核磁共振波譜學(xué)：原理、應(yīng)用和實(shí)驗(yàn)方法導(dǎo)論

第1章  緒論 001
1.1  原子核的磁性質(zhì) 002
1.2  化學(xué)位移 007
1.3  激發(fā)和弛豫 010
1.4  脈沖實(shí)驗(yàn) 014
1.5  耦合常數(shù) 017
1.6  定量和復(fù)雜裂分 023
1.7  常用的NMR原子核 026
1.8  動(dòng)態(tài)效應(yīng) 028
1.9  固體NMR譜 031
思考題 034
思考題解答提示 036
參考文獻(xiàn) 038
拓展閱讀 038

第2章  NMR實(shí)驗(yàn)方法介紹 040
2.1  核磁共振波譜儀 041
2.2  樣品制備 042
2.3  信號(hào)優(yōu)化 044
2.3.1  樣品管位置 044
2.3.2  探頭調(diào)諧 045
2.3.3  場(chǎng)頻鎖定 045
2.3.4  譜儀勻場(chǎng) 046
2.4  NMR譜采樣參數(shù)設(shè)定 049
2.4.1  數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù) 051
2.4.2  譜寬 051
2.4.3  過(guò)濾器帶寬 053
2.4.4  采樣時(shí)間 053
2.4.5  發(fā)射器偏移 053
2.4.6  翻轉(zhuǎn)角度 054
2.4.7  接收器增益 056
2.4.8  掃描次數(shù) 056
2.4.9  穩(wěn)態(tài)掃描次數(shù) 057
2.4.10  過(guò)采樣和數(shù)字濾波 057
2.4.11  對(duì)X核去耦 058
2.4.12  典型NMR實(shí)驗(yàn) 059
2.5  NMR譜處理參數(shù)設(shè)定 060
2.5.1  指數(shù)加權(quán) 060
2.5.2  零填充 062
2.5.3  FID截尾和譜圖偽峰 062
2.5.4  分辨率 063
2.6  NMR譜處理與展示 065
2.6.1  信號(hào)相位校正和基線平滑 065
2.6.2  零點(diǎn)參考 067
2.6.3  獲取NMR譜的參數(shù) 068
2.7  儀器參數(shù)校正 071
2.7.1  脈沖寬度（翻轉(zhuǎn)角度） 071
2.7.2  去耦器場(chǎng)強(qiáng) 073
思考題 074
參考文獻(xiàn) 074
拓展閱讀 075

第3章  化學(xué)位移 076
3.1  影響1H化學(xué)位移的因素 077
3.1.1  局域場(chǎng) 077
3.1.2  非局域場(chǎng) 079
3.2  1H的化學(xué)位移與結(jié)構(gòu)關(guān)系 086
3.2.1  飽和烷烴 086
3.2.2  不飽和烷烴 088
3.2.3  芳香族化合物 089
3.2.4  氧和氮上的質(zhì)子 091
3.2.5  1H化學(xué)位移的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算程序 092
3.3  介質(zhì)和同位素效應(yīng) 093
3.3.1  介質(zhì)效應(yīng) 093
3.3.2  同位素效應(yīng) 096
3.4  影響13C化學(xué)位移的因素 096
3.5  13C的化學(xué)位移與結(jié)構(gòu)關(guān)系 098
3.5.1  飽和烷烴 099
3.5.2  不飽和烷烴 103
3.5.3  羰基化合物 105
3.5.4  13C化學(xué)位移的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算程序 105
3.6  1H和13C的化學(xué)位移表 106
思考題 110
思考題解答提示 118
參考文獻(xiàn) 120
拓展閱讀 121

第4章  耦合常數(shù) 123
4.1  一級(jí)譜和二級(jí)譜 124
4.2  化學(xué)等價(jià)和磁等價(jià) 125
4.3  耦合符號(hào)和耦合機(jī)制 130
4.4  1J耦合 132
4.5  2J耦合 134
4.6  3J耦合 137
4.7  長(zhǎng)程耦合 141
4.7.1  σ-π重疊 141
4.7.2  鋸齒形途徑 142
4.7.3  跨越空間的耦合 143
4.8  譜圖分析 144
4.9  二級(jí)譜 145
4.9.1  偽一級(jí)譜 145
4.9.2  虛擬耦合 147
4.9.3  位移試劑 148
4.9.4  同位素衛(wèi)星峰 148
4.10  耦合常數(shù)表 149
思考題 153
參考文獻(xiàn) 162
拓展閱讀 163

第5章  高級(jí)一維NMR譜 165
5.1  自旋-晶格弛豫和自旋-自旋弛豫 166
5.1.1  弛豫起源 166
5.1.2  弛豫時(shí)間測(cè)量 168
5.1.3  橫向弛豫 169
5.1.4  結(jié)構(gòu)差異影響 170
5.1.5  各向異性運(yùn)動(dòng) 170
5.1.6  局部運(yùn)動(dòng) 171
5.1.7  部分弛豫譜 171
5.1.8  四極弛豫 171
5.2  NMR時(shí)間尺度上的反應(yīng) 173
5.2.1  受阻轉(zhuǎn)動(dòng) 174
5.2.2  環(huán)翻轉(zhuǎn) 175
5.2.3  原子反轉(zhuǎn) 176
5.2.4  價(jià)鍵互變異構(gòu)和鍵轉(zhuǎn)移 177
5.2.5  定量 178
5.2.6  磁化轉(zhuǎn)移和自旋鎖定 179
5.3  多重共振技術(shù) 180
5.3.1  自旋去耦方法 180
5.3.2  去耦差譜 182
5.3.3  多重共振實(shí)驗(yàn)分類 183
5.3.4  偏共振去耦技術(shù) 183
5.4  核Overhauser效應(yīng)（NOE效應(yīng)） 185
5.4.1  起源 186
5.4.2  觀測(cè) 187
5.4.3  NOE差譜 189
5.4.4  應(yīng)用 190
5.4.5  局限性 191
5.5  譜編輯技術(shù) 192
5.5.1  自旋-回波實(shí)驗(yàn) 192
5.5.2  碳連接氫測(cè)試法 193
5.5.3  DEPT序列 196
5.6  靈敏度增強(qiáng)技術(shù) 197
5.6.1  INEPT序列 197
5.6.2  重聚INEPT 200
5.6.3  用重聚INEPT進(jìn)行譜編輯 200
5.6.4  INEPT和DEPT技術(shù)的比較 202
5.7  碳連接技術(shù) 203
5.8  相位循環(huán)、組合脈沖和形狀脈沖 205
5.8.1  相位循環(huán) 205
5.8.2  組合脈沖 207
5.8.3  形狀脈沖 207
思考題 208
參考文獻(xiàn) 220
拓展閱讀 221

第6章  二維NMR譜 224
6.1  通過(guò)J耦合的質(zhì)子-質(zhì)子相關(guān)譜 225
6.1.1  COSY45譜 234
6.1.2  長(zhǎng)程COSY譜（LRCOSY或延遲COSY） 235
6.1.3  相敏COSY譜（?-COSY） 236
6.1.4  多量子過(guò)濾COSY譜 237
6.1.5  全相關(guān)譜（TOCSY） 239
6.1.6  接力COSY譜 239
6.1.7  J-分辨譜 239
6.1.8  其它核的COSY譜 241
6.2  質(zhì)子-異核相關(guān)譜 241
6.2.1  HETCOR譜 241
6.2.2  HMQC譜 244
6.2.3  BIRD-HMQC譜 245
6.2.4  HSQC譜 246
6.2.5  COLOC譜 247
6.2.6  HMBC譜 248
6.2.7  異核接力相干轉(zhuǎn)移譜 249
6.3  通過(guò)空間或化學(xué)交換的質(zhì)子-質(zhì)子相關(guān)譜 250
6.4  碳-碳相關(guān)譜 254
6.5  多維核磁譜 256
6.6  脈沖場(chǎng)梯度 259
6.7  擴(kuò)散序譜 263
6.8  2D譜方法總結(jié) 265
思考題 266
參考文獻(xiàn) 288
拓展閱讀 289

第7章  高級(jí)NMR實(shí)驗(yàn)方法 291
7.1  一維技術(shù) 292
7.1.1  T1測(cè)量 292
7.1.2  13C譜編輯實(shí)驗(yàn) 293
7.1.3  NOE實(shí)驗(yàn) 295
7.2  二維技術(shù) 298
7.2.1  二維NMR數(shù)據(jù)-采集參數(shù) 299
7.2.2  二維NMR數(shù)據(jù)-處理參數(shù) 301
7.2.3  二維NMR數(shù)據(jù)展示 306
7.3  二維技術(shù)實(shí)驗(yàn)方法介紹 307
7.3.1  通過(guò)標(biāo)量耦合的同核化學(xué)位移相關(guān)技術(shù) 308
7.3.2  通過(guò)標(biāo)量耦合的直接異核化學(xué)位移相關(guān)技術(shù) 313
7.3.3  通過(guò)標(biāo)量耦合的間接異核化學(xué)位移相關(guān)技術(shù) 317
7.3.4  偶極耦合的同核化學(xué)位移相關(guān)技術(shù) 323
7.3.5  1D和高級(jí)2D實(shí)驗(yàn)技術(shù) 326
7.3.6  純位移-協(xié)方差NMR譜 342
參考文獻(xiàn) 342

第8章  結(jié)構(gòu)解析的兩種方法 344
8.1  圖譜分析 345
8.1.1  1H NMR譜數(shù)據(jù) 345
8.1.2  13C NMR 譜數(shù)據(jù) 347
8.1.3  DEPT譜實(shí)驗(yàn) 348
8.1.4  HSQC譜實(shí)驗(yàn) 349
8.1.5  COSY譜實(shí)驗(yàn) 350
8.1.6  HMBC譜實(shí)驗(yàn) 351
8.1.7  通用分子的結(jié)構(gòu)解析策略 352
8.1.8  特殊分子的結(jié)構(gòu)解析步驟 354
8.1.9  NOESY譜實(shí)驗(yàn) 358
8.2  計(jì)算機(jī)輔助結(jié)構(gòu)解析（CASE） 361
8.2.1  CASE步驟 361
8.2.2  T-2毒素 362

附錄A  NMR方程的推導(dǎo) 366

附錄B  布洛赫方程 369
參考文獻(xiàn) 374

附錄C  雙自旋體系的量子力學(xué)解釋 375

附錄D  三自旋和四自旋體系的二級(jí)譜圖分析 386

附錄E  弛豫 392

附錄F  積算符公式和相干級(jí)圖 398
參考文獻(xiàn) 409

附錄G  核磁結(jié)構(gòu)解析中的立體化學(xué) 410
G.1  等位 411
G.2  對(duì)映異位 414
G.3  非對(duì)映異位 416
參考文獻(xiàn) 417

索引 418