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NMR是研究原子核對(duì)射頻輻射的吸收，它是對(duì)各種有機(jī)和無(wú)機(jī)物的成分、結(jié)構(gòu)進(jìn)行定性分析的最強(qiáng)有力的工具之一，有時(shí)亦可進(jìn)行定量分析，在多種類(lèi)型實(shí)驗(yàn)室里被使用，但仍會(huì)有大部分實(shí)驗(yàn)員對(duì)它的原理不是很清楚，今天就和你一起學(xué)習(xí)它的原理和使用吧。 首先，核磁共振波譜法（Nuclear Magnetic Resonance，簡(jiǎn)寫(xiě)為NMR）是材料表征中最有用的一種儀器測(cè)試方法，它與紫外吸收光譜、紅外吸收光譜、質(zhì)譜被人們稱(chēng)為“四譜”。 廣泛應(yīng)用于物理學(xué)、化學(xué)、生物、藥學(xué)、醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)、環(huán)境、礦業(yè)、材料學(xué)等學(xué)科，是對(duì)各種有機(jī)和無(wú)機(jī)物的成分、結(jié)構(gòu)進(jìn)行定性分析的最強(qiáng)有力的工具之一，亦可進(jìn)行定量分析。目前核磁共振與紅外、質(zhì)譜儀等其他儀器配合，已鑒定了十幾萬(wàn)種化合物。 核磁共振譜來(lái)源于原子核能級(jí)間的躍遷。只有置于強(qiáng)磁場(chǎng)中的某些原子核才會(huì)發(fā)生能級(jí)分裂，當(dāng)吸收的輻射能量與核能級(jí)差相等時(shí)，就發(fā)生能級(jí)躍遷而產(chǎn)生核磁共振信號(hào)。 用一定頻率的電磁波對(duì)樣品進(jìn)行照射，可使特定化學(xué)結(jié)構(gòu)環(huán)境中的原子核實(shí)現(xiàn)共振躍遷，在照射掃描中記錄發(fā)生共振時(shí)的信號(hào)位置和強(qiáng)度，就得到核磁共振譜。核磁共振譜上的共振信號(hào)位置反映樣品分子的局部結(jié)構(gòu)（如官能團(tuán)，分子構(gòu)象等），信號(hào)強(qiáng)度則往往與有關(guān)原子核在樣品中存在的量有關(guān)。
核磁共振波普法具有精密、準(zhǔn)確、深入物質(zhì)內(nèi)部而不破壞被測(cè)樣品的特點(diǎn)。此外，核磁共振是目前唯一能夠確定生物分子溶液三維結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)手段。 核磁共振譜圖 1.連續(xù)波核磁共振譜儀(CW-NMR)射頻振蕩器產(chǎn)生的射頻波按頻率大小有順序地連續(xù)照射樣品，可得到頻率譜； 2.脈沖傅立葉變換譜儀（PET-NMR）射頻振蕩器產(chǎn)生的射頻波以窄脈沖方式照射樣品，得到的時(shí)間譜經(jīng)過(guò)傅立葉變換得出頻率譜。 連續(xù)波核磁共振譜儀由磁場(chǎng)、探頭、射頻發(fā)射單元、射頻、磁場(chǎng)掃描單元、[k1] [WU2] 射頻檢測(cè)單元、數(shù)據(jù)處理儀器控制六個(gè)部分組成。 磁鐵用來(lái)產(chǎn)生磁場(chǎng)，主要有三種：
頻率大的儀器，分辨率好、靈敏度高、圖譜簡(jiǎn)單易于分析。 連續(xù)波核磁共振譜儀結(jié)構(gòu)圖 連續(xù)波核磁共振譜儀原理圖 脈沖傅立葉變換譜儀原理圖
根據(jù)譜圖確定出化合物中不同元素的特征結(jié)構(gòu)。有機(jī)化合物、高分子材料都主要由碳?xì)浣M成，所以在材料結(jié)構(gòu)與性能研究中，以1H譜和13C譜應(yīng)用最為廣泛。 高分子材料的NMR成像技術(shù) 核磁共振成像技術(shù)已成功地用來(lái)探測(cè)材料內(nèi)部的缺陷或損傷，研究擠塑或發(fā)泡材料，粘合劑作用，孔狀材料中孔徑分布等?？梢员挥脕?lái)改進(jìn)加工條件，提高制品的質(zhì)量。 多組分材料分析 材料的組分比較多時(shí)，每種組分的 NMR 參數(shù)獨(dú)立存在，研究聚合物之間的相容性，兩個(gè)聚合物之間的相同性良好時(shí)，共混物的馳豫時(shí)間應(yīng)為相同的，但相容性比較差時(shí)，則不同，利用固體 NMR 技術(shù)測(cè)定聚合物共混物的馳豫時(shí)間，判定其相容性，了解材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及性能優(yōu)異性。 此外，在研究聚合物還用于研究聚合反應(yīng)機(jī)理、高聚物序列結(jié)構(gòu)、未知高分子的定性鑒別、機(jī)械及物理性能分析等等。 1.元素周期表中所有元素都可以測(cè)出核磁共振譜嗎？ 不是。首先，被測(cè)的原子核的自旋量子數(shù)要不為零；其次，自旋量子數(shù)最好為1/2（自旋量子數(shù)大于1的原子核有電四極矩，峰很復(fù)雜）；第三，被測(cè)的元素（或其同位素）的自然豐度比較高（自然豐度低，靈敏度太低，測(cè)不出信號(hào)）。 2.配制樣品為什么要用氘代試劑？怎樣選擇氘代試劑？ 因?yàn)闇y(cè)試時(shí)溶劑中的氫也會(huì)出峰，溶劑的量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于樣品的量，溶劑峰會(huì)掩蓋樣品峰，所以用氘取代溶劑中的氫，氘的共振峰頻率和氫差別很大，氫譜中不會(huì)出現(xiàn)氘的峰，減少了溶劑的干擾。在譜圖中出現(xiàn)的溶劑峰是氘的取代不完全的殘留氫的峰。 另外，在測(cè)試時(shí)需要用氘峰進(jìn)行鎖場(chǎng)。由于氘代溶劑的品種不是很多，要根據(jù)樣品的極性選擇極性相似的溶劑，氘代溶劑的極性從小到大是這樣排列的：苯、氯仿、乙腈、丙酮、二甲亞砜、吡啶、甲醇、水。還要注意溶劑峰的化學(xué)位移，最好不要遮擋樣品峰。 3.解析合成化合物的譜、植物中提取化合物的譜和未知化合物的譜，思路有什么不同？ 合成化合物的結(jié)果是已知的，只要用譜和結(jié)構(gòu)對(duì)照就可以知道化合物和預(yù)定的結(jié)構(gòu)是否一致。對(duì)于植物中提取化合物的譜，首先應(yīng)看是哪一類(lèi)化合物，然后用已知的文獻(xiàn)數(shù)據(jù)對(duì)照，看是否為已知物，如果文獻(xiàn)中沒(méi)有這個(gè)數(shù)據(jù)則繼續(xù)測(cè)DEPT譜和二維譜，推出結(jié)構(gòu)。對(duì)于一個(gè)全未知的化合物，除測(cè)核磁共振外，還要結(jié)合質(zhì)譜、紅外、紫外和元素分析，一步步推測(cè)結(jié)構(gòu)。 聲明: |
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