核磁共振光譜儀
Nuclear Magnetic Resonance
描繪出有機化合物、藥物及天然產物的平面化學結構與三維立體結構,檢測混合物中各成分的比例 。
運作原理
基於具有磁矩的原子核(如 ¹H、¹³C)在強大靜磁場中的特性。
這些原子核就像旋轉的陀螺,在磁場中會產生固定的進動頻率,當外加無線電波的頻率與原子核的進動頻率相同時,就會發生「共振」,原子核吸收射頻能量。停止射頻後,原子核會釋放能量並回到原狀態,產生如圖一的訊號,進行傅立葉轉換後。儀器藉記錄此訊號,分析分子的化學結構、環境與組成。
化學偏移
指的是原子核自旋在磁場中的核磁共振頻率相對於同種核標準共振頻率數值的偏移,因為不同的微觀環境的差異,主要由原子核外圍電子的屏蔽效應導致。可通過該現象了解實驗樣品的分子結構。
屏蔽現象
原子核周圍的電子雲在處於外加磁場時,會產生一個反向的誘導磁場,削弱了原子核實際感受到的磁場強度 。
多維光譜
如 NOESY,可找出空間距離小於5埃的原子,用於蛋白質三維摺疊結構測定。
圖一
優點
非破壞性檢測:樣品分析後保持完整,可回收進行後續實驗。
樣品前處理簡單:通常只需將樣品溶解於氘代溶劑中即可直接上機測試,不需繁瑣的純化或衍生化步驟。
結構鑑定權威:能精準且無損地決定有機分子的立體化學、化學環境及空間三維結構。
適用於混合物分析:可直接分析多種化合物組成的完整樣品,不須強制分離。
練習題
TOCSY:同一胺基酸內的鍵結。
NOESY:5埃以內同一胺基酸內的鍵結、胺基酸前後鍵結
將兩個光譜疊合即可進行鑑定。
參考資料