核磁共振波譜的應(yīng)用和發(fā)展
在各種各樣的化學(xué)分析儀器中，核磁共振譜儀被公認(rèn)為是一種非常重要的研究和測試工具，它的許多功能是其他手段無法代替的。
核磁共振譜儀可以給出小到原子核在分子中的精確位置及其周邊環(huán)境的微小變化，大到整個人體的斷層成像等具有豐富內(nèi)涵的信息。核磁共振技術(shù)已被廣泛用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、化學(xué)、生物、醫(yī)藥、地球科學(xué)和環(huán)境科學(xué)等領(lǐng)域。
熱像儀|
頻閃儀|
測高儀|
測距儀|
金屬探測器|
試驗機(jī)|
扭力計|
流速儀|
粗糙度儀|
流量計|
平衡儀|
核磁共振譜儀的應(yīng)用范圍可以從學(xué)科、研究內(nèi)容和研究對象的形態(tài)上分類。從學(xué)科上說，核磁共振譜儀的應(yīng)用范圍包括量子力學(xué)、凝聚態(tài)物理、化學(xué)的各個分支、分子生物學(xué)和醫(yī)學(xué)影像學(xué)等。從研究內(nèi)容上說，核磁共振譜儀的應(yīng)用范圍包括分子結(jié)構(gòu)、構(gòu)想、動態(tài)和反應(yīng)等。從研究對象的形態(tài)上說，核磁共振譜儀的應(yīng)用范圍包括固體、液體、液晶、氣態(tài)和表面等。
由于核磁共振譜能提供的化學(xué)位移等參數(shù)與有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)有著密切的關(guān)系。因此核磁共振譜是鑒定有機(jī)、金屬有機(jī)和生物分子結(jié)構(gòu)等的重要工具之一。此外，核磁共振還可以應(yīng)用于定量分析及化學(xué)動力學(xué)的研究。核磁共振譜有時僅根據(jù)本身的圖譜就可以鑒定或確認(rèn)化合物，例如根據(jù)氫原子所處化學(xué)環(huán)境所產(chǎn)生的化學(xué)位移的不同，我們就可以區(qū)分很多種基團(tuán)。而對于復(fù)雜的未知物，可以配合紅外光譜，紫外光譜，質(zhì)譜等多種手段綜合推定其結(jié)構(gòu)。核磁共振譜某譜峰的積分曲線高度與產(chǎn)生該譜峰的核數(shù)成正比關(guān)系，據(jù)此可以進(jìn)行定量分析。這種分析的最大優(yōu)點(diǎn)是不需要引進(jìn)任何校正，就可以根據(jù)各個共振峰的積分高度的比值求出氫原子數(shù)目。雖然用核磁共振譜法難以觀察到分子結(jié)構(gòu)中構(gòu)象的瞬間變化，但通過研究核磁共振譜對溫度的依賴關(guān)系，可以獲得某些動力學(xué)的信息，如分子的內(nèi)旋轉(zhuǎn)，反應(yīng)速率常數(shù)等。
NMR 新技術(shù)和新儀器的不斷涌現(xiàn)使它的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)展，如高場和多維NMR 使生物學(xué)的研究達(dá)到一個新水平，多核NMR 用于表征有機(jī)金屬化合物，固體NMR 使各種材料的非破壞性研究成為可能，NMR 成像使診斷醫(yī)學(xué)發(fā)生了一場變革，空間定域NMR 譜非侵入地揭開了生命過程的化學(xué)本質(zhì)。而這些新的應(yīng)用對NMR 技術(shù)和儀器提出了許多新的要求，反過來推動了NMR 技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。
NMR 技術(shù)在繼續(xù)發(fā)展，其應(yīng)用也在繼續(xù)擴(kuò)大和深化，每個領(lǐng)域的讀者均可在自己專業(yè)的眾多書刊雜志上找到關(guān)于NMR 在特定領(lǐng)域中的新應(yīng)用，此處只能擇其一二，以說明其應(yīng)用潛力。
（1）生物化學(xué)和活體研究
NMR 不僅可研究殘基不多的糖類和核酸，研究膚和蛋白的相互作用和鍵合，多維NMR 已可研究殘基多于150 個的蛋白的結(jié)構(gòu)，揭開了基質(zhì)和酶相互作用的機(jī)制。也可研究蛋白的氮基酸序列，蛋白的折迭（protein folding ) ，金屬鍵聯(lián)（metal binding）。液體2DNMR 及四極弛豫用于研究肌紅蛋白中血紅素的流動性，15N NMR 用于研究蛋白骨架的動態(tài)性能。
1H NMR 可用來檢測人體和動物的各種體液、血、尿、羊水、腦脊髓等，雖然還不能取代標(biāo)準(zhǔn)的臨床化學(xué)分析，但對研究藥物代謝和毒物效果極為有用�；铙w中的選擇成像譜學(xué)( image-selected in-vivo spectroscopy 1515）和深度分辨表面線圈譜學(xué)（depth resolved surface coil spectroscopy DRESS）可獲得四維化學(xué)信息。
NMR 已進(jìn)人臨床應(yīng)用的新紀(jì)元，特別是在心臟和大腦的疾病方面。除1H 外，13C、19F 、特別是31PNMR 可用于代謝途徑的研究，檢測活體中瘤對化學(xué)療法藥劑的響應(yīng)，測定瘤位藥物的實(shí)際濃度�？拱┧幣c核酸的相互作用也是研究熱門。
（2）表面化學(xué)和催化劑
雖然NMR 靈敏度比其它表面儀器低，但由于射頻很容易滲入催化劑，可獲得NMR 信號的有效面積很大，因此，現(xiàn)代高靈敏和固體NMR 有可能來用檢測催化劑本身和吸附分子。多維固體NMR 已揭示催化劑的結(jié)構(gòu)，在探頭中模擬高溫催化反應(yīng)可了解反應(yīng)機(jī)理，MAS 實(shí)驗可了解沸石和磷酸鋁分子篩的骨架結(jié)構(gòu)，采用固體DOR ( Double rotation ，雙旋轉(zhuǎn)-樣品同時繞兩個軸旋轉(zhuǎn)）和DAS ( dynamic-angle spinning ，變角旋轉(zhuǎn)-樣品依次繞兩個不同的“魔角”旋轉(zhuǎn)）技術(shù)可獲得催化劑中的四極核的高分辨譜。低溫NMR 的靈敏度高，對簇、催化劑及其它表面現(xiàn)象的研究將極為有利。DNP ( dynemic nuclear polarization ，動態(tài)核極化）技術(shù)將特別適于研究自由基催化劑。
（3）地球和環(huán)境科學(xué)
NMR 技術(shù)也開始向地球和環(huán)境科學(xué)進(jìn)軍。固體NMR 用來研究煤的組分及生成，巖石及礦物中的溶解水等。固體NMR 也已用于木質(zhì)素及其壓縮率和細(xì)胞壁組成的研究，微成像技術(shù)可檢測木材的木節(jié)和裂縫，也可用來研究植物中水的傳送及蒸發(fā)。多核NMR 用于研究土壤的成分及土壤中重金屬毒化土壤的過程。
業(yè)務(wù)：