[理学]复旦大学高等结构分析核磁

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1、核磁共振波谱学2009.3参考书HorstFriebolin,BasicOne-andTwo-DimensionalNMRSpectroscopyJamesKeeler,UnderstandingNMRSpectroscopyMalcolmH.Levitt,SpinDynamics-BasicsofNuclearMagneticResonance毛希安，现代核磁共振实用技术及应用裘祖文，核磁共振波谱马礼敦，高度结构分析核磁共振的基本原理化学位移自旋-自旋耦合弛豫双共振技术和NOE效应多脉冲实验二维核磁共振波谱简介前言（1）核磁共振(nuclearmagn

2、eticresonance,NMR)是电磁波（无线电波）与原子核自旋相互作用的一种基本物理现象。所涉及的电磁波为无线电波，频率为数兆赫到1千兆赫之间，所研究的对象是为原子核。因此，用NMR所进行的研究一般是在原子水平上。而原子是化学元素保持其基本属性的最小单位，所以，NMR是对组成物质的最基本单元所进行的研究。在所有的已发现的共振现象中，NMR波谱学具有最高的频率分辨率。前言（2）OrientationandlocationofCM15inDPCmicellesobtainedfromallmeasuredPREvaluesusingtheprogram

3、Paraposasexplainedinthetext.Thepeptideisdrawnasball-and-stickmodelscolor-codedwithPREsgoingfromblue(lowvalues)tored(highPREs).Thecenterofthemicelleisshownasagreensphere,andtheradiusoftheclosestapproachingparamagneticcentersisdepictedbyadottedline.ThemicelleisindicatedbyblueDPCmol

4、eculeswiththephosphategroupscoloredred.J.Phys.Chem.B,ArticleASAP•DOI:10.1021/jp808501x•PublicationDate(Web):03March2009核自旋实际上已成为科学家探讨物质世界的“探针”，这些“探针”极端定域，能够详尽地报告它们自己以及近邻的状态核变化。核自旋的共振频率、弛豫速度、偶极-偶极和标量-耦合相互作用能够分别提供分子中原子核所处位置的化学环境、运动状态和分子间的相互作用等密切相关的结构和动力学信息。NMR技术已经发展成为研究液态分子的极为重要的手段

5、，对于溶液中蛋白质和DNA构象的研究，NMR是目前唯一的方法。前言（3）核磁共振是1946年由美国斯坦福大学的F.Block,W.W.Hansen和M.E.Packard以及哈佛大学的E.M.Purcell,H.C.Torrey和R.V.Pound各自独立发现的，两人因此获得1952年诺贝尔物理学奖。50年间已有12位科学家因对核磁共振的杰出贡献而获得诺贝尔奖。1991年诺贝尔化学奖单独授予瑞士科学家Ernst，表彰他对NMR波谱学实现和发展傅里叶变换、多维技术的贡献；前言（3）2002年的诺贝尔化学奖的一半授予瑞士科学家Wüthrich，表彰他用多维N

6、MR波谱学在测定溶液中蛋白质结构的三维构象方面的开创性贡献；2003年的诺贝尔生理和医学奖授予美国科学家Lauterbur和英国科学家Mansfield，表彰他们在磁共振成像(magneticresonanceimaging,MRI)技术领域的突破性成就。后三次诺贝尔奖标志着NMR的研究领域已从早期的物理学进入到化学和生命科学的广阔天地。前言（4）在核磁共振波谱法中，用波长10-100m（频率相当于MHz数量级）的电磁波照射样品，由于这范围的电磁波波长较长，而能量较低，不能引起样品中的原子或原子团的振动跃迁，更不能引起价电子的跃迁。但这样波长的电磁波能够

7、与放置在磁场中一定数量样品的原子核相互作用，发生核磁共振跃迁，记录其共振跃迁信号位置和强度，就是核磁共振波谱。什么叫核磁共振？核磁共振的优缺点：紫外光（100～200nm）的能量较大，当它照射到分子上时，会引起分子中价电子能级的跃迁。红外光（2～15μm）的能量较低，它只能引起分子中成键原子间的振动和转动能级的跃迁。核磁共振波（10～100m）的能量更低，它产生的是原子核自旋能级的跃迁。从原子水平分析分子结构：非晶样品；样品形态：固体、液体、水凝胶…研究分子内、分子间相互作用；分子链运动及其有序性；核磁成像…与X-ray衍射的不同：优点：缺点：低灵敏度—

8、如何提高灵敏度和分辨率？xyz核自旋在磁场中的运动（1）核自旋在磁场中的运动（2