核磁共振技术及其在天然产物结构鉴定中的应用

《核磁共振技术及其在天然产物结构鉴定中的应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、核磁共振技术及其在天然产物结构鉴定中的应用11*1,2张嫚丽史清文顾玉诚（1．河北医科大学药学院天然药物化学教研室，河北石家庄050017；2．Jealott’sHillInternationalResearchCentre,Syngenta,Berkshire,RG426EY,UK）[主题词]核磁共振；一维核磁共振谱；二维核磁共振谱；结构鉴定核磁共振(NuclearMagneticResonance,NMR)是一种基于具有自旋性质的原子核在核外磁场作用下,吸收射频辐射而产生能级跃迁的谱学技术。该现象早在1946年已被Bloch和Purcell等人用实验所证实。核磁共振现象

2、的发现具有十分重要的意义，不仅为量子力学的基本原理提供了直接的验证，而且为多个学科领域的研究提供了一种不可或缺的分析与测试手段，特别是在复杂化合物的结构鉴定中具有独特的优势并已取代了一些其他的分析手段。核磁共振技术主要有两个学科分支：核磁共振波谱技术(NuclearMagneticResonanceSpectroscopy,NMR)和核磁共振成像技术（MagneticResonanceImaging，MRI）。核磁共振波谱技术是基于化学位移的原理发展起来的，主要用于测试物质的化学成分和分子结构。核磁共振成像技术诞生于1973年，它是利用磁场与射频脉冲使结构组织内氢质子运动产

3、生信号，经计算机处理而成像的，它是一种无损害技术，可以用于获取多种物质的内部结构图像，现在在临床医疗诊断中得到了广泛的应用。1核磁共振的基本概念核磁共振（NMR）是共振现象的一种,是指原子核在运动中吸收外界能量产生的一种能量跃迁现象,这种现象只能出现在相邻的两个能量之间。对氢原子而言,在静磁场中处于两种基本能量状态,指向磁场方向的原子核处于低能级,逆向磁场方向的原子核处于高能级,由磁场和温度来决定两种基本能量状态核子之间的动态平衡。将样品放入大磁场中,加入与静磁场相交成一定角度的,并发射与该样品原子核运动频率(原子核在静磁场中按正确的角度旋转频率,也称拉莫尔频率)相同的射频

4、脉冲(RF脉冲),即RF脉冲与拉莫尔频率相同时,质子磁矩会吸收RF脉冲的能量,使磁矩从低能级跃迁到高能级,称共振吸收。移去RF脉冲后,质子磁矩便从高能级-1-回到低能级,并将吸收的能量以电磁波的形式发射出来,称为共振发射。上述吸收与发射的过程称为核磁共振。2核磁共振的发展简史1946年美国斯坦福大学的物理学家Bloch和哈佛大学的物理学家Purcell首次观测到了核磁共振信号，并由此获得了1952年的诺贝尔奖。同样在1952年第一台30兆周的核磁共振仪(Varian)问世。1959年发现偶合常数取决于邻位氢的二面夹角，并于[1]1963年发表了计算偶合常数和邻位氢的二面夹角

5、关系的Karplus公式。1962年第一台220兆周的超导核磁共振仪(Varian)问世。1965年NOE谱用于构象研究。同样在1965年傅立叶变换（FourierTransform）技术被应用到核磁共振领域。1969年第一台90兆周的傅立叶变换核磁共振仪(Bruker)被商业化生产。1971年提出了二维核磁共振的概念。1973年360兆周的超导核磁共振仪(Bruker)被应用于结构鉴定。至七十年代中期核磁共振碳谱成了结构鉴定的常规分析方法。1979年观测到了碳氢相关二维核磁[2-4]共振谱(HMQC)和二维NOE谱(NOESY)。同年生产出了500兆周的超导核磁共振仪(V

6、arian)。1981年核磁共振技术被应用于医疗诊断。1986年观测到了碳氢远程相关[5,6]二维核磁共振谱(HMBC)。1987年600兆周的超导核磁共振仪(Varian)问世。1991年瑞士苏黎世大学的Ernst由于对二维核磁共振的贡献获得了在核磁共振领域的第二个诺贝尔奖。1992年750兆周的超导核磁共振仪被用于结构鉴定。2003年美国的保罗和英国的皮特由于发明了核磁共振成像技术获得了在核磁共振领域的第三个诺贝尔奖。在我国中国医学科学院北京药物所是最早使用核磁共振仪测定化合物结构的单位，他们60年代末购进了60兆周的核磁共振仪，梁晓天院士编著了我国第一本核磁共振参考书

7、。70年代末北京药物所购进了90兆周的核磁共振仪，1988年又购进了500兆周的核磁共振仪。八十年代中期上海药物所购进了我国第一台600兆周的核磁共振仪。现在在我国很多单位已购进了500兆周和600兆周的核磁共振仪，北京大学等单位已购进了800兆周的超导核磁共振仪。全世界安装使用的800兆周的超导核磁共振仪已超过60台。现在900和950兆周的超高场超导核磁共振仪已经投入应用，1000兆周是核磁共振仪极限，据报道目前美国已有一台1000兆周的超高场超导核磁共振仪。-2-3一维核磁共振谱(1D-NMR)及其应用在化合