ty8天游官网登录 NMR 简介 |¹H，¹³除 C 之外的 NMR 测量

什么是ty8天游官网登录核磁共振

ty8天游官网登录NMR常用测量¹H 和¹³针对 C 以外核素的 NMR 测量的总称。
现代核磁共振设备是数字控制的，在许多情况下，只需更改软件上的设置即可更改要测量的核素。可以测量的核素是探针（探测器）

为什么需要ty8天游官网登录 NMR？

NMR 是有机化学中的日常分析工具。¹核磁共振氢谱¹³13C NMR 被广泛使用。
通过使用ty8天游官网登录NMR，您可以获得例如以下信息。

• 磷酸酯与有机磷化合物的配位状态(³¹P)
• 蛋白质中的酰胺基团和生物分子中的氮的化学环境（¹⁵N)
• 含氟药物的结构确认和代谢追踪(¹⁹F)
• 有机硅和沸石等无机材料中的硅键合方式 (²⁹硅)
• 锂离子电池电解液结构(⁷李)

可以和不能用 NMR 观察的原子核回顾

自旋量子数及其是否可观测

为了观察NMR信号，目标原子核必须具有核自旋。这是自旋量子数I,I≠ 0是核磁共振观察的必要条件。

自旋量子数由原子核中质子数和中子数的组合决定，并遵循以下规则。

偶/偶内核 (I= 0) 无法观察到的原因

质子数和中子数为偶数的原子核 (¹²C，¹⁶O等），核子形成对并抵消彼此的自旋。结果整个原子核的自旋为零I= 0)

为什么顺磁性原子种类难以观察

具有不成对电子的顺磁性离子 (Fe³⁺,铜²⁺，Gd³⁺等）
此外，即使生成了 NMR 信号，也可能在远离正常出现范围的位置观察到该信号（顺磁位移），这使得涉及顺磁原子种类的 NMR 测量成为一个极难处理的领域。

待ty8天游官网登录NMR确认的目标核素的基本物理性质

如何阅读“核磁共振周期表”

开始ty8天游官网登录 NMR 测量时，手头有一个按自旋量子数和自然丰度比进行颜色编码的周期表（NMR 周期表）很有用。
例如，在上表中，碳的质量数为13。一般来说，碳的质量数为12，但用NMR可以观察到的物体是质量数为13的同位素，所以它们是这样表示的，而元素周期表专门用于NMR测量所需的信息。
查看NMR元素周期表，提前检查您想要测量的元素是否是NMR观测目标以及它具有什么样的自旋量子数。

在此表中，粉红色核素的自旋量子数是I= 1/2 ,
黄色表示自旋量子数I=具有半整数自旋的核素，例如 3/2、5/2、7/2
绿色是自旋量子数I=它是一种具有1、2……这样的整数的核素，这些基本上都是通过NMR观测到的可能性很高的核素。
在 NMR 中，自旋量子数：I= 1/2 核素是最容易处理的类别（更容易测量）。
具有其他自旋量子数的核素称为四极核，I=它具有与1/2核素不同的特性。

共振频率和旋磁比

NMR 设备通常用频率来表示，例如“400 MHz”、“500 MHz”和“600 MHz”。这是设备产生的磁场（静磁场）。¹它显示H核是否共振。例如，如果静磁场强度为 94 特斯拉 (T)，则¹H 原子核在 400 MHz (3998 MHz) 下共振。因此，94 T NMR 仪器通常被称为“400 MHz NMR”。
然而，在ty8天游官网登录核磁共振中，¹³观察C等各种核素¹以与 H 不同的频率共振。共振频率 ν₀，由以下关系表达式表示。

ν₀：共振频率
γ：磁旋转比
B₀：静态磁场强度

从这个公式可以看出，共振频率ν₀是

• 静态磁场强度B₀
• 与旋磁比γ成正比，这是核素特有的常数

旋磁比γ是磁场中每个自旋的进动（进动）。

例如上图所示¹³C的旋磁比约为质子的1/4。因此，对于 400 MHz NMR 仪器，¹³C 的谐振频率约为 100 MHz（1005

类似地，其他原子核也有自己独特的旋磁比，因此即使在相同的磁场中，它们也会以不同的频率共振。例如，400 MHz 设备（静磁场强度'94

决定检测灵敏度的因素

ty8天游官网登录 NMR 面临的挑战之一是“灵敏度低”。
核自旋检测灵敏度（理论极限）由下式表示。

I：自旋量子数
ν₀：共振频率
N：核自旋浓度（样本量，同位素自然丰度比）

自旋量子数越小，灵敏度越低，共振频率越低，灵敏度越低。另一方面，高共振频率¹海亚¹⁹F可以说是一种检测灵敏度很高的核素。
此外，核自旋浓度也是决定检测灵敏度的一个因素，但核自旋浓度除了受样品量影响外，还很大程度上受到同位素自然丰度比的影响。例如，如果碳是¹³C的自然丰度比为11%，因此灵敏度会相应降低。

化学位移范围（检测到信号的区域）的宽度也会影响找到信号的难度。
一般来说，原子序数越高，化学位移范围越宽。
例如¹H的化学位移范围约为10-15 ppm，¹³C 约为 200 ppm，³¹P 600

化学位移标准物质的选择及注意事项

NMR 测量中的化学位移标准品 (0 ppm)¹海亚¹³对于 C 测量，TMS

但是，根据行业或研究领域的不同，ty8天游官网登录 NMR 中的化学位移有时会使用不同的参考材料。
例如¹⁵N，在有机化学领域，硝基甲烷常设置为0 ppm，而在生物化学和生命科学领域，氨常设置为0 ppm。

这里需要注意的是，硝基甲烷和氨之间的化学位移相差约 400。

如何确定脉冲宽度（章动实验）

在ty8天游官网登录NMR测量中，为了获得最佳信号强度，需要根据目标核素知道合适的90°脉冲宽度。找到 90° 脉冲宽度的主要方法有两种：

1章动实验

这是一种在逐渐改变脉冲时间的同时连续测量并跟踪信号强度变化的方法。
信号强度随正弦曲线中的脉冲宽度（时间）变化。

• 90°：正方向信号强度最大。
• 180°：信号相互抵消并变为零（零点）。
• 270°：负方向信号强度最大。
• 360°：信号再次变为零（零点）。

在营养实验中，90°和270°顶点是渐变的，很难确定准确的时间，所以一般搜索360°脉冲是有效的。
上图中，53 µs 对应 360° 脉冲，1325 µs（其 1/4）是合适的 90° 脉冲宽度。

2。通过计算来计算

如果信号太弱而无法进行营养实验，或者根本无法考虑脉冲宽度，则可以通过计算每种已知核素的数据来接近它。

γ（旋磁比）可以替换为ν（共振频率）

原理：脉冲宽度与核素的共振频率（旋磁比γ）近似成反比。

计算方法：根据已知核素（如碳）的90°脉冲宽度，根据与目标核的频率比计算得出。
参考共振频率尽可能接近的核素的90°脉冲宽度，并根据该值计算目标核素的90°脉冲宽度，更为准确。

脉冲宽度和激励带

激励带宽

化学位移范围较宽时脉冲宽度与激发带之间的关系如下。

例如，40 µs 的 90° 脉冲宽度值会产生大约 6 kHz (6250 Hz) 的激励带宽。
如果我们考虑 600 MHz 设备，则 6 kHz 激励带对应于 10 ppm 的化学位移范围。
（有关 ppm 计算，请参阅第一列）

然而，如图所示，当您查看实际照射的脉冲波波形时，您会发现，需要40 µs或更小的90°脉冲宽度才能充分激发10 ppm的范围。

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JEOL 提供支持ty8天游官网登录 NMR 测量的各种 NMR 设备、探针和应用程序。如果您对低灵敏度核测量、四极核分析或高灵敏度测量方法感兴趣，请随时与我们联系。我们经验丰富的应用人员将提供广泛的支持，从测量条件的考虑到分析。