核磁共振 » 讨论区 » 经验共享 » 分享:一些核磁知识 值得看看!

采购询价

点击提交代表您同意 《用户服务协议》 《隐私政策》

 
需要登录并加入本群才可以回复和发新贴

标题:分享:一些核磁知识 值得看看!

sseia42[使用道具]
一星
Rank: 6Rank: 6


UID 14678
精华 8
积分 3319
帖子 1178
信誉分 130
可用分 4084
专家分 720
阅读权限 255
注册 2009-3-30
状态 离线
1
 

分享:一些核磁知识 值得看看!

 NMR是英文Nuclear Magnetic Resonance的缩写,对于学化学的人,特别是学有机化学

  的人来说NMR是一个非常有力的工具。

  接触核磁有几年的时间了,一点心得拿出来和大家分享吧。关于核磁共振的理论我不想

  讲太多,我想对大多数人来说意义不大。

  感兴趣的可以自己去找些书看看。核磁共振的发展可以说是飞快的 ,有关其重大意义我

  也不想多说了,到2003年,从事核磁共振工作的科学家已经四次获得Nobel奖了。下面我

  简要介绍一下NMR谱仪的发展,早期的NMR谱仪是连续波的,我没用过,只是了解一点理论

  (现在基本上没人用了);

  现在的谱仪基本上都是脉冲-付立叶变换的。脉冲-付立叶变换技术的出现极大的提高了

  NMR实验的速度,并使多维核磁的出现成为可能。我所写的内容基本上都是基于脉冲-付

  立叶变换谱仪的。

  我在这里也就我听到的一些常见问题,简单的说一说。准备核磁样品时,一般要准

  备核磁管 、氘代溶剂这个大家都是知道的,现在一般用的都是5MM的核磁管;关于

  氘代试剂很多人问我有什么用,我在这里简单的说一下:

  现在的磁体都是超导的,磁体不会绝对的稳定,可能会出现微小的变化,这种变化

  有时候对实验的影响是非常大的。我现在就以我所使用的600M谱仪为例说明一下。

  600M是对于H的共振频率说的,也就是说H在磁场中的共振频率是6*10^8如果磁场的

  变化有1/10^8的话,就能引起谱图上峰的6Hz的偏移,这对于一个1Hz左右的峰来说

  影响是非常大的。

  因此现在的超导核磁谱仪上都有锁场的氘通道。通过对氘信号的检测,判断磁场的

  变化,通过微小的附加电流来补偿磁场的变化。另外对于我们做的很多的H` NMR来

  说,如果不是用氘代溶剂,溶剂峰会比样品峰大N多倍,我们就看不到样品峰了。

  大家配样品时要注意以下几点:

  1、样品量的问题:一般对于H NMR来说需要的量比较小,大概几个毫摩尔就可以了,

  对于二维谱和碳谱浓度就要比较大最好有几十个毫摩尔。

  2、溶剂量的问题:一般样品的溶剂量应该在0.5ML,大概在核磁管中的长度为4CM左

  右。溶剂量太小了会影响匀场,进而影响实验的速度,和谱图的效果 ;溶剂量太大

  了嘛,那就太浪费了。

  3、核磁管的问题:首先尽量选用优质核磁管,还有就是最好不要在核磁管上乱贴标

  签,这会导致核磁管轴向的不均衡,在样品旋转的时候影响分辨率 ,还有可能打碎

  核磁管造成重大损失。

  对于H NMR来说大家是非常熟悉的了,我就简单的说一点。

  1、 如何判断一张谱图的好坏?

  一般来说,我们要判断一张谱图好坏的时候,要看看溶剂峰是不是很宽,对称性好

  不好,如果溶剂峰没问题的话,那就是样品的问题了。

  2、关于谱图处理

  现在有部分同学可以自己处理上机做实验了,但是好像对谱图处理不是很了解,因

  此谱图处理不好,经常出现峰是扭曲的。

  谱图的处理一般应该进行以下几个步骤:1)做付立叶变换、2)相位校正(phasing

  )3)基线校正(baseline correct???)4)积分我想说一下相位校正(phasing ),一

  般来说大多数软件的自动校正都不很好,需要手动来进行。我不可能对每个软件都说,

  我就说说规律吧,手动调整的时候一般要先定义一个参照点,在调0级相位的时候就是条

  参照点处的峰,在调1级相位的时候就是调远离参照点的峰,一般就都能调好了。

  说到二维核磁,我们就不得不简单的介绍一下脉冲-付立叶变换。现代的核磁谱仪都

  是采用脉冲-付立叶变换的,对于普通的一维谱,一般是发射一次脉冲以提供能量使原子

  核跃迁到较高能级,然后纪录原子核回到较低能级的过程,得到FID信号。(在射频脉冲

  结束后,磁化矢量将绕着磁场进动,因而产生一电信号,这种信号叫做自由感应衰减(fr

  ee induction decay,一般缩写为FID)信号。)FID信号是时间域的函数f(t),经付立叶

  变换(FT),可变为频率域的函数F(ω),即一般所说的频谱(就是我们平常看到的一维谱

  )。我废了这么多话是想让大家明白,我们的核磁数据是一个时间的函数 ,一维核磁具

  有一个时间变量。

  二维核磁于一维核磁不同之处在于,在第一个脉冲发射之后并不是立即采样 ,还要

  经过一个发展期(evolution)(当然根据不同的需要,还可能包括其他脉冲), 然后采

  样,这样对于二维谱的核磁信号就包含了两个时间变量 ,对其做付立叶变换得到的就是

  两个频率的函数,作图自然就形成了我们所看到的二维谱 。其中F2是对采样时间做变换

  得到的,F1是对发展期(evolution)做变换得到的。

  关于二维谱的功能我会在后面具体介绍,先说说我写二维谱的目的吧 。我想现在我

  们化学学院的核磁现在在国内应该是比较多的,我们应该充分的利用这些资源 ,而我们

  的核磁大多都是在做H、C等常规试验,当然这些试验都是很必要的 ,但是这样的话核磁

  的作用就没能得到很好的发挥,因为我们买仪器的时候 ,是要为它所具备的各种功能付

  账的,如果不充分利用,钱不是白花了嘛。二维谱不是很新的技术 ,很多同学对二维谱
顶部
sseia42[使用道具]
一星
Rank: 6Rank: 6


UID 14678
精华 8
积分 3319
帖子 1178
信誉分 130
可用分 4084
专家分 720
阅读权限 255
注册 2009-3-30
状态 离线
2
 
   也不很了解 ,即使遇到问题也不知道可以用二维谱解决 ,我也希望大家能多了解一点,

  这样以后遇到问题至少能多一个解决办法,而且对以后的发展也有好处。

  COSY是correlation spectroscopy的缩写,表示化学位移相关谱。其脉冲序列如下:90

  °-t1-90°-t2 COSY谱可通过J耦合建立起核与核之间的联系。二维谱分析时一般用等

  高线作图,那些在第二个90°脉冲时不交换磁化矢量的核,在两个频率轴有着相同的频

  率,位于二维谱的对角线上;而相互交换磁化矢量的核最后给出的频率不同于最初频率

  ,这就形成了对角线外峰或称交叉峰,它连接了纵向与对角线、横向与对角线相交的两

  个峰。对角线上的峰,实际就是一维谱峰;而对角线外的交叉峰,则是二维谱新得到的

  相关谱峰。在上述COSY谱脉冲序列的作用下,凡同碳耦合的两个质子 ,或由一个C-C键

  相连的两个碳原子上各自的质子间,都会给出一个交叉峰。因此反过来我们可认为,只

  要有交叉峰那么交叉峰对应的两个质子一定是同碳耦合的两个质子 ,或由一个C-C键相

  连的两个碳原子上各自的质子.

  通过COSY谱我们就能够建立连有H的C原子的连接顺序。做COSY谱所需要的样品量较

  少,一般来说只要是H NMR的灵敏度较好,做COSY就没有问题。

  HMQC是heteronuclear mutilple quantum correlation的缩写,表示异核多量子相关谱

  。其脉冲序列包括H和异核X两个通道,用文字写起来比较麻烦,感兴趣的同学可以找些

  书来看看。

  通常我们提到HMQC都是指C、H相关谱,下面我久已C、H相关谱为例简单介绍一下。在CO

  SY谱中只涉及到H核,横纵坐标所代表的都是H NMR的化学位移;但在HMQC谱中,由于涉

  及到H、C两个通道,横纵坐标的意义有所不同。HMQC是一种间接检测实验,是通过 H

  间接检测C信号,也称作反向实验,因此再谱图上,横坐标(F2)一维代表采样的HNMR的

  化学位移 ;纵坐标(F1)一维代表的是间接检测的C NMR的化学位移。凡是通过化学键

  直接相连的C、H原子都会再谱图上出现交叉峰;反之,只要有交叉峰的出现,那么交叉

  峰所对应的H、C原子一定是通过化学键直接性连的。

  通过HMQC我们可以将H NMR和C NMR谱上的每个峰准确地对应出来 。这样我们就能够把H

  NMR和C NMR进行相互的验证,同时对于一些含有环状结构的有机化学物,其环上连有两

  个H原子的C原子 ,它的两个H原子由于在环上所处的化学环境并不相同,因此化学位移

  也不相同,通过HMQC我们可以清楚地看到这样的两个峰 ,他们在谱图中H的化学位移不

  同,但C的化学位移相同,这是在H NMR中很难分辨的。

  HSQC是heteronuclear single quantum correlation的缩写,它的作用于HMQC完全相同

  ,但它的灵敏度更高、峰更尖锐,因此,大家在做实验的时候,尽量选择HSQC来代替HM

  QC。由于HSQC/HMQC实验涉及到C的检测,因此需要的浓度要稍大一点,一般来说10mM就

  够了,其实量也不算太大,相当于分子量在1000的样品,只要5毫克。

  HMBC是heteronuclear multipule bond correlation 的缩写,表示异核的远

  程相关谱。下面我也以我们常用的C、H相关谱为例简单介绍一下。与HMBC &HSQC

  一样,HMBC的谱图也是是一种间接检测实验,是通过H间接检测C信号,横坐标(

  F2)一维代表采样的H NMR的化学位移;纵坐标(F1)一维代表的是间接检测的C

  NMR的化学位移。相隔2-4个化学键相连的C、H原子就可能会再谱图上出现交叉峰;

  反之 ,只要有交叉峰的出现,那么交叉峰所对应的H、C原子是通过2-4个化学键

  相连的。

  根据HMBC谱所给出的H、C之间的关系,结合HMQC/HSQC的谱图,我们就能够解

  决C原子的连接顺序问题,这样我们就能基本上确定有机化合物的骨架结构 ,基

  本上一个有机化合物的结构就能够确定了。对于HMBC而言,灵敏度相对于HSQC会

  低一些,不过10mM的浓度也是够的,而且核磁本身对样品时没有破坏的(样品在

  溶液中变质与核磁无关),还可以回收。

  HMBC的主要问题在于并不能够确定相关峰是二键、三键还是四键的耦合 ,而

  且,并不是所有的二键、三键还是四键的耦合都一定出峰,所以大家在分析谱图

  的时候要注意。

  二维NOE谱简写为NOESY(Nuclear Overhauser Effect Spectroscopy)。NOESY谱的

  基本脉冲序列由三个非选择性的脉冲组成:90°-t1-90°-τm-90°-t2

  与COSY谱的脉冲序列不同之处在于t1的发展期后有一个时间为τm的混合期 。在随

  后的检测期中,fid在t2采样时间内被检测。在NEOSY的混合期中 ,空间间隔在5?之内

  的任意两质子自旋,可因交叉弛豫过程而相干转移,交换能量,在NOESY谱中给出 NOE

  交叉峰。也就是说在谱图上给出交叉峰的两个质子的空间间隔不超过5?。由于NOESY交

  叉峰强度与质子间距有关,使NOESY谱称为测定溶液中质子距离的最重要方法。

  通过NOESY谱,我们能够对分子的空间结构进行判断,很多时候这对我们是非常重

  要的,因为分子的空间构象对它的很多性质都有巨大的影响 。当然通过单晶我能够得

  到更准确的结构信息,但很多时候单晶是很难拿到的。同时NOESY谱也是解决溶液中分

  子相互作用的,非常有效的手段。
顶部
kingwindow[使用道具]
二级
Rank: 2


UID 43266
精华 0
积分 116
帖子 11
信誉分 100
可用分 726
专家分 0
阅读权限 255
注册 2010-7-29
状态 离线
3
 
顶你!!!!!!!!
顶部