Основные принципы магнитного резонанса

В органической химии в настоящее время наиболее широко применяется ядерный магнитный резонанс на протонах — протонный магнитный резонанс — ПМР. В дальнейшем изложение ограничивается разбором основных принципов использования спектров протонного магнитного резонанса. [c.97]

Другие методы основаны на магнитных свойствах неспаренных электронов. Измерение парамагнитной восприимчивости являлось долгое время наиболее ценным методом анализа, пригодным для изучения свободных радикалов, но этот метод далеко превзойден спектральным методом электронного парамагнитного резонанса (ЭПР), применимого для изучения даже корот-козкивущих радикалов в весьма малых концентрацях. Основные принципы, лежащие в основе этого метода, очень близки принципам ЯМР-спектроскопии, хотя ЭПР-спектры наблюдают при гораздо более высоких частотах, уже непосредственно в области радиочастот. Важными моментами являются следующие. Во-первых, интенсивность поглощения пропорциональна концентрации свободного радикала, что позволяет оценивать эту величину. Во-вторых, в спектре поглощения наблюдается сверхтонкая структура, появляющаяся за счет взаимодействия неспаренного электрона со спинами соседних ядер. Если ядро имеет спиновое число /, то мультиплетность линий за счет взаимодействия будет определяться формулой 21 1), причем интенсивность всех линий будет одинаковой. Конечно, интенсивности могут увеличиваться, если электрон взаимодействует с двумя или более идентичными ядрами, как происходит с делокализованным электроном в[метильном радикале (ср. с взаимодействием спинов в ЯМР-спектрах). Для этой частицы в спектре имеется квадруплет с интенсивностями 1 3 3 1. Спектр интересного циклогептатриенил-радикала С7Н7- содержит восемь линий, расположенных на равных расстояниях друг от друга и указывающих на взаимодействие электрона с семью эквивалентными атомами водорода, что свидетельствует о равномерном распределении электрона по кольцу. В общем случае, если взаимодействие (в гауссах) равно С, то степень локализации электрона в поле ядра, осуществляющего это взаимодействие, определяется величиной С/500. Для метильного радикала С равно примерно 23 Гс (2,3-10 Т), и, следовательно, электрон проводит V2o часть своего времени в поле каждого из ядер водорода, что указывает на довольно большую степень электронной делокализации. [c.177]

Рассмотреть основные принципы важнейших методов молекулярной спектроскопии спектроскопии в ультрафиолетовой (УФ) и видимой областях, инфракрасной (ИК) спектроскопии и спектроскопии комбинационного рассеяния (КР, или рамановской спектроскопии), спектроскопии ядерного магнитного резонанса (ЯМР) на ядрах и масс-спектрометрических методов. [c.146]

Основные принципы магнитного резонанса [c.13]

Принцип магнитного резонанса лежит в основе различных экспериментальных методов исследования твердого тела. Основные принципы магнитного резонанса являются общими для твердых тел и молекул. Если поместить ансамбль частиц, имеющих магнитный момент, в магнитное поле, энергетические уровни ядер и электронов в соответствии с эффектом Зеемана расщепятся на несколько подуровней. При поглощении энергии электромагнитного поля происходят переходы между этими подуровнями, а за счет процесса релаксации достигается равновесная заселенность спиновых подуровней. [c.82]

Ядерный магнитный и электронный парамагнитный резонанс имеют много общего. Последний подробно рассмотрен в гл. V. Поэтому ниже лишь кратко описана суть ЯМР. При этом основное внимание уделено явлениям, специфичным для ядерного магнитного резонанса. Подробное изложение принципов ЯМР можно найти в специальной литературе, приведенной в конце текста. [c.115]

Учебное пособие, в котором изложены принципы и практика применения трех основных спектроскопических методов, широко используемых в органической химии ядер-ного магнитного резонанса, ультрафиолетовой и инфракрасной спектроскопии. Большое достоинство данной книги состоит в том, что в ней рассматривается совместное применение всех трех спектроскопических методов для установления структуры органических соединений, чего нет ни в одной известной монографии в этой области. Приведены многочисленные примеры с подробным разъяснением спектров. [c.4]

Основные принципы спектров ядерного магнитного резонанса совпадают с принципами электронного парамагнитного резонанса (раздел 5-4), но при этом рассматриваются не спины неспаренных электронов, а спины ядер. Поскольку ядра гораздо тяжелее электронов, переходы при наличии полей данной напряженности появляются при гораздо меньших частотах большая часть переходов в спектрах протонного магнитного резонанса наблюдается в области около 40 мгц в поле напряженностью 10 000 гс. [c.104]

Основным принципом метода ион-циклотронного резонанса 19] является хорошо известное циклотронное движение, которое разгоняет ионы в плоскости, перпендикулярной к магнитному полю с угловой частотой [c.350]

Основной принцип электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) тот же, что и в случае протонного магнитного резонанса. Отличие обусловлено лишь тем, что магнитный момент электрона гораздо больше магнитного момента протона. К этому явлению применимо то же уравнение = hv, причем оно показывает, что для [c.360]

Сказанное выше по существу предопределяет принципы устройства спектрометров ядерного магнитного резонанса. Прибор состоит из трех основных частей магнита, создающего однородное поле высокой напряженности Яо, стабильного генератора для создания высокочастотного переменного магнитного поля с частотой Уо (см. уравнение 1-4) и радиотехнического устройства, позволяющего детектировать поглощение образцом энергии высокочастотного излучения (рис. 1-2). Для получения спектра ядерного магнитного резонанса производится развертка магнитного поля прибора или частоты генератора. Практически случаи развертки по полю осуществляются таким образом, что при постоянной частоте генератора устанавливается магнитное поле, напряженностью несколько меньшей, чем требуется для резонанса, [c.9]

Основные научные работы посвящены изучению физическими методами структуры пептидно-белковых веществ в растворах. Разработал общие принципы применения спектроскопии ядерного магнитного резонанса высокого разрешения для конформационного анализа пептидов (1966—1976) и установил стереохимические зависимости констант спин-спинового взаимодействия протонов (1969), ядер С и в пептидах (1972— [c.91]

Явление ядерного магнитного резонанса обсуждается в одной из глав второго тома данной серии предполагается, что читатели знакомы с основными принципами этого метода. [c.493]

Предполагается, что читатель знаком с основными принципами ЯМР (в качестве хорошего введения в область ЯМР можно рекомендовать книги 17, 81). Существенная особенность ЯМР состоит в том, что в этом методе наблюдают переходы между состояниями, которые лишь незначительно отличаются по энергии и потому в соответствии с законом распределения Больцмана заселены почти одинаково. Отсюда вытекают два важных следствия. Первое следствие состоит в том, то для наблюдения ЯМР в системе должно содержаться сравнительно большое число ядер, за которыми ведется наблюдение. Другими словами, этот метод малочувствительный. Например, самая низкая концентрация протонов, пригодная для регистрации спектров протонного магнитного резонанса, имеет порядок миллимолей, причем резонанс на протонах — наиболее чувствительный из всех других видов ЯМР. Как видно из данных табл. 28, для наблюдения резонанса на других ядрах требуются еще более высокие концентрации. В результате опыты по ЯМР с биологическим материалом приходится проводить при концентрациях, превышающих желательные по иным соображениям. [c.376]

Радиоспектроскопия, и, в частности, ядерный магнитный резонанс (ЯМР), является весьма эффективным методом, широко применяемым в химии и физике полимеров. Основные принципы ЯМР и детальный обзор полученных до 1965 г. результатов приведены в монографии За время, прошедшее после появления этой монографии, применение метода ЯМР нри изучении полимеров продолжало быстро развиваться. Только за 1966 г. было опубликовано более 160 статей. Основные направления работ остались прежними изучение структуры полимеров, молекулярного движения в них и химических превраш ений высокомолекулярных веществ. [c.386]

Ядерный магнитный резонанс (ЯМР), введенный в химическую практику в 1950 г., в настоящее время стал одним из наиболее распространенных и эффективных методов решения химических проблем. В настоящей задаче дается лишь краткое изложение основных принципов ЯМР для дальнейшего изучения читателю можно рекомендовать несколько великолепных работ [1]. [c.127]

В настоящее время это наилучшая книга по магнитному резонансу, которую следует рекомендовать студенту или молодому специалисту, начинающему работать в области приложения методов электронного и ядерного магнитного резонанса. Роль этих методов в современной химии огромна. Авторы книги — известные английские ученые, работающие в Кембриджском университете,— четко изложили основные принципы ЭПР и ЯМР и иллюстрировали возможности этих методов многочисленными примерами. К каждой главе даны задачи, упражнения и дополнительная литература. [c.4]

Помимо колебательных водородная связь достаточно ярко проявляется также в электронных спектрах поглощения и флуоресценции, а также в спектрах магнитного резонанса. Существенно при этом, что теоретический анализ этого явления в области электронной спектроскопии требует учета принципа Франка—Кондона, имеющего и в этом случае весьма важное значение. Одним из основных экспериментальных критериев, свидетельствующих о появлении водородной связи в системе и вытекающих из принципа Франка—Кондона, служит резкое возрастание стоксовского сдвига спектра флуоресценции по отношению к спектру поглощения (см. 9.4). Кроме того, довольно часто внутримолекулярная водородная связь увеличивает люминесцентную способность вещества, приводя к повышению [c.107]

ЭПР является основным методом изучения реакций, приводящих к образованию радикалов [182, 401, 625, 651]. ЭПР — это явление магнитного резонанса в микроволновом диапазоне, базирующееся на тех же принципах, что и ЯМР на микроволновых частотах (например, 9,4 ГГц). Поглощение энергии в микроволновой области может быть вызвано переходом неспаренных электронов с одного энергетического уровня на другой. Магнитный момент ц. свободного электрона равен [c.123]

Спектроскопия ядерного магнитного резонанса (ЯМР) весьма эффективна при идентификации функциональных групп, в особенности при выяснении структуры сложных молекул. Однако приборы с высоким разрешением очень дороги, а расшифровка спектров ЯМР требует более глубокого знания теории и лучших практических навыков, чем в случае применения ИК- и УФ-спек-троскопии. Здесь будут лишь кратко обсуждены основные принципы метода. [c.276]

Принцип проведения ЯМР-эксперимента можно объяснить исходя из представлений об условии резонанса, а также о поперечной и продольной релаксации, что в свою очередь способствует разработке специального аппарата, используемого для описания эксперимента. Эти сведения достаточны также и для того, чтобы иметь возможность описания принципов ЯМР-томографии, пространственное разрешение которой определяется величиной градиентов магнитного поля, а разрешение по контрасту - различиями в значениях времен релаксации. ЯМР можно использовать также как аналитический метод, основываясь на том, что различные элементы и изотопы обладают различными резонансными частотами. Однако для успешного применения этого метода в химии и биохимии этой информации недостаточно. Только включение дополнительных физических взаимодействий, приводящих к расщеплению резонансных линий или к сдвигу соответствующих уровней энергии ядерного спина и соответствующих частот переходов, позволяет использовать ЯМР в качестве аналитического метода. В этом случае вместо одной резонансной линии для определенного изотопа получим в спектре несколько резонансных линий, положение которых в спектре связано со свойствами молекул. В дальнейшем обсудим основные типы указанных выше физических взаимодействий. [c.27]

Основные принципы магнитного резонанса можно понять в рамках классической физики при условии, что введены дополнительные предположения, отражающие квантовомеханические свойства системы, поэтому далее для описания резонансньтх явлений часто используется квазиклассическое приближение, благодаря его наглядности и простоте. [c.13]

Ядерный магнитный резонанс. Основные принципы ядерного магнитного резонанса (ЯМР) такие же, как ЭПР, а главное отличие состоит в том, что в эксперименте контролируется обращение магнитных моментов ядер. Каждое ядро характеризуется спиновым квантовым числом /, которое может принимать значения О, /2, /2, [c.250]

Таким образом, в английское издание включены основны физические принципы ЯМР-ФП — в гл. VII, а в гл. IX дан общее представление об экспериментальном его аспекте. Успе хи, достигнутые в области углеродного магнитного резонанс в результате использования метода ФП, обусловили такж переработку гл. X. Наконец, в гл. IX были также включен краткие общие сведения о новых достижениях в области ЯМ твердых тел и ЯМР-интроскопии. Могло показаться желател ным включение сведений о ЯМР других ядер, таких, как 81 и им подобных, поскольку в последнее время исследовани в этих областях развиваются очень активно. Однако этого нел1 зя сделать в книге ограниченного объема, носящей характе введения в ЯМР. Она должна концентрировать внимание н тех ядрах, которые наиболее широко используются в исслед( ваниях ЯМР. Еще одно изменение по сравнению с первым и данием состоит в том, что система физических единиц СИ был принята повсеместно в книге. [c.8]

Переход в сильные магнитные поля и соответствующее повышение частоты регистрации (<о) в спектрометрах магнитного резонанса в принципе должны приводить к улучшению основных характеристик чувствительности и разрешающей способности. Так, в спектрометрах ЭПР чувствительность оказывается пропорциональной <и , где а принимает значение от —1/2 до —9/2 в зависимости от условий регистрации [1]. Из условия л4агнитого резонанса (о=-(Н видно, что для центров различной природы, отличающихся величиной гиромагнитного отношения, значения резонансных полей при фиксированной частоте отличаются тем сильнее, чем больше зта частота. [c.175]

Данные, приведенные в табл. 7-1, показывают, что исследование определенных ядер в соединениях, выделенных методом газовой хроматографии, практически неосуществимо. Возмонсность такого исследования зависит от двух факторов чувствительности спектроскопии ЯМР для данного изотопа и содержания этого изотопа в используемой смеси изотопов. Оба эти фактора свидетельствуют против спектроскопии ЯМР на ядрах С , использующей содержание изотопа С в естественной смеси изотопов. (Наиболее распространенный изотоп С имеет спиновое квантовое число, равное нулю.) С помощью спектроскопии ЯМР наиболее просто анализировать ядро водорода (Н ), которое широко распространено в органических соединениях. В оставшейся части главы будет об-сунедаться только спектроскопия протонного магнитного резонанса, но важно понять, что обсуждаемые принципы в основном применимы для спектроскопии магнитного резонанса и на других ядрах [4]. Некоторые изотопы, приведенные в табл. 7-1, можно анализировать и в прямом соединении с газовой хроматографией. [c.296]

Предлагаемая читателю книга А. Керрингтона и Э. Мак-Лечлана представляет собой учебное пособие для химиков. Она написана на основе лекций, прочитанных для студентов химического факультета Кембриджского университета. Целью книги являлось четкое изложение основных принципов ЭПР и ЯМР и иллюстрация возможностей резонансных методов на конкретных примерах. Авторы сознательно подробно изложили принципы метода и свели обсуждение примеров к минимуму. Большой заслугой авторов является то, что они сумели изложить теоретические идеи строго, но довольно просто. В конце каждой главы имеется краткая библиография, в начале книги помещена таблица атомных и магнитных постоянных. В книге достаточно полно представлен математический аппарат. Ряд математических выкладок вынесен в приложения. К каждой главе приведены задачи для самостоятельного решения. По мере проработки отдельных глав читатель может обращаться к дополнительной литературе, в частности к учебнику Сликтера Основы теории магнитного резонанса (изд-во Мир , М., 1967), который более сложен и рассчитан на физиков, а также к другой рекомендованной авторами литературе. Специальные вопросы электронного резонанса более подробно рассмотрены в оригинальных монографиях Л. А. Блюменфельда, В. В. Воеводского и А. Г. Семенова [c.5]

Чтобы подробно осветить все вопросы, связанные с ЯМР и ЭПР и их применеш<ем в биологии, необходимо написать отдельную книгу. Поэтому мы ограничимся изложением лишь основных принципов и отдельных примеров применения данных методов. Мы надеемся, что рассмотренный материал послужит неплохим введением в обширный круг проблем использования методов магнитного резонанса в биологии. [c.129]

Спектроскопия ЯМР основана на измерении энергии, необходимой для изменения ориентации магнитных ядер в магнитном поле. Химически интересную информацию можно получить благодаря тому, что ядра атомов в различном химическом окружении оказываются, как правило, в различном магнитном окружении и входят в резонанс с излучением фиксированной частоты при различных величинах приложенного магнитного поля. Принцип метода приведен на рис. 9.8. Радиочастотный излучатель низкой мощности, работающий на заданной частоте (например, 40, 60 или 100 10 Гц), служит источником осциллирующего электромагнитного поля, прилагаемого к образцу, который находится в пробирке. Большой магнит создает магнитное поле известной напряженности (обычно до 10 ООО Гс), и условия резонанса достигаются наложением слабого переменного поля (например, 38 мГс) на основное, постоянное поле (например, 7000 Гс ). Изменения напряжения в приемной катушке в результате наложения слабого переменного поля можно усилить и вывести на осциллограф. [c.219]