Perkembangan lan Prinsip Resonansi Magnetik Nuklir

Awalé, pangembangan sejarah ringkes. Tahap kapisan: 1945 nganti 1951, panemuan reaktor magnetik nuklir lan nyusun basis teoretis lan eksperimen periode: Bloch (Universitas Stanford, ditemokake ing sinyal proton banyu) lan Purcell (Universitas Harvard, ditemokaké ing sinyal proton paraffin) entuk bonus Nobel. Tahap kapindho: 1951 nganti 1960 kanggo periode pembangunan, perané para ahli kimia lan ahli biologi nyathet, kanggo ngatasi masalah sing penting. 1953 muncul ing spektrum resonansi magnetik 30MHz pisanan; 1958 lan wiwitan munculé 60MHz, instrumen 100MHz. Ing pertengahan taun 1950-an, 1H-NMR, 19F-NMR lan 31P-NMR dikembangake. Babak katelu: 60 nganti 70 taun, teknologi NMR kabisat. Teknologi transformasi Pulse Fourier kanggo nambah sensitivitas lan resolusi, bisa diukur kanthi rutin 13C nuklir; Phase kaping telu: tembangan ing pungkasan teori lan teknologi ing pungkasan taun 1970-an diwasa.1,200, 300, 500 MHz lan 600 MHz superconducting spektrometri NMR; 2, aplikasi saka macem-macem seri pulsa, ing aplikasi digawe penting 3, 2D-NMR muncul 4, riset multi-inti bisa dileksanakake kabeh inti magnetik; 5, ana "teknologi imaging magnetik imaging nuklir" lan disiplin cabang anyar liyane. Penentuan lan konfirmasi struktur, lan kadhangkala bisa nemtokake konfigurasi, konformasi2. Inspeksi kemurnian senyawa, sensitivitas tipis, dhuwur kromatografi kertas. Analisis campuran, kayata sinyal utama ora tumpang tindih, tanpa pamisahan bisa nemtokake proporsi campuran kasebut. Pertukaran proton, rotasi ikatan tunggal, transformasi ring lan perubahan kimia liyane ing kacepetan presumption1. spin nukleusSaka isotop kabeh unsur, kira-kira setengah saka inti duweni gerakan spin. Nukleus spin kasebut minangka objek resonansi magnetik nuklir. Spin kuantum: Jumlah nomer kuantum njlentrehake gerakan spin nukleus, sing bisa dadi integer, setengah integer, utawa nol. Ing unsur komposisi senyawa organik, C, H, O, N minangka elemen paling penting. Ing isotop, 12C, 16O iku non-magnetik lan mulane ora ngalami resonansi magnetik nuklir. 1H abundance alam gedhe, kuat kuwat, gampang kanggo nemtokake, supaya studi NMR utamané kanggo proton. Luwih abot 13C, mung 12C 1.1%, lan sensitivitas sinyal mung proton kanggo njaluk 1/64. Supaya total sensitivitas mung 1/6000 saka 1H, luwih angel kanggo nemtokake. Nanging ing 30 taun kepungkur, instrumen resonansi magnetik nuklir ningkat banget, bisa diukur ing spektrum 13C sing cendhak, lan menehi informasi luwih akeh, dadi alat utama NMR. 1H, 19F, 31P kirang kagungane distribusi muatan gedhene, kuwat, lan nuklir saka bunderan, paling gampang kanggo nemtokake. Fenomena resonansi magnetik nuklir. Precession: Spin kanthi momen magnetik sing ditemtokake. Uga diarani magnetik eksternal H0, inti iki bakal mbentuk sudut gerakan kinematic: yaiku kecepatan kinematic precession, sing sejajar karo H0 (kekuatan medan magnet luar). spin nuklir ing orientasi medan magnet eksternal: ora ana kolom magnetik eksternal, orientasi magnetik spin kacau. Inti magnetik ana ing kolom Magnetik njaba H0, kanthi (2I + 1) orientasi. Spin inti magnetik ing njero magnetik njaba bisa mirip karo precession (pronasi, ayunan) gyroscope ing lapangan gravitasi. ③ kondisi reaktor magnetik nuklir. Magnetik resonansi magnetik kudu duwe inti magnetik, medan magnet eksternal lan medan magnetik RF. Frekuensi medan Magnetik RF padha karo frekuensi presesi nukleus spin, lan resonansi saka negara energi sing kurang dhuwur menyang kondisi energi dhuwur. 30 Fenomena resonansi magnetik nuklir: Ing arah vertikal H0, Magnetik kolom rotasi H1 ditrapake menyang inti presesi. Yen frekuensi rotasi H1 padha karo frekuensi prelu pendaptaran nukleus, inti nukleus prelu bisa nyerap energi saka H1 lan transisi saka negara energi kurang menyang negara energi tinggi resonansi magnetik Nuklir. Saturasi lan relaksasiNow energi nuklir mung 0,001% luwih dhuwur tinimbang nuklir energi dhuwur. Mulane, inti negara energi kurang soko luwih dhuwur tinimbang nuklir energi dhuwur, amarga kuwi surplus, supaya bisa mirsani panyerepan gelombang elektromagnetik. Yen penyerapan nuklir saka gelombang elektromagnetik, kahanan energi sing asor asli mbaka sithik, intensitas sinyal penyerapan bakal rontok, lan pungkasane rampung ilang, fenomena iki disebut jenuh. Nalika kejenuhan kasebut, jumlah intine ing rong negara muter padha persis. Ing njero magnetik njaba, inti energeti energi sing umume luwih nuklir tinimbang negara energi dhuwur, nyerap energi gelombang elektromagnetik lan migrasi menyang negara energi tingkat tinggi bakal diluncurake dening macem-macem mekanisme energi, lan bali menyang negara asli energi sing kurang, proses kasebut disebut relaxation.4. Efek kawigaten - shift kimia. Kondisi resonansi becik Kanggo inti sing terisolasi, kosong, ΔE = (h / 2π) γ · H; Ing H0 tartamtu, inti mung siji ΔEΔE = E njaba = mung sing frekuensi mung saka panyerapan minangka H0 = 2.3500 Frekuensi penyerapan 100 MHz, frekuensi absorpsi 13C 25.2 MHz② inti nyata: perisai fenomena Nuklir luar elektron (ora terisolasi, ora terkena) Senyawa: interaksi ikatan (peran) beda, kayata ikatan kimia, ikatan hidrogen , interaksi elektrostatik, gaya intermolecularImagine: Ing H0 = 2.3500 T, amarga elektron njaba perisai, ing posisi nuklir, medan magnet nyata rada luwih cilik tinimbang 2.3500 frekuensi TResonance sing rada luwih dhuwur tinimbang 100 MHz. 1H yaiku 0 nganti 10, lan 13C iku 0 nganti 250. Nuklei hidrogen duwe elektron ing njaba, lan dheweke ngusir garis medan magnet ing medan magnet. Kanggo nukleus, elektron-elektron ing lingkungane ditahan minangka efek (Shielding). Sing luwih gedhe saka kerepotan awan elektron ing sekitar inti, luwih gedhe efek panahan, sing nambahake kekuatan medan Magnetik kanggo nggawe resonan. Densitas awan elektron ing saklompok inti disebabake dening kelompok sing disambungake, dadi inti saka lingkungan kimia sing beda-beda, padha nandhang efek protèksi sing beda, sinyal resonansi magnetik nuklir uga katon ing panggonan sing beda-beda. ③ Yen instrumen diukur nganggo 60MHz utawa Instrumen 100MHz, frekuensi gelombang elektromagnetik saka proton senyawa organik kira-kira 1000Hz utawa 1700Hz. Kanggo nemtokake struktur, kebutuhan kanggo nemtokake frekuensi resonansi sing bener, asring mbutuhake akurasi Hz, kanthi umum karo senyawa sing cocok minangka standar kanggo nemtokake frekuensi relatif. Prabédan antarané frekuensi resonan saka senyawa standar lan frekuensi resonan saka proton diarani shift kimia. Informasi spektroskopi H NMRJumlah sinyal: pinten jinis proton sing ana ing molekul Posisi sinyal: lingkungan elektronik saka saben proton, shift kimiaAntilitas sinyal: nomer utawa nomer saben kahanan protonSplit: beda proton sing dituduhakeAsifat kimia saka jinis umum senyawa organik0 efek sing ditimbulake efek konjugasi 茅 efek efek konjugasi sing lemah utawa meningkat dening proton shielding amarga pamindahan π elektron èktivitas anisotropicIngkang angel nggambarake shift kimia H babagan pi elektron , lan angel kanggo njelasake elektronegatifitas effect efek HPROROHH, RNH2 ing 0.5-5, ArOH ing 4-7, sawetara owah-owahan, akibat saka akeh faktor; ikatan hidrogen kanthi suhu, solvent, konsentrasi owah-owahan kanthi signifikan, sampeyan bisa ngerti struktur lan owah-owahan sing gegayutan karo ikatan hidrogen. Efek solventBenzene mbentuk kompleks karo DMF. Ing awan elektron dering benzene narik kawigaten sisi positif DMF, nyuda sisi negatif. α metil ana ing wilayah panen, resonansi sing bergerak ing lapangan dhuwur; lan β metil ing tlatah masking, panyerepan resonansi mili menyang lapangan sing kurang, lan asilé loro posisi puncak penyerapan diganti.
Sumber: Meeyou Carbide