विकास और परमाणु चुंबकीय अनुनाद के सिद्धांत

सबसे पहले, एक संक्षिप्त इतिहास का विकास। पहला चरण: 1945 से 1951 तक, परमाणु चुंबकीय अनुनाद का आविष्कार और अवधि का सैद्धांतिक और प्रायोगिक आधार रखना: बलोच (स्टैनफोर्ड यूनिवर्सिटी, वाटर प्रोटॉन सिग्नल में मनाया गया) और पुरसेल (हार्वर्ड यूनिवर्सिटी, पैराफिन प्रोटॉन सिग्नल में देखा गया) नोबेल बोनस प्राप्त किया। दूसरा चरण: विकास की अवधि के लिए 1951 से 1960, रसायनज्ञों और जीवविज्ञानियों द्वारा इसकी भूमिका, कई महत्वपूर्ण समस्याओं को हल करने के लिए मान्यता प्राप्त। 1953 पहले 30 मेगाहर्ट्ज परमाणु चुंबकीय अनुनाद स्पेक्ट्रोमीटर में दिखाई दिया; 1958 और 60MHz के उद्भव में, 100MHz उपकरण। 1950 के दशक के मध्य में, 1H-NMR, 19F-NMR और 31P-NMR को विकसित किया गया था। तीसरा चरण: 60 से 70 वर्ष, NMR प्रौद्योगिकी लीप अवधि। पल्स फूरियर परिवर्तन प्रौद्योगिकी संवेदनशीलता और संकल्प में सुधार करने के लिए, नियमित रूप से 13C परमाणु मापा जा सकता है; दोहरी आवृत्ति और बहु आवृत्ति अनुनाद प्रौद्योगिकी; चौथा चरण: 1970 के दशक के अंत में सिद्धांत और प्रौद्योगिकी विकास परिपक्व। 1200, 300, 500 मेगाहर्ट्ज और 600 मेगाहर्ट्ज सुपरकंडक्टिंग एनएमआर स्पेक्ट्रोमीटर; 2; विभिन्न प्रकार के पल्स श्रृंखला के अनुप्रयोग ने महत्वपूर्ण बना दिया; विकास; 3, 2 डी-एनएमआर दिखाई दिया; 4; मल्टी-कोर रिसर्च, सभी चुंबकीय कोर पर लागू किया जा सकता है; 5, "परमाणु चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग प्रौद्योगिकी" और अन्य नई शाखा विषयों रहे हैं। मुख्य उद्देश्य: 1। निर्धारण और संरचना की पुष्टि, और कभी-कभी कॉन्फ़िगरेशन, conformation2 निर्धारित कर सकते हैं। यौगिक शुद्धता निरीक्षण, थिनर की संवेदनशीलता, पेपर क्रोमैटोग्राफी उच्च 3। मिश्रण विश्लेषण, जैसे कि मुख्य संकेत ओवरलैप नहीं होता है, बिना जुदाई मिश्रण के अनुपात को निर्धारित कर सकता है ।4। प्रोटॉन एक्सचेंज, एक एकल बंधन का रोटेशन, अंगूठी का परिवर्तन और प्रकल्पन 1 की गति में अन्य रासायनिक परिवर्तन। सभी तत्वों के समस्थानिकों के नाभिक के स्पिन के बारे में, नाभिक के लगभग आधे में स्पिन गति होती है। ये स्पिन नाभिक परमाणु चुंबकीय अनुनाद की वस्तु हैं। स्पिन क्वांटम: नाभिक की स्पिन गति का वर्णन करने वाली क्वांटम संख्याओं की संख्या, जो एक पूर्णांक, एक आधा पूर्णांक या एक शून्य हो सकती है। कार्बनिक यौगिक संरचना तत्वों में C, H, O, N सबसे महत्वपूर्ण तत्व है। इसके आइसोटोप में, 12C, 16O गैर-चुंबकीय होते हैं और इसलिए परमाणु चुंबकीय अनुनाद से नहीं गुजरते हैं। 1 एच की प्राकृतिक बहुतायत, मजबूत चुंबकीय, निर्धारित करना आसान है, इसलिए एनएमआर अध्ययन मुख्य रूप से प्रोटॉन के लिए था। 13C बहुतायत छोटा है, केवल 12C 1.1%, और संकेत संवेदनशीलता 1/64 प्राप्त करने के लिए केवल एक प्रोटॉन है। तो 1H की केवल 1/6000 की कुल संवेदनशीलता, निर्धारित करना अधिक कठिन है। लेकिन पिछले 30 वर्षों में, परमाणु चुंबकीय अनुनाद साधन में बहुत सुधार हुआ है, इसे कुछ ही समय में 13C स्पेक्ट्रम में मापा जा सकता है, और अधिक जानकारी दी जा सकती है, NMR का मुख्य साधन बन गया है। 1H, 19F, बड़े, मजबूत चुंबकीय और गोलाकार के परमाणु प्रभारी वितरण की 31P प्राकृतिक बहुतायत, सबसे आसान निर्धारण करने के लिए ।2। नाभिकीय चुंबकीय अनुनाद घटनाएँ: पूर्व-गति: एक निश्चित चुम्बकीय क्षण के साथ घूमना बाहरी चुम्बकीय क्षेत्र H0 की क्रिया के तहत, यह कोर गतिज गति के लिए कोण बनाएगा: पूर्वसमी गतिज गति है, जो H0 (बाहरी चुंबकीय क्षेत्र शक्ति) के समानुपाती है। बाहरी चुंबकीय क्षेत्र अभिविन्यास में स्पिन परमाणु: कोई बाहरी चुंबकीय क्षेत्र नहीं है, स्पिन चुंबकीय अभिविन्यास अराजक है। चुंबकीय कोर बाहरी चुंबकीय क्षेत्र H0 में है, (2I + 1) अभिविन्यास के साथ। बाहरी चुंबकीय क्षेत्र में चुंबकीय कोर की स्पिन गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र में जाइरोस्कोप की पूर्व स्थिति (उच्चारण, स्विंग) के अनुरूप हो सकती है। परमाणु चुंबकीय अनुनाद की स्थिति। चुंबकीय अनुनाद चुंबकीय क्षेत्र में चुंबकीय नाभिक, बाहरी चुंबकीय क्षेत्र होना चाहिए और आरएफ चुंबकीय क्षेत्र। RF चुंबकीय क्षेत्र की आवृत्ति स्पिन नाभिक की पूर्ववर्ती आवृत्ति के बराबर होती है, और प्रतिध्वनि निम्न ऊर्जा अवस्था से उच्च ऊर्जा अवस्था तक होती है। परमाणु चुंबकीय अनुनाद घटना: बाहरी चुंबकीय क्षेत्र H0 की ऊर्ध्वाधर दिशा में। एक घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र H1 को प्रीकेशन नाभिक पर लागू किया जाता है। यदि H1 की घूर्णी आवृत्ति नाभिक की घूर्णी पूर्वकालिक आवृत्ति के बराबर होती है, तो पूर्वगामी नाभिक H1 से ऊर्जा को अवशोषित कर सकता है और निम्न ऊर्जा राज्य से उच्च ऊर्जा राज्य परमाणु चुंबकीय अनुनाद में परिवर्तित हो सकता है ।3। संतृप्ति और विश्राम कम ऊर्जा परमाणु उच्च ऊर्जा परमाणु से केवल 0.001% अधिक है। इसलिए, कम ऊर्जा राज्य कोर हमेशा उच्च ऊर्जा परमाणु से अधिक होती है, क्योंकि इस तरह के एक छोटे से अधिशेष, इसलिए विद्युत चुंबकीय तरंगों के अवशोषण का निरीक्षण कर सकते हैं। यदि विद्युत चुम्बकीय तरंगों के परमाणु निरंतर अवशोषण, मूल कम ऊर्जा स्थिति धीरे-धीरे कम हो जाती है, तो अवशोषण सिग्नल की तीव्रता कमजोर हो जाएगी, और अंततः पूरी तरह से गायब हो जाएगी, इस घटना को संतृप्ति कहा जाता है। जब संतृप्ति होती है, तो दो स्पिन राज्यों में कोर की संख्या बिल्कुल समान होती है। बाहरी चुंबकीय क्षेत्र में, कम ऊर्जा वाले नाभिक आम तौर पर उच्च-ऊर्जा राज्य की तुलना में अधिक परमाणु होते हैं, विद्युत चुम्बकीय तरंग ऊर्जा को अवशोषित करते हैं और ऊर्जा के विभिन्न तंत्रों द्वारा कोर के उच्च-ऊर्जा वाले राज्य में चले जाते हैं, और मूल कम ऊर्जा की स्थिति में लौटें, इस प्रक्रिया को विश्राम कहा जाता है ।4। शील्ड प्रभाव - रासायनिक शिथिलता की आदर्श स्थिति अनुनाद के लिए पृथक, नंगे नाभिक, --E = (एच / 2γ) π · एच; कुछ निश्चित H0 के तहत, एक नाभिक में केवल एक ΔEΔE = E बाहर होता है। केवल νEly केवल आवृत्ति का अवशोषण होता है ν = H35 = 2.3500 के रूप में टी, 100 मेगाहर्ट्ज की 1H अवशोषण आवृत्ति, 25.2 मेगाहर्ट्ज वास्तविक कोर का 13C अवशोषण आवृत्ति: इलेक्ट्रॉन के बाहर परिरक्षण परमाणु (अलग नहीं, उजागर नहीं) यौगिकों में: अंतर रासायनिक बंधन (भूमिका) रासायनिक बांड, हाइड्रोजन बांड जैसे अलग-अलग होते हैं। , इलेक्ट्रोस्टैटिक इंटरैक्शन, इंटरमॉलिक्युलर फोर्सइमेजाइन: H0 = 2.3500 T में, ढाल के बाहरी इलेक्ट्रॉनों के कारण, परमाणु स्थिति में, वास्तविक चुंबकीय क्षेत्र 2.3500 TResonance की आवृत्ति की तुलना में थोड़ा छोटा है जो 100 मेगाहर्ट्ज से अधिक है? 1H 0 से 10 है, और 13C 0 से 250 है। हाइड्रोजन के नाभिक के बाहर इलेक्ट्रॉन होते हैं, और वे चुंबकीय क्षेत्र की चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं को पीछे हटा देते हैं। नाभिक के लिए, आसपास के इलेक्ट्रॉनों को ढाल दिया जाता है (परिरक्षण) प्रभाव। कोर के चारों ओर इलेक्ट्रॉन बादल का घनत्व जितना अधिक होता है, उतना ही अधिक परिरक्षण प्रभाव होता है, चुंबकीय क्षेत्र की ताकत में इसके अनुरूप वृद्धि होती है। नाभिक के चारों ओर इलेक्ट्रॉन क्लाउड घनत्व जुड़े समूहों से प्रभावित होता है, इसलिए विभिन्न रासायनिक वातावरणों के नाभिक, वे अलग-अलग परिरक्षण प्रभावों से पीड़ित होते हैं, उनके परमाणु चुंबकीय अनुनाद संकेत भी विभिन्न स्थानों में दिखाई देते हैं। यदि उपकरण 60MHz के साथ मापा जाता है 100 मेगाहर्ट्ज उपकरण, कार्बनिक यौगिक प्रोटॉन की विद्युत चुम्बकीय तरंग आवृत्ति लगभग 1000 हर्ट्ज या 1700 हर्ट्ज है। संरचना का निर्धारण करने में, सही गुंजयमान आवृत्ति को निर्धारित करने की आवश्यकता होती है, अक्सर रिश्तेदार आवृत्ति निर्धारित करने के लिए मानक के रूप में उपयुक्त यौगिक के साथ, आमतौर पर कई हर्ट्ज सटीकता की आवश्यकता होती है। मानक यौगिक के गुंजयमान आवृत्ति और एक प्रोटॉन के गुंजयमान आवृत्ति के बीच अंतर को रासायनिक शिफ्ट कहा जाता है ।5। H NMR स्पेक्ट्रोस्कोपी जानकारी। संकेतों की संख्या: कितने विभिन्न प्रकार के प्रोटॉन अणु में मौजूद हैं। सिग्नल की स्थिति: प्रत्येक प्रोटॉन का इलेक्ट्रॉनिक वातावरण, रासायनिक पारी। सिग्नल की तीव्रता: प्रत्येक प्रोटॉन की संख्या या संख्या: कितनी विभिन्न प्रोटॉन मौजूद हैं। कार्बनिक यौगिकों के सामान्य प्रकारों की रासायनिक पारी। प्रभावकारक संयुग्म प्रभाव। संयुग्मन प्रभाव कमजोर है या प्रोटॉन परिरक्षण द्वारा बढ़ाया जाता है, जो ③ इलेक्ट्रॉनों एनिसोट्रोपिक प्रभाव के विस्थापन के कारण होता है। पी-इलेक्ट्रॉनों के संबंध में एच की रासायनिक पारी को समझाना मुश्किल है। , और इलेक्ट्र्रोनगेटिविटी एच कुंजी प्रभावकार, 0.5-5 में आरएनएच 2, 4-7 में अरोह, परिवर्तन की सीमा, कई कारकों के प्रभाव की व्याख्या करना मुश्किल है; तापमान, विलायक, एकाग्रता के साथ हाइड्रोजन संबंध काफी बदल जाता है, आप हाइड्रोजन बांड से संबंधित संरचना और परिवर्तनों को समझ सकते हैं। विलायक प्रभावबेंजीन DMF के साथ एक जटिल बनाता है। बेंजीन रिंग का इलेक्ट्रॉन बादल डीएमएफ के सकारात्मक पक्ष को आकर्षित करता है, नकारात्मक पक्ष को खारिज करता है। α मिथाइल परिरक्षण क्षेत्र में है, अनुनाद उच्च क्षेत्र में जाता है; और, मिथाइल मास्किंग क्षेत्र में है, अनुनाद अवशोषण निम्न क्षेत्र में जाता है, और इसका परिणाम यह है कि दो अवशोषण शिखर स्थान परस्पर जुड़े होते हैं।
स्रोत: मेयौ कार्बाइड