第6章　核磁共振波譜法

6.1　引言

在外磁場(chǎng)的作用下，磁性的原子核發(fā)生自旋能級(jí)的分裂，磁能級(jí)間的能量差很小，當(dāng)用波長(zhǎng)0.1～100m的無(wú)線電波照射磁場(chǎng)中的磁性原子核時(shí)，自旋核會(huì)吸收特定頻率的電磁輻射（與自旋能級(jí)分裂產(chǎn)生的能量差相等的輻射），從較低的能級(jí)躍遷到較高的能級(jí)，產(chǎn)生核磁共振，并在某些特定的磁場(chǎng)強(qiáng)度處產(chǎn)生強(qiáng)弱不同的吸收信號(hào)。以吸收信號(hào)的強(qiáng)度為縱坐標(biāo)，以頻率為橫坐標(biāo)作圖，得到的波譜，即為核磁共振波譜，建立在該原理基礎(chǔ)上的分析方法稱為核磁共振波譜法（nuclear magnetic resonance spectroscopy，NMR）。

自20世紀(jì)50年代，Knight，Proctor和虞福春等發(fā)現(xiàn)了化學(xué)位移與原子核間的耦合現(xiàn)象，而倍受化學(xué)界的重視。很快商品化的連續(xù)波方式的核磁共振波譜儀被商品化。隨著脈沖技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，發(fā)展成了脈沖式傅里葉變換方式的核磁共振波譜儀。從而NMR波譜法從豐核（主要是¹H核）的測(cè)量向稀核，尤其是¹³C核發(fā)展，并使之成為常規(guī)的測(cè)量方法，極大地方便了有機(jī)分子結(jié)構(gòu)的確定。隨著核磁共振波譜儀磁場(chǎng)從低強(qiáng)度（0.7T，相當(dāng)于¹H核共振頻率30MHz）發(fā)展到高強(qiáng)度（23.49T，¹H核共振頻率1000MHz），從單一地測(cè)量簡(jiǎn)單圖譜發(fā)展成多維、多量子躍遷技術(shù)，為研究十分復(fù)雜的生物大分子的結(jié)構(gòu)及性能提供了極其有利的工具。NMR波譜法是一種無(wú)需破壞試樣的分析方法，雖然靈敏度不高，但可從中獲取分子結(jié)構(gòu)的大量信息，此外，還可以得到化學(xué)鍵、熱力學(xué)參數(shù)和反應(yīng)動(dòng)力學(xué)機(jī)理方面的信息，同時(shí)核磁成像技術(shù)，已經(jīng)成為用于醫(yī)學(xué)臨床診斷最為重要的手段。

NMR波譜法通過(guò)從圖譜中譜峰強(qiáng)度來(lái)獲取基團(tuán)的化學(xué)位移；從峰形來(lái)獲取耦合常數(shù)及基團(tuán)間耦合關(guān)系；從峰面積或峰強(qiáng)度來(lái)獲取核的相對(duì)數(shù)量以及弛豫等現(xiàn)象，從而分析化合物分子內(nèi)部的基團(tuán)及其相互的連接關(guān)系，以及分子鏈運(yùn)動(dòng)等較為完整的化學(xué)結(jié)構(gòu)的信息。