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核磁共振波谱NMR 所属栏目:波谱类

1. 工作原理

核磁共振波谱(Nuclear Magnetic Resonance,NMR)是一种基于原子核磁共振现象的分析技术。当具有磁矩的原子核(如¹H、¹³C等)置于强磁场中时,其能级会发生分裂。当外加射频场的频率与原子核自旋进动频率相匹配时,核会吸收射频能量并发生能级跃迁,从而产生NMR信号。通过测量这些信号的频率、强度和分布,可以获得样品的分子结构、动态行为等信息。

2. 技术参数

NMR波谱仪的主要技术参数包括:

磁场强度:通常以特斯拉(T)为单位,决定了NMR信号的频率范围和分辨率。

分辨率:反映谱图中相邻谱线的可分辨程度,通常以赫兹(Hz)表示。

灵敏度:通过信噪比(S/N)或信号强度与噪声强度的比值表示。

扫描频率:常见的NMR频率包括300 MHz、500 MHz和600 MHz。

3. 应用领域

NMR波谱技术广泛应用于多个领域:

化学领域:用于有机物和无机物的结构分析,包括官能团识别、构象分析和分子间相互作用。

生物学领域:用于蛋白质、核酸等生物大分子的结构和功能研究。

医学领域:用于药物研发、代谢研究和医学影像(如MRI)。

材料科学:用于研究材料的组成、结构和性能。

食品工业:用于食品成分分析、质量控制和代谢组学研究。

4. 样品制备

(1)液体核磁样品制备

样品纯度:纯度需大于95%,无杂质。

溶剂选择:需选择溶解度良好、极性相似的氘代溶剂,如CDCl₃、D₂O、DMSO-d₆等。

样品量:¹H谱需5 mg以上,¹³C谱需15 mg以上。

溶剂峰:溶剂峰不应干扰样品峰,常用溶剂峰作为化学位移的参考。

样品管:样品溶液高度需达到3.5-4.0 cm。

(2)固体核磁样品制备

样品性状:样品需为细粉末,无颗粒感。

样品量:通常需要100 mg左右。

杂质要求:样品中不应含有顺磁性金属或导电物质。

特殊要求:对于¹⁵N核磁测试,样品需进行同位素标记。

5. 优势与局限性

(1)优势

非破坏性:无需对样品进行破坏性处理,可保留样品完整性。

高分辨率:能够提供高分辨率的谱图,区分不同分子或原子团。

多参数分析:可同时测定化学位移、耦合常数、弛豫时间等参数。

非侵入性:在医学领域可用于体内成像,如MRI。

(2)局限性

灵敏度有限:对低浓度样品的检测灵敏度较低。

成本高:仪器价格昂贵,维护成本高。

复杂分子分析困难:对于高分子量分子的分析较为复杂。

测试项目

1.自由基(持久性和瞬时性)检测。

2.对过渡金属离子在固体、液体、气体、细胞和体内进行鉴定和定量。

3.空位的检测。

可测项目:1H,13C,11B,19F,27Al,29Si,31P等




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