Развитие и принципы ядерного магнитного резонанса

Во-первых, развитие краткой истории. Первый этап: с 1945 по 1951 год, изобретение ядерного магнитного резонанса и закладка теоретической и экспериментальной основы периода: Блох (Стэнфордский университет, наблюдаемый в сигнале протонов воды) и Перселл (Гарвардский университет, Наблюдаемый в парафине протонный сигнал) получил Нобелевский бонус. Второй этап: с 1951 по 1960 год, за период развития, его роль признана химиками и биологами, для решения многих важных задач. 1953 появился в первом 30 МГц спектрометре ядерного магнитного резонанса; 1958 и в начале появления 60МГц, 100МГц прибора. В середине 1950-х годов были разработаны 1Н-ЯМР, 19F-ЯМР и 31P-ЯМР. Третий этап: от 60 до 70 лет, високосный период технологии ЯМР. Импульсная технология преобразования Фурье для улучшения чувствительности и разрешения, может быть измерена 13C ядерно; двухчастотная и многочастотная резонансная технология; четвертый этап: развитие теории и технологий в конце 1970-х годов. Сверхпроводящие ЯМР-спектрометры 1200, 300, 500 и 600 МГц; 2, применение различных серий импульсов в приложении сделало важным разработка, 3, появился 2D-ЯМР, 4, многоядерные исследования, могут быть применены ко всем магнитным сердечникам, 5, были «технологии ядерного магнитного резонанса» и другие новые отраслевые дисциплины. Во-вторых, основная цель: 1. Определение и подтверждение структуры, а иногда может определить конфигурацию, конформацию2. Проверка чистоты соединения, чувствительность разбавителя, хроматография на бумаге высокая3. Анализ смеси, такой как основной сигнал, не перекрывается, без разделения можно определить пропорцию смеси. Обмен протонов, вращение одинарной связи, трансформация кольца и другие химические изменения в скорости презумпции1. спин ядра Из изотопов всех элементов около половины ядер имеют спиновое движение. Эти спиновые ядра являются объектом ядерного магнитного резонанса. Спиновый квант: число квантовых чисел, описывающих спиновое движение ядра, которое может быть целым, полуцелым или нулем. В элементах состава органического соединения C, H, O, N является наиболее важным элементом. В своих изотопах 12C, 16O не являются магнитными и поэтому не подвергаются ядерному магнитному резонансу. 1H естественное содержание большого, сильного магнитного, легко определить, поэтому исследование ЯМР было в основном для протона. 13C обилие мало, всего 12C 1,1%, а чувствительность сигнала составляет всего лишь протон, чтобы получить 1/64. Таким образом, общая чувствительность только 1/6000 1H, определить сложнее. Но за последние 30 лет ядерно-магнитно-резонансный прибор значительно улучшился, может за короткое время измерить спектр 13C и дать больше информации, став основным средством ЯМР. 1H, 19F, 31P естественное содержание большого, сильного магнитного и ядерного распределения заряда сферической, наиболее легко определить.2. Ядерный магнитный резонанс ① Прецессия: вращение с определенным магнитным моментом Под действием внешнего магнитного поля H0 этот сердечник будет формировать угол для кинематического движения: это кинематическая скорость прецессии, которая пропорциональна H0 (напряженность внешнего магнитного поля) .② спиновое ядро в ориентации внешнего магнитного поля: нет внешнего магнитного поля, спиновая магнитная ориентация хаотична. Магнитопровод находится во внешнем магнитном поле H0 с ориентацией (2I + 1). Спин магнитного сердечника во внешнем магнитном поле может быть аналогичен прецессии (пронации, качания) гироскопа в гравитационном поле. Условия ядерного магнитного резонанса. Магнитное резонансное магнитное поле должно иметь магнитные ядра, внешнее магнитное поле. и радиочастотное магнитное поле. Частота ВЧ магнитного поля равна частоте прецессии спинового ядра, и резонанс происходит из состояния с низкой энергией в состояние с высокой энергией. Ядерный магнитный резонанс: в вертикальном направлении внешнего магнитного поля H0, вращающееся магнитное поле H1 приложено к ядру прецессии. Если частота вращения H1 равна частоте вращения ядра прецессии, ядро прецессии может поглощать энергию от H1 и переходить из состояния с низкой энергией в состояние с высокой энергией Ядерный магнитный резонанс.3. Насыщение и релаксация Низкоэнергетические ядерные только на 0,001% выше, чем высокоэнергетические ядерные. Поэтому низкоэнергетическое ядро состояния всегда больше, чем высокоэнергетическое ядро, потому что такого небольшого избытка, поэтому можно наблюдать поглощение электромагнитных волн. Если в ядерном непрерывном поглощении электромагнитных волн исходное низкоэнергетическое состояние будет постепенно уменьшаться, интенсивность сигнала поглощения будет ослаблена, и в конечном итоге полностью исчезнет, это явление называется насыщением. Когда происходит насыщение, число ядер в двух спиновых состояниях одинаково. Во внешнем магнитном поле ядра с низкой энергией, как правило, являются более ядерными, чем высокоэнергетическое состояние, поглощают энергию электромагнитной волны и мигрируют в высокоэнергетическое состояние ядра, которое высвобождается различными механизмами энергии, и возврат к исходному состоянию с низкой энергией, этот процесс называется релаксацией. Эффект Экрана - химический сдвиг - идеальное состояние резонанса. Для изолированных голых ядер ΔE = (h / 2π) γ · H; при определенных значениях H0 ядро имеет только один ΔEΔE = E снаружи = hν. T, частота поглощения 1H 100 МГц, частота поглощения 13C 25,2 МГц ② реальное ядро: явление экранирования. Ядерный вне электрона (не изолирован, не подвергается воздействию). В соединениях: межатомное связывание (роль) различно, например, химические связи, водородные связи. , электростатические взаимодействия, межмолекулярные силы. Представьте: В H0 = 2,3500 T, благодаря внешним электронам экрана, в ядерной позиции реальное магнитное поле немного меньше, чем 2,3500 TR, частота резонанса немного выше, чем 100 МГц. Насколько это велико? 1H - от 0 до 10, а 13C - от 0 до 250. Ядра водорода имеют электроны снаружи, и они отталкивают линии магнитного поля магнитного поля. Для ядра окружающие электроны имеют экранирующий (экранирующий) эффект. Чем больше плотность электронного облака вокруг ядра, тем больше экранирующий эффект, соответствующий увеличению напряженности магнитного поля, чтобы сделать его резонансным. На плотность электронного облака вокруг ядра влияют связанные группы, поэтому ядра различных химических сред, они страдают от различных экранирующих эффектов, их сигналы ядерного магнитного резонанса также появляются в разных местах. ③ Если прибор измеряется с частотой 60 МГц или 100 МГц прибор, частота электромагнитных волн протона органического соединения составляет около 1000 Гц или 1700 Гц. При определении структуры необходимость определения правильной резонансной частоты часто требует точности в несколько Гц, как правило, с соответствующим соединением в качестве стандарта для определения относительной частоты. Разница между резонансной частотой стандартного соединения и резонансной частотой протона называется химическим сдвигом. H-ЯМР-спектроскопия. Количество сигналов: сколько различных типов протонов присутствуют в молекуле. Положение сигнала: электронное окружение каждого протона, химический сдвиг. Интенсивность сигнала: число или номер каждого протона. присутствуют различные протоны. Химический сдвиг обычных типов органических соединений: индуцированный эффект, эффект сопряженности. Эффект сопряжения слаб или усилен защитой протонов из-за смещения анизотропного эффекта π-электронов. Трудно объяснить химический сдвиг Н относительно пи-электронов. и трудно объяснить эффект электроотрицательности key H ключ ROH, RNH2 в 0,5-5, ArOH в 4-7, диапазон изменения, влияние многих факторов; водородная связь с температурой, растворителем, концентрацией значительно изменяется, вы можете понять структуру и изменения, связанные с водородными связями. Эффект растворителя Бензол образует комплекс с ДМФА. Электронное облако бензольного кольца притягивает положительную сторону ДМФА, отвергая отрицательную сторону. α-метил находится в области экранирования, резонанс перемещается в сильное поле; и β-метил находится в области маскировки, резонансное поглощение перемещается в слабое поле, и в результате происходит взаимозаменяемость двух положений пика поглощения.
Источник: Meeyou Carbide