾貝爾獎 ? 第 1次，美國科學家 Rabi發(fā)明了研究氣態(tài)原子核磁性的共振方法，獲 l944年諾貝爾物理學獎。 ? 第 3次，瑞士科學家 Ernst因?qū)?NMR波譜方法、傅里葉變換、二維譜技術的杰出貢獻，獲 1991年諾貝爾化學獎。 8 ? 第 4次，瑞士核磁共振波譜學家?guī)鞝柼?thrich，首次用多維 NMR技術在測定溶液中蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的三維構(gòu)象，獲 2022年諾貝爾化學獎。勞特布爾 Paul Lauterbur于 1973年發(fā)明在靜磁場中使用梯度場，能夠獲得磁共振信號的位置，從而可以得到物體的二維圖像；英國科學家彼得 他倆獲 2022年諾貝爾醫(yī)學獎。 式中， h為普朗克常數(shù)； I可為整數(shù)或半整數(shù)。 13 3. 弛豫過程 ? 當電磁波的能量（ hv）等于樣品某種能級差 ?E時，分子可以吸收能量，由低能態(tài)躍遷到高能態(tài)。一般的吸收光譜， ?E較大，自發(fā)輻射相當有效，能維持 Boltzmann分布。想要維持 NMR信號的檢測，必須要有某種過程，這個過程就是弛豫過程。 14 弛豫過程的兩種類型： 弛豫過程的能量交換不是通過粒子之間的相互碰撞來完成的，而是通過在電磁場中發(fā)生共振完成能量的交換。處于高能態(tài)的磁核把能量傳遞給周圍粒子變成熱能，磁核回復到低能態(tài)，使高能態(tài)核數(shù)減少，整個體系能量降低。是相鄰的同類磁核中發(fā)生能量交換，使高能態(tài)的核回復到低能態(tài)。 T1 T2 15 ? 激發(fā)和弛豫：有一定的聯(lián)系，但弛豫并不是激發(fā)的逆過程，沒有對應關系。 ? 為什么采用液體制樣？ 當樣品是固體或粘稠液體時，由于分子運動阻力大，產(chǎn)生自旋 晶格弛豫的幾率減小，使 T1增大，而自旋 自旋弛豫的幾率增加，使 T2減小。這對于提高核磁共振譜的分辨率是不利的，所以在一般核磁共振中，需采用液體樣品。 16 核磁共振譜儀 ?核磁共振譜儀按照儀器工作原理，可分為連續(xù)波和付里葉變換兩類。通常只能測 1H NMR譜。工作效率低，現(xiàn)在已被付里葉變換譜儀取代。 F
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