有机波谱分析课件-核磁共振

有机波谱分析课程安排第一章绪论第二章有机质谱第三章核磁共振第四章红外光谱第五章核磁共振核磁共振概述氢谱碳谱及DEPT谱谱图综合解析NMRFrequencyNMR波谱学是一种谱学手段：

强场NMR波谱学（液体、固体）、磁共振成像NMR广泛的应用：基因组计划靶向性药物设计开发新材料医疗保健石油勘探

．．．迄今还没有哪一种谱学手段能对化学、生物和材料科学有如此大的贡献1.核磁共振（NMR）的发展1946年发现核磁共振现象。Purcell和Bloch分享1952的诺贝尔物理学奖。50年代到60年代中期，主要是连续波（CW－NMR）发展时期。1H、13C、19F和31P谱的应用。1965到70年代，瑞士科学家R.Ernst引入并发展了脉冲傅立叶变换核磁共振（PFT-NMR），同时随着超导技术的发展出现了超导磁体谱仪。从CW－NMR到PFT－NMR是NMR技术的一次飞跃。1971年，Jeener首次提出二维核磁共振；1975～1976年间R.Ernst从理论和实践两方面对2DNMR进行了深入的研究，R.Ernst获1991年诺贝尔化学奖。90年代，三维、四维NMR；高场（600～900兆）谱仪的出现及梯度场技术的发展。疾病诊断

MRI脑功能成象FMRI体内生物化学MRS代谢物分析

MRSI药物代谢

MRS医学磁共振分子结构蛋白质构象配体受体作用反应动力学药物代谢生物核磁共振库尔特·维特里希（WüthrichK.）“发明了利用核磁共振技术测定溶液中生物大分子三维结构的方法”，并于2002年10月获得诺贝尔化学奖。NobelPrizeLaureatesrelatedtoNMRI.I.Rabi

1944,PhysicsResonanceofnucleiF.BlochE.M.Purcell

1952,Physics

DiscoveryofNMRR.R.Ernst1991,ChemistryHR&2DNMRK.Wuethrich2002,ChemistryNMRforBio-Macromol.P.LauterburP.Mansfield2003Medicine

MRI1.1944:I.Rabi2.1952:F.Bloch3.1952：E.M.Purcell4.1955:W.E.Lamb5.1955：P.Kusch6.1964:C.H.Townes7.1966:A.Kastler8.1977:J.H.VanVleck9.1981:N.Bloembergen10.1983:H.Taube11.1989:N.F.Ramsey12.1991:R.R.Ernst13.2002:KurtWüthrich14.2003：PaulLauterbur15.2003：PeterMansfield对NMR作过贡献的15位Nobel奖得主SCI杂志ADVANCESINMAGNETICRESONANCEANNUALREPORTSONNMRSPECTROSCOPYAPPLIEDMAGNETICRESONANCEJMRI-JOURNALOFMAGNETICRESONANCEIMAGINGJOURNALOFBIOMOLECULARNMRJOURNALOFCARDIOVASCULARMAGNETICRESONANCEJOURNALOFMAGNETICRESONANCEJOURNALOFMAGNETICRESONANCESERIESAJOURNALOFMAGNETICRESONANCESERIESBMAGNETICRESONANCEIMAGINGMAGNETICRESONANCEINBIOLOGYMAGNETICRESONANCEINCHEMISTRYMAGNETICRESONANCEINMEDICINEMAGNETICRESONANCEMATERIALSINPHYSICSBIOLOGYANDMEDICINEMAGNETICRESONANCEQUARTERLYNMRINBIOMEDICINENMRSPECTROSCOPYOFPOLYMERSINSOLUTIONANDINTHESOLIDSTATENMR-BASICPRINCIPLESANDPROGRESSNUCLEARMAGNETICRESONANCEANDNUCLEICACIDSNUCLEARMAGNETICRESONANCE,PTCOMR-ORGANICMAGNETICRESONANCEPHYSIOLOGICALCHEMISTRYANDPHYSICSANDMEDICALNMRPOLYSOAPS/STABILIZERS/NITROGEN-15NMRPROGRESSINNUCLEARMAGNETICRESONANCE

SPECTROSCOPYSOLIDSTATENUCLEARMAGNETICRESONANCETOPICSINMAGNETICRESONANCEIMAGING由NMR得到的结构参数化学位移：电子对核自旋的屏蔽作用原子核在分子中的位置自旋耦合：核自旋间的相互作用原子核之间的键合关系化学键之间的夹角二面角弛豫速率：核自旋间能量交换原子核之间的距离分子运动的相关时间NMR的广泛应用：多学科交叉地位1.液体强场NMR：化学、生物化学、生物大分子空间构象2.固态NMR：材料科学3.磁共振成像：医学、脑科学4.量子计算与量子计算机化学ApplicationsofNMRMolecularStructureinSolutionHighresolution1D&2DNMR?R.R.Ernst1991NobelPrizeinChemistryApplicationsofNMR3DStructureofBio-macromoleculesK.Wuethrich2002NobelPrizeinChemistryApplicationsofNMRDynamicNMR(DNMR)Yang,Chin.J.Chem.,1990,430InversionBarrier~21kcal/molYang,Chin.J.Chem.,1990,428InversionBarrier~10kcal/mol脑功能成象（FMRI）1991：BelliveauJW人脑视觉皮层成象

Science

254:716.

大脑活动脑血流血氧血体积代谢FMRI围棋高级认知功能的fMRI研究

1.围棋-高级智能中华文化瑰宝2.专业棋手-高级智能学习3.围棋-国际象棋比较:为人工智能提供启示国际象棋：计算机-战胜-世界冠军围棋：业余棋手-战胜-计算机反射镜BLANK30secRANDOM30secGAME30secA.围棋B.国际象棋的fMRI结果围棋与国际象棋的区别：较强的激活围棋-右侧，国际象棋-左侧。有证据表明:右半球参与整体水平加工.本结果提示：围棋--更依赖于-整体水平加工，国际象棋--更注重于-局部计算。LC-NMR

LC-NMR/MSENC2000DADUV-Trace390nmLC-NMR1H600MHzMSIontrappositivemodeM+H=320ThepowerofLC-NMR/MS3differentanalyticaltoolsinonemeasurementMS-MS/MS1Dand2D-NMRUVorDADAVANCE900UltraStabilizedTMCompleteAVANCE900MHzNMRSystematfieldandinoperationJanuary2001BrukerApplicationLabKarlsruhe,Germany

UltraSnTM...auniquesuperconductingmaterialusingNiobium-Tin,whichhasenabledthedesignofsuperconductingcoilsabletocarryextremelyhighcurrentdensities-upto200A/mm2.

FemtoOhmTM...newjointingtechnology.Ensuringjointresistancesoftheorderof10-15Ohm.

SigmaBondTM...newcoilformingtechnologyenablescoilstowithstandforces>200tonsandstressesinexcessof250Mpawithoutdistorting.900MHzNMRMagnetOxfordInstrumentsJEOL920MHzNMR600MHz300MHzNMR清华大学分析中心NMRathighfields:2ndordereffect Simulationof1H-NMRspectraatdifferentfieldstrengthExampleforthegainofspectralresolutionbyincreasingfieldstrengthAdvantagesofHighFieldsResolution:ProteinNMR900MHz.

600MHz.

Sensitivitycomparison800-600-400MHz

能解决的问题？CharacteristicsofImportantSpectrometricMethodsH-1C-13MSIR/RAMANUV-VISORD/CDX-RAYRadiationtypeRFRF—IRUVtoVisUVtoVisX-raySpectralscale0-150-22050-4000400-4000200-800185-600—Typicalunitsppm

ppm

amucm-1nmnmAveragesample1mg5mg<1mg<1mg<1mg<1mgMolecularformulaPartialPartialYesNoNoNoYesFunctionalgroupsYesYesLimitedYesVerylimitedVerylimitedYesSubstructuresYeslimitedYeslimitedlimitedNoYesCarbonconnectivityYesYesNoNoNoNoYesSubstituteYesYesNoLimitedNoNoYes

regiochemistrySubstituteYesYesNo