核磁共振的新發(fā)展

核磁共振的新發(fā)展第1頁/共20頁核磁共振的新發(fā)展

(NMR)第2頁/共20頁靜磁場中，磁性核存在不同能級。用一特定頻率的電磁波(能量等于

E)照射樣品，核會吸收電磁波進(jìn)行能級間的躍遷，此即核磁共振。核磁共振的基本方程式原理

E=h=(h/2)B0=B0/2第3頁/共20頁化學(xué)位移影響因素電負(fù)性各向異性第4頁/共20頁發(fā)展歷史1924年P(guān)auliW.假設(shè)特定的原子核具有自旋和磁矩，放入磁場中會產(chǎn)生能級分裂1952年Standford大學(xué)的Bloch和Harvard大學(xué)的Purcell 獨(dú)立證實(shí)了上述假設(shè)。獲NobelPrize1953年，第一臺NMR儀器FT-NMR1991年，Ernst對高分辨核磁共振方法發(fā)展（獲NobelPrize）2002年（生物大分子的核磁分析）第5頁/共20頁NobelPrizes1952年諾貝爾物理學(xué)獎授予美國加利福尼亞州斯坦福大學(xué)的布洛赫（FelixBloch，1905—1983）和美國馬薩諸塞州坎伯利基哈佛大學(xué)的珀塞爾（EdwardPurcell，1912—1997），以表彰他們發(fā)展了核磁精密測量的新方法及由此所作的發(fā)現(xiàn)。1991年R.R.恩斯特（瑞士人）

發(fā)明了傅里葉變換核磁共振分光法和二維核磁共振技術(shù)2002年諾貝爾化學(xué)獎授予瑞士科學(xué)家?guī)鞝柼亍ぞS特里希，發(fā)明了利用核磁共振技術(shù)測定溶液中生物大分子三維結(jié)構(gòu)的方法"第6頁/共20頁選擇生物大分子中的質(zhì)子(氫原子核)作為測量對象，連續(xù)測定所有相鄰的兩個(gè)質(zhì)子之間的距離和方位，這些數(shù)據(jù)經(jīng)計(jì)算機(jī)處理后就可形成生物大分子的三維結(jié)構(gòu)圖。生物大分子第7頁/共20頁可對溶液中的蛋白質(zhì)進(jìn)行分析，進(jìn)而可對活細(xì)胞中的蛋白質(zhì)進(jìn)行分析，能獲得“活”蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)核磁共振技術(shù)測定溶液中生物大分子三維結(jié)構(gòu)的方法,使得人類對生命的認(rèn)識進(jìn)入新的階段。核磁技術(shù)已廣泛應(yīng)用到醫(yī)學(xué)和藥物合成領(lǐng)域.生物大分子第8頁/共20頁應(yīng)用之醫(yī)學(xué)

磁共振成像（MRI）&計(jì)算機(jī)斷層攝影技術(shù)（CT）三維空間多層面多方位的對人體內(nèi)的病變及人體結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究

1H-MRS（質(zhì)子核磁共振波譜

）用于檢測體內(nèi)多種微量代謝物

第9頁/共20頁應(yīng)用之醫(yī)學(xué)在檢測中要注意：磁和金屬不能混合。

任何金屬物質(zhì)都可能會受到核磁共振影像強(qiáng)烈磁性的影響或者被吸住。但還存在一些缺點(diǎn)機(jī)器造價(jià)高，檢查費(fèi)用高檢查時(shí)間相對較長。身體有不能除去的金屬異物如心臟起博器、三翼釘、金屬釘、固定支架等絕對不能做核磁共振檢查，此為禁忌癥。遺留在體內(nèi)的金屬鐵離子影響圖像質(zhì)量，甚至不能做診斷。第10頁/共20頁應(yīng)用之

環(huán)?？刂撇裼蛙囄矚馕廴?/p>

安裝環(huán)保引擎增效器“所有物質(zhì)都存在內(nèi)部振動，包括在燃油中碳?xì)滏I”

節(jié)油和控制尾氣污染

第11頁/共20頁應(yīng)用之

地質(zhì)核磁共振測井

利用弛豫時(shí)間可以計(jì)算重要的石油測井參數(shù)第12頁/共20頁應(yīng)用之

合成

1HNMR13CNMR

判斷和鑒定有機(jī)合成物結(jié)構(gòu)、構(gòu)象，研究結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系，給出合成物的譜峰歸屬及結(jié)構(gòu)表征利用譜峰的峰面積定量分析所測定基團(tuán)的含量利用化學(xué)位移差值研究電荷分布以及與定位效應(yīng)的關(guān)系進(jìn)行有機(jī)合成過程分析和過程變化分析藥物分析與產(chǎn)品分析以及中間體質(zhì)量控制第13頁/共20頁應(yīng)用之

合成固相合成固相合成發(fā)展的一個(gè)主要障礙缺少可以對反應(yīng)歷程進(jìn)行實(shí)時(shí)(ｒｅａｌｔｉｍｅ)監(jiān)測的簡單、快速、無破壞性的分析方法,尤其在合成的中間階段,難以對產(chǎn)物進(jìn)行鑒定。傳統(tǒng)的分析方法先將化合物與載體顆粒分離,然后進(jìn)行鑒定。這樣不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力,而且具有破壞性,使載體顆粒或中間產(chǎn)物無法繼續(xù)應(yīng)用于合成反應(yīng)。另外,在裂解化合物與載體的過程中,化合物結(jié)構(gòu)可能會發(fā)生變化,從而導(dǎo)致一個(gè)高產(chǎn)率的反應(yīng)因?yàn)槟骋粋€(gè)劣質(zhì)的裂解過程而被錯(cuò)認(rèn)為是失敗的。第14頁/共20頁固相合成

核磁共振光譜法(ＮＭＲspectroscopy)

對于與固相載體相連的化合物來說,高聚物的流動性有限,載體上有機(jī)分子的流動性也很有限,這都會使譜線變寬,分辨率下降。另外,載體骨架產(chǎn)生的背景信號會掩蓋化合物的信號峰,使之難以辨別。魔角自旋技術(shù)(ＭＡＳ)等一系列新技術(shù)在固相ＮＭＲ中的廣泛應(yīng)用,使譜圖分辨率和譜線質(zhì)量得到很大的提高[3]。目前,已經(jīng)有多種固相ＮＭＲ技術(shù)應(yīng)用于合成研究中。第15頁/共20頁固相合成ＭＡＳ除去由化學(xué)位移各向異性引起的譜線加寬

ＭＡＳ1Ｈ-ＮＭＲ技術(shù)的優(yōu)勢：具有非破壞性，產(chǎn)物分子無需從載體顆粒上分離下來,便可以用光譜方法跟蹤監(jiān)測反應(yīng)過程,弄清目標(biāo)化合物的反應(yīng)歷程。Eg:對在Ｗａｎｇ樹脂上發(fā)生的固相合成反應(yīng)進(jìn)行監(jiān)測。根據(jù)每步反應(yīng)之后檢測到的新的特征峰,就可以對產(chǎn)物有一個(gè)比較準(zhǔn)確的結(jié)構(gòu)分析。使用自旋回波脈沖序列可以區(qū)分寬譜線和窄譜線ＭＡＳ1Ｈ-ＮＭＲ技術(shù)與自旋回波脈沖序列結(jié)合使用。在脈沖序列中合理選擇自旋鎖定時(shí)間,可以消除由高分子量物質(zhì)引起的加寬共振,以及來自樹脂上移動較慢的組分的信號。二維Ｊ分解ＮＭＲ(2ＤＪresolvedＮＭＲ)技術(shù)

第16頁/共20頁固相合成碳譜有多種多重共振方法,與氫譜相比,其信息更豐富、結(jié)論更清楚。在實(shí)際應(yīng)用中,碳譜和氫譜是相互補(bǔ)充的。核磁共振氟、磷、氮譜第17頁/共20頁

Ernst(1991.諾貝爾獎得主)曾形象的把核磁共振技術(shù)比喻成一棵大樹，發(fā)展最早和應(yīng)用最早領(lǐng)域是在物理學(xué)即樹根，而后是在化學(xué)有機(jī)分子結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的應(yīng)用即樹干，在后來是枝繁葉茂