Nükleer Manyetik Rezonansın Gelişimi ve İlkeleri

İlk olarak, kısa bir tarihçenin gelişimi İlk aşama: 1945 - 1951, nükleer manyetik rezonansın icadı ve dönemin teorik ve deneysel temelini ortaya koydu: Bloch (Stanford Üniversitesi, su proton sinyalinde gözlemlenen) ve Purcell (Harvard Üniversitesi, parafin proton sinyalinde gözlemlenen) Nobel bonusu aldı. İkinci aşama: gelişme dönemi için 1951'den 1960'a kadar birçok önemli sorunu çözmek için kimyagerler ve biyologlar tarafından oynadığı rol. 1953 ilk 30MHz nükleer manyetik rezonans spektrometresinde ortaya çıktı; 1958 ve erken 60MHz, 100MHz enstrüman ortaya çıkması. 1950'lerin ortasında, İH-NMR, 19F-NMR ve 31P-NMR geliştirildi. Üçüncü aşama: 60 ila 70 yıl, NMR teknolojisi artık dönemi. Duyarlılığı ve çözünürlüğü artırmak için Darbe Fourier dönüşümü teknolojisi, rutin olarak 13C nükleer olarak ölçülebilir; çift frekanslı ve çok frekanslı rezonans teknolojisi; dördüncü aşama: 1970'lerin sonlarında teori ve teknoloji gelişimi olgun. 1.200, 300, 500 MHz ve 600 MHz süper iletken NMR spektrometreleri; 2, uygulamada çeşitli darbe serilerinin uygulanması önemli hale geldi. gelişme; 3, 2D-NMR ortaya çıktı, 4, çok çekirdekli araştırma, tüm manyetik çekirdeklere uygulanabilir, 5, “nükleer manyetik rezonans görüntüleme teknolojisi” ve diğer yeni dal disiplinleri olmuştur. İkincisi, asıl amaç: 1. Yapının belirlenmesi ve onaylanması ve bazen konfigürasyon, konformasyon2 tespit edilebilir. Bileşik saflık denetimi, incelticinin hassasiyeti, kağıt kromatografisi yüksek3. Ana sinyal gibi karışım analizi üst üste gelmez, ayrılmadan karışımın oranını belirleyebilir.4. Proton değişimi, tek bir bağın dönmesi, halkanın dönüşümü ve varsayım hızındaki diğer kimyasal değişiklikler1. Çekirdeğin dönüşü Bütün elementlerin izotoplarının çekirdeklerin yaklaşık yarısı dönme hareketine sahiptir. Bu spin çekirdekleri nükleer manyetik rezonansın nesnesidir. Spin Kuantum: Tamsayı, yarım tamsayı veya sıfır olabilen çekirdeğin dönüş hareketini tanımlayan kuantum sayılarının sayısı. Organik bileşik bileşim elementlerinde, C, H, O, N en önemli elementtir. İzotoplarında, 12C, 16O manyetik değildir ve bu nedenle nükleer manyetik rezonansa girmez. 1H doğal bolluk, büyük, güçlü manyetik, belirlenmesi kolay, bu yüzden NMR çalışması esas olarak proton içindi. 13C bolluğu küçüktür, sadece% 12C 1.1'dir ve sinyal hassasiyeti sadece 1/64 elde etmek için bir protondur. Yani 1H sadece 1/6000 toplam duyarlılık, belirlemek daha zor. Ancak son 30 yılda, nükleer manyetik rezonans aleti büyük ölçüde geliştirilmiş, kısa sürede 13C spektrumu içinde ölçülebilen ve daha fazla bilgi veren NMR'ın ana aracı haline gelmiştir. 1H, 19F, 31P büyük, güçlü manyetik ve küresel nükleer yük dağılımının doğal bolluğunu belirlemek için en kolay olanıdır.2. Nükleer manyetik rezonans olayları ecess Önlem: Belli bir manyetik moment ile dönme Dış manyetik alan H0'ın etkisi altında, bu çekirdek kinematik hareket için açı oluşturacaktır: H0 ile orantılı olan presiyon kinematik hızıdır (harici manyetik alan kuvveti). dış manyetik alan oryantasyonunda nükleer dönüş: dış manyetik alan yoktur, dönüş manyetik yönü kaotiktir. Manyetik çekirdek (2I + 1) yönelimli, H0 harici manyetik alanındadır. Manyetik çekirdeğin dış manyetik alandaki dönüşü, yerçekimi alanındaki jiroskopun öncülüğüne (pronasyon, salınım) benzer olabilir. Nükleer manyetik rezonans koşulları Manyetik rezonans manyetik alanı manyetik çekirdeklere, dış manyetik alana sahip olmalıdır ve RF manyetik alanı. RF manyetik alanın frekansı, döndürme çekirdeğinin öncelikli frekansına eşittir ve rezonans düşük enerji durumundan yüksek enerji durumuna kadar meydana gelir. ④ nükleer manyetik rezonans fenomeni: Dış manyetik alanın H0 dikey yönünde, önceki çekirdeğe döner bir manyetik alan Hİ uygulanır. H1'in dönme frekansı, çekirdeğin dönme öncül frekansına eşitse, önceki çekirdek, H1'den enerji alabilir ve düşük enerji durumundan yüksek enerji durumuna Nükleer manyetik rezonansa geçiş yapabilir.3. Doygunluk ve rahatlamaDüşük enerji nükleer yüksek enerji nükleer daha sadece% 0.001 daha yüksektir. Bu nedenle, düşük enerji devlet çekirdeği her zaman yüksek enerjili nükleerden daha fazladır, çünkü böyle küçük bir artı, elektromanyetik dalgaların emilimini gözlemleyebilir. Eğer elektromanyetik dalgaların nükleer sürekli emilimi, orijinal düşük enerjili hal kademeli olarak azalırsa, emilim sinyalinin yoğunluğu zayıflar ve sonuçta tamamen kaybolur, bu fenomen doygunluk olarak adlandırılır. Doygunluk meydana geldiğinde, iki sıkma durumundaki çekirdek sayısı tam olarak aynıdır. Dış manyetik alanda, düşük enerjili çekirdekler genellikle yüksek enerji durumundan daha nükleerdir, elektromanyetik dalga enerjisini emer ve çekirdeğin yüksek enerji durumuna göç eder, çeşitli enerji mekanizmaları tarafından salınır ve orijinal düşük enerji durumuna geri dönüş, bu işlem gevşeme olarak adlandırılır.4. Kalkan etkisi - kimyasal kayma ① ideal rezonans durumu. İzole edilmiş, çıplak çekirdekler için, ΔE = (h / 2π) γ · H; Belli H0 altında, bir çekirdek yalnızca ΔEΔE = E dışında = hνOn sıklıkta emilimin sadece H0 = 2.3500 T, 1H emilim frekansı 100 MHz, 13C emilim frekansı 25.2 MHz② gerçek çekirdekli: koruyucu fenomenNükleer elektronun dışında nükleer (izole edilmemiş, açığa çıkmamış) Bileşiklerde: interatomik bağlanma (rol) kimyasal bağlar, hidrojen bağları gibi farklıdır elektrostatik etkileşimler, moleküller arası kuvvetlerImagine: H0 = 2.3500 T'de, blendajın dış elektronları nedeniyle, nükleer pozisyonda, gerçek manyetik alan, 100 MHz'den biraz daha yüksek, 2.3500 TResonans frekansından biraz daha küçüktür. 1H, 0 ila 10 ve 13C, 0 ila 250'dir. Hidrojen çekirdekleri, dışarıda elektronlara sahiptir ve bunlar, manyetik alanın manyetik alan çizgilerini iterler. Çekirdek için, çevreleyen elektronlar korumalı (Koruyucu) etkidir. Elektron bulutunun çekirdek etrafındaki yoğunluğu arttıkça, koruma etkisi de artar, rezonans yapmak için manyetik alan kuvvetinde buna karşılık gelen artış artar. Çekirdeğin etrafındaki elektron bulutu yoğunluğu, bağlı gruplardan etkilenir, bu nedenle farklı kimyasal ortamların çekirdeği, farklı koruma etkilerinden muzdarip olurlar, nükleer manyetik rezonans sinyalleri de farklı yerlerde ortaya çıkar. İnstrument Cihaz 60MHz veya 100MHz cihazda, organik bileşik protonun elektromanyetik dalga frekansı yaklaşık 1000Hz veya 1700Hz'dir. Yapının belirlenmesinde, doğru rezonans frekansının belirlenmesi ihtiyacı, genellikle, göreceli frekansı belirlemek için standart olarak uygun bileşikle birlikte, birkaç Hz hassasiyet gerektirir. Standart bileşiğin rezonans frekansı ile bir protonun rezonans frekansı arasındaki farka kimyasal kayma denir.5. H NMR spektroskopisi bilgisi Sinyallerin sayısı: molekülde kaç farklı proton tipi vardır Sinyalin konumu: her protonun elektronik ortamı, kimyasal kayma Sinyalin yoğunluğu: her protonun sayısı veya sayısıSplit durumu: kaç adet farklı protonlar vardır. Organik türlerin ortak türlerinin kimyasal kayması, indüklenmiş etki ② konjugat etkisi. ug elektronların anizotropik etkisinin yer değiştirmesi nedeniyle konjugasyon etkisi zayıf veya arttırılmıştır. elektronegatifliği açıklamak zor. H anahtar etkisiROH, 0.5-5'te RNH2, 4-7'de ArOH, değişim aralığı, birçok faktörün etkisi; sıcaklıkla, hidrojenle bağlanma, çözücü, konsantrasyon önemli ölçüde değişir, hidrojen bağlarıyla ilgili yapı ve değişiklikleri anlayabilirsiniz. ⑤ çözücü etkisiBenzen, DMF ile bir kompleks oluşturur. Benzen halkasının elektron bulutu, DMF'nin pozitif tarafını çekerek, negatif tarafı reddeder. a metil koruma bölgesindedir, rezonans yüksek alana hareket eder; ve β metil, maskeleme bölgesindedir, rezonans emilimi, düşük alana hareket eder ve sonuç, iki emme tepe pozisyonunun birbiriyle değiştirildiğidir.
Kaynak: Meeyou Karbür