核磁共振波譜學：原理、應用和實驗方法導論

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

第2章  NMR實驗方法介紹 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  場頻鎖定 045
2.3.4  譜儀勻場 046
2.4  NMR譜采樣參數(shù)設(shè)定 049
2.4.1  數(shù)據(jù)點數(shù) 051
2.4.2  譜寬 051
2.4.3  過濾器帶寬 053
2.4.4  采樣時間 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  過采樣和數(shù)字濾波 057
2.4.11  對X核去耦 058
2.4.12  典型NMR實驗 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  信號相位校正和基線平滑 065
2.6.2  零點參考 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  去耦器場強 073
思考題 074
參考文獻 074
拓展閱讀 075

第3章  化學位移 076
3.1  影響1H化學位移的因素 077
3.1.1  局域場 077
3.1.2  非局域場 079
3.2  1H的化學位移與結(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化學位移的經(jīng)驗計算程序 092
3.3  介質(zhì)和同位素效應 093
3.3.1  介質(zhì)效應 093
3.3.2  同位素效應 096
3.4  影響13C化學位移的因素 096
3.5  13C的化學位移與結(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化學位移的經(jīng)驗計算程序 105
3.6  1H和13C的化學位移表 106
思考題 110
思考題解答提示 118
參考文獻 120
拓展閱讀 121

第4章  耦合常數(shù) 123
4.1  一級譜和二級譜 124
4.2  化學等價和磁等價 125
4.3  耦合符號和耦合機制 130
4.4  1J耦合 132
4.5  2J耦合 134
4.6  3J耦合 137
4.7  長程耦合 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  二級譜 145
4.9.1  偽一級譜 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 162
拓展閱讀 163

第5章  高級一維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  弛豫時間測量 168
5.1.3  橫向弛豫 169
5.1.4  結(jié)構(gòu)差異影響 170
5.1.5  各向異性運動 170
5.1.6  局部運動 171
5.1.7  部分弛豫譜 171
5.1.8  四極弛豫 171
5.2  NMR時間尺度上的反應 173
5.2.1  受阻轉(zhuǎn)動 174
5.2.2  環(huán)翻轉(zhuǎn) 175
5.2.3  原子反轉(zhuǎn) 176
5.2.4  價鍵互變異構(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  多重共振實驗分類 183
5.3.4  偏共振去耦技術(shù) 183
5.4  核Overhauser效應（NOE效應） 185
5.4.1  起源 186
5.4.2  觀測 187
5.4.3  NOE差譜 189
5.4.4  應用 190
5.4.5  局限性 191
5.5  譜編輯技術(shù) 192
5.5.1  自旋-回波實驗 192
5.5.2  碳連接氫測試法 193
5.5.3  DEPT序列 196
5.6  靈敏度增強技術(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 220
拓展閱讀 221

第6章  二維NMR譜 224
6.1  通過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  通過空間或化學交換的質(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  脈沖場梯度 259
6.7  擴散序譜 263
6.8  2D譜方法總結(jié) 265
思考題 266
參考文獻 288
拓展閱讀 289

第7章  高級NMR實驗方法 291
7.1  一維技術(shù) 292
7.1.1  T1測量 292
7.1.2  13C譜編輯實驗 293
7.1.3  NOE實驗 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)實驗方法介紹 307
7.3.1  通過標量耦合的同核化學位移相關(guān)技術(shù) 308
7.3.2  通過標量耦合的直接異核化學位移相關(guān)技術(shù) 313
7.3.3  通過標量耦合的間接異核化學位移相關(guān)技術(shù) 317
7.3.4  偶極耦合的同核化學位移相關(guān)技術(shù) 323
7.3.5  1D和高級2D實驗技術(shù) 326
7.3.6  純位移-協(xié)方差NMR譜 342
參考文獻 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譜實驗 348
8.1.4  HSQC譜實驗 349
8.1.5  COSY譜實驗 350
8.1.6  HMBC譜實驗 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譜實驗 358
8.2  計算機輔助結(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 366

附錄B  布洛赫方程 369
參考文獻 374

附錄C  雙自旋體系的量子力學解釋 375

附錄D  三自旋和四自旋體系的二級譜圖分析 386

附錄E  弛豫 392

附錄F  積算符公式和相干級圖 398
參考文獻 409

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

索引 418