第五章核磁共振波谱分析(NMR)
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用核磁共振层析“拍摄”的脑截面图象
Modern
Instrumental Analysis
MRI is used for imaging of all organs in the body.
@ Tarim University 2011
Modern
Instrumental Analysis
NMR的应用
@ Tarim University 2011
Modern
Instrumental Analysis
自旋量子数与原子的质量数及原子序数的关系
质量数A 原子序数Z 自旋量子数 NMR信号
原子核
偶数
偶数
奇数
奇
19F9，15N7，31P15
奇数
偶数
0 ½
3/2,5/2 …
偶数
奇数
1,2,3
无
12C6 16O832S16
@ Tarim University 2011
Modern
Instrumental Analysis
1930年代，物理学家伊西多•拉比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。由于这项研究，拉比于 1944年获得了诺贝尔物理学奖。
布洛赫(Felix Bloch )
@ Tarim University 2011
珀赛尔 (Edward Purcell)
Modern
Instrumental Analysis
1991年诺贝尔化学奖：恩斯特R.R.Ernst（1933－） 瑞士物理化学家
他的主要成就在于他在发展高分辨核磁共振 波谱学方面的杰出贡献。这些贡献包括：
１结构的测定和确证，有时还可以测定构象和构型；
２化合物的纯度的检查，它的灵敏度很高，能够检测出用 其它方法检查不出来的杂质；
３混合物的分析，如果主要信号不重叠，不需要分离就能 测定出混合物的比率，如邻间对异构、顺反异构；
４质子交换，单键的旋转和环的转化等。 5 核磁成像诊断（MRI）
@ Tarim University 2011
他将获得2002年诺贝尔化学奖另一半的奖金。
If one knows all the measurements of a house one can draw a three-dimensional picture of that house. In the same way, by measuring a vast number of short distances in a protein, it is possible to create a threedimensional picture of that protein.
核磁共振基本原理 Modern
Instrumental Analysis
原子核的磁矩
原子核是带正电荷的粒子，和电子一样有自旋现象， 因而具有自旋角动量以及相应的自旋量子数。
p为角动量，其值是量子化的，可用自旋量子
数表示
p h I（I 1） 2
式中：h为普郎克常数（6.63×10−34J·s）； −I为自旋量子数，与原子的质量数及原子序数 有关。
@ Tarim University 2011
Modern
Instrumental Analysis
由于原子核是具有一定质量的带正电的粒子，故在 自旋时会产生核磁矩。核磁矩和角动量都是矢量， 它们的方向相互平行，且磁矩与角动量成正比，即
μ=γp 式中：γ为旋磁比，即核磁矩与核的自旋角动量的 比值，不同的核具有不同旋磁比，它是磁核的一个 特征值；μ为磁矩，用核磁子表示，1核磁子单位等 于5.05×10−27J·T−1；
第八章 核磁共振波谱法 （NMR）
Modern
Instrumental Analysis
1 概述
核磁共振波谱（Nuclear Magnetic Resonance spectroscopy, NMR）类似于红外或紫外吸收光谱，是 吸收光谱的另一种形式。
核磁共振波谱是测量原子核对射频辐射（4～ 600MHz）的吸收，这种吸收只有在高磁场中才能产生。 核磁共振是近几十年发展起来的新技术，它与元素分析、 紫外光谱、红外光谱、质谱等方法配合，已成为化合物 结构测定的有力工具。目前核磁共振波谱的应用已经渗 透到化学学科的各个领域，广泛应用于有机化学、药物 化学、生物化学、食品化学等与化学相关的各个学科。
有
1H1,13C6
有
17O8，33S16
Hale Waihona Puke Baidu
有
2H1，14N7
@ Tarim University 2011
Modern
Instrumental Analysis
原子核分成三种情况
① I=0，有16O、12C、32S、28Si 等 无自旋，不产生磁矩。不产生共振吸收谱。
② I≥1的原子核， I=3/2 ： 11B、35Cl、79Br、81Br等 I=5/2 ： 7O、127I等 I=1 : 2H、14N等 这类原子核电荷分布可看作一个椭圆体，电荷
@ Tarim University 2011
Modern
Instrumental ARnaelylsaisted Nobel Prize
1952年诺贝尔物理学奖：布洛赫(Felix Bloch ) & 珀赛尔 (Edward
Purcell)因发展了核磁精密测量的新方法及由此所作的发现——核磁共振。
一.脉冲傅利叶变换核磁共振谱 二.二维核磁共振谱 三.核磁共振成像
@ Tarim University 2011
Modern
Instrumental Analysis
2002诺贝尔化学奖: 瑞士科学家库尔特·. 维特里希“for his development of nuclear
magnetic resonance spectroscopy for determining the threedimensional structure of biological macromolecules in solution".
@ Tarim University 2011
Modern
Instrumental Analysis
2003年诺贝尔医学奖 :美国科学家保罗·劳特布尔 (Paul Lauterbur) 和英国科学家彼得·曼斯菲尔德(Peter Mansfield )
@ Tarim University 2011
Peter
Modern
Instrumental Analysis
MRI is used for imaging of all organs in the body.
@ Tarim University 2011
Modern
Instrumental Analysis
NMR的应用
@ Tarim University 2011
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Instrumental Analysis
自旋量子数与原子的质量数及原子序数的关系
质量数A 原子序数Z 自旋量子数 NMR信号
原子核
偶数
偶数
奇数
奇
19F9，15N7，31P15
奇数
偶数
0 ½
3/2,5/2 …
偶数
奇数
1,2,3
无
12C6 16O832S16
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Modern
Instrumental Analysis
1930年代，物理学家伊西多•拉比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。由于这项研究，拉比于 1944年获得了诺贝尔物理学奖。
布洛赫(Felix Bloch )
@ Tarim University 2011
珀赛尔 (Edward Purcell)
Modern
Instrumental Analysis
1991年诺贝尔化学奖：恩斯特R.R.Ernst（1933－） 瑞士物理化学家
他的主要成就在于他在发展高分辨核磁共振 波谱学方面的杰出贡献。这些贡献包括：
１结构的测定和确证，有时还可以测定构象和构型；
２化合物的纯度的检查，它的灵敏度很高，能够检测出用 其它方法检查不出来的杂质；
３混合物的分析，如果主要信号不重叠，不需要分离就能 测定出混合物的比率，如邻间对异构、顺反异构；
４质子交换，单键的旋转和环的转化等。 5 核磁成像诊断（MRI）
@ Tarim University 2011
他将获得2002年诺贝尔化学奖另一半的奖金。
If one knows all the measurements of a house one can draw a three-dimensional picture of that house. In the same way, by measuring a vast number of short distances in a protein, it is possible to create a threedimensional picture of that protein.
核磁共振基本原理 Modern
Instrumental Analysis
原子核的磁矩
原子核是带正电荷的粒子，和电子一样有自旋现象， 因而具有自旋角动量以及相应的自旋量子数。
p为角动量，其值是量子化的，可用自旋量子
数表示
p h I（I 1） 2
式中：h为普郎克常数（6.63×10−34J·s）； −I为自旋量子数，与原子的质量数及原子序数 有关。
@ Tarim University 2011
Modern
Instrumental Analysis
由于原子核是具有一定质量的带正电的粒子，故在 自旋时会产生核磁矩。核磁矩和角动量都是矢量， 它们的方向相互平行，且磁矩与角动量成正比，即
μ=γp 式中：γ为旋磁比，即核磁矩与核的自旋角动量的 比值，不同的核具有不同旋磁比，它是磁核的一个 特征值；μ为磁矩，用核磁子表示，1核磁子单位等 于5.05×10−27J·T−1；
第八章 核磁共振波谱法 （NMR）
Modern
Instrumental Analysis
1 概述
核磁共振波谱（Nuclear Magnetic Resonance spectroscopy, NMR）类似于红外或紫外吸收光谱，是 吸收光谱的另一种形式。
核磁共振波谱是测量原子核对射频辐射（4～ 600MHz）的吸收，这种吸收只有在高磁场中才能产生。 核磁共振是近几十年发展起来的新技术，它与元素分析、 紫外光谱、红外光谱、质谱等方法配合，已成为化合物 结构测定的有力工具。目前核磁共振波谱的应用已经渗 透到化学学科的各个领域，广泛应用于有机化学、药物 化学、生物化学、食品化学等与化学相关的各个学科。
有
1H1,13C6
有
17O8，33S16
Hale Waihona Puke Baidu
有
2H1，14N7
@ Tarim University 2011
Modern
Instrumental Analysis
原子核分成三种情况
① I=0，有16O、12C、32S、28Si 等 无自旋，不产生磁矩。不产生共振吸收谱。
② I≥1的原子核， I=3/2 ： 11B、35Cl、79Br、81Br等 I=5/2 ： 7O、127I等 I=1 : 2H、14N等 这类原子核电荷分布可看作一个椭圆体，电荷
@ Tarim University 2011
Modern
Instrumental ARnaelylsaisted Nobel Prize
1952年诺贝尔物理学奖：布洛赫(Felix Bloch ) & 珀赛尔 (Edward
Purcell)因发展了核磁精密测量的新方法及由此所作的发现——核磁共振。
一.脉冲傅利叶变换核磁共振谱 二.二维核磁共振谱 三.核磁共振成像
@ Tarim University 2011
Modern
Instrumental Analysis
2002诺贝尔化学奖: 瑞士科学家库尔特·. 维特里希“for his development of nuclear
magnetic resonance spectroscopy for determining the threedimensional structure of biological macromolecules in solution".
@ Tarim University 2011
Modern
Instrumental Analysis
2003年诺贝尔医学奖 :美国科学家保罗·劳特布尔 (Paul Lauterbur) 和英国科学家彼得·曼斯菲尔德(Peter Mansfield )
@ Tarim University 2011
Peter