विकास और परमाणु चुंबकीय अनुनाद के सिद्धांत

सबसे पहले, एक संक्षिप्त इतिहास का विकासपहला चरण: 1945 से 1951, परमाणु चुंबकीय अनुनाद का आविष्कार और अवधि के सैद्धांतिक और प्रायोगिक आधार रखना: बलोच (स्टैनफोर्ड विश्वविद्यालय, जल प्रोटॉन संकेत में मनाया गया) और पर्सेल (हार्वर्ड विश्वविद्यालय, पैराफिन प्रोटॉन सिग्नल में मनाया गया) नोबेल बोनस प्राप्त किया। दूसरा चरण: 1951 से 1960 तक विकास अवधि के लिए, रसायनज्ञों और जीवविज्ञानियों द्वारा इसकी भूमिका को मान्यता दी गई, कई महत्वपूर्ण समस्याओं को हल करने के लिए। 1953 पहले 30MHz परमाणु चुंबकीय अनुनाद स्पेक्ट्रोमीटर में दिखाई दिया; 1958 और 60 मेगाहर्ट्ज, 100 मेगाहर्ट्ज उपकरण के उद्भव में। 1950 के दशक के मध्य में, 1H-NMR, 19F-NMR और 31P-NMR विकसित किए गए। तीसरा चरण: 60 से 70 वर्ष, NMR प्रौद्योगिकी छलांग 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। 1,200, 300, 500 मेगाहर्ट्ज और 600 मेगाहर्ट्ज सुपरकंडक्टिंग एनएमआर स्पेक्ट्रोमीटर; 2, आवेदन में विभिन्न प्रकार की पल्स श्रृंखला का अनुप्रयोग, महत्वपूर्ण बना दिया विकास; 3, 2 डी-एनएमआर दिखाई दिया; 4, मल्टी-कोर अनुसंधान, सभी चुंबकीय कोर पर लागू किया जा सकता है; 5, "परमाणु चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग तकनीक" और अन्य नई शाखा विषयों रहे हैं। दूसरा, मुख्य उद्देश्य: 1। संरचना का निर्धारण और पुष्टि, और कभी-कभी कॉन्फ़िगरेशन, संरचना 2 निर्धारित कर सकते हैं। यौगिक शुद्धता निरीक्षण, पतले की संवेदनशीलता, कागज क्रोमैटोग्राफी उच्च 3. मिश्रण विश्लेषण, जैसे कि मुख्य संकेत ओवरलैप नहीं होता है, अलगाव के बिना मिश्रण के अनुपात को निर्धारित कर सकता है।4। प्रोटॉन एक्सचेंज, सिंगल बॉन्ड का रोटेशन, रिंग का ट्रांसफॉर्मेशन और अन्य रासायनिक परिवर्तन अनुमान की गति में 1. नाभिक का चक्करसभी तत्वों के समस्थानिकों में से लगभग आधे नाभिक 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, आधा पूर्णांक या शून्य हो सकती है। कार्बनिक यौगिक संरचना तत्वों में, सी, एच, ओ, एन सबसे महत्वपूर्ण तत्व है। इसके समस्थानिकों में, 12C, 16O गैर-चुंबकीय हैं और इसलिए परमाणु चुंबकीय अनुनाद से नहीं गुजरते हैं। बड़े, मजबूत चुंबकीय, निर्धारित करने में आसान की 1H प्राकृतिक बहुतायत, इसलिए एनएमआर अध्ययन मुख्य रूप से प्रोटॉन के लिए था। 13C बहुतायत छोटा है, केवल 12C 1.1% है, और सिग्नल संवेदनशीलता केवल 1/64 प्राप्त करने के लिए एक प्रोटॉन है। तो 1H के केवल 1/6000 की कुल संवेदनशीलता, निर्धारित करना अधिक कठिन है। लेकिन पिछले 30 वर्षों में, परमाणु चुंबकीय अनुनाद उपकरण में काफी सुधार हुआ है, जिसे कम समय में 13C स्पेक्ट्रम में मापा जा सकता है, और अधिक जानकारी देना, NMR का मुख्य साधन बन गया है। 1H, 19F, 31P प्राकृतिक बहुतायत बड़े, मजबूत चुंबकीय, और गोलाकार के परमाणु चार्ज वितरण, निर्धारित करने के लिए सबसे आसान।2। परमाणु चुंबकीय अनुनाद घटना① पूर्वता: एक निश्चित चुंबकीय क्षण के साथ स्पिन बाहरी चुंबकीय क्षेत्र H0 की क्रिया के तहत, यह कोर गतिज गति के लिए कोण बनाएगा: पूर्वगामी गतिज वेग है, जो H0 (बाहरी चुंबकीय क्षेत्र की ताकत) के समानुपाती है।② बाहरी चुंबकीय क्षेत्र अभिविन्यास में स्पिन परमाणु: कोई बाहरी चुंबकीय क्षेत्र नहीं, स्पिन चुंबकीय अभिविन्यास अराजक है। चुंबकीय कोर बाहरी चुंबकीय क्षेत्र H0 में (2I + 1) अभिविन्यास के साथ है। बाहरी चुंबकीय क्षेत्र में चुंबकीय कोर का स्पिन गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र में जाइरोस्कोप के पूर्ववर्ती (उच्चारण, स्विंग) के अनुरूप हो सकता है। परमाणु चुंबकीय अनुनाद की स्थितियां चुंबकीय अनुनाद चुंबकीय क्षेत्र में चुंबकीय नाभिक, बाहरी चुंबकीय क्षेत्र होना चाहिए और आरएफ चुंबकीय क्षेत्र। आरएफ चुंबकीय क्षेत्र की आवृत्ति स्पिन नाभिक की पूर्ववर्ती आवृत्ति के बराबर होती है, और अनुनाद निम्न ऊर्जा राज्य से उच्च ऊर्जा राज्य तक होता है। परमाणु चुंबकीय अनुनाद घटना: बाहरी चुंबकीय क्षेत्र एच 0 की लंबवत दिशा में, एक घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र H1 को प्रीसेशन न्यूक्लियस पर लागू किया जाता है। यदि H1 की घूर्णी आवृत्ति नाभिक की घूर्णी पूर्वसरण आवृत्ति के बराबर है, तो पूर्वसरण नाभिक H1 से ऊर्जा को अवशोषित कर सकता है और निम्न ऊर्जा अवस्था से उच्च ऊर्जा अवस्था में संक्रमण परमाणु चुंबकीय अनुनाद।3। संतृप्ति और विश्रामनिम्न ऊर्जा परमाणु उच्च ऊर्जा परमाणु से केवल 0.001% अधिक है। इसलिए, कम ऊर्जा राज्य कोर हमेशा उच्च ऊर्जा परमाणु से अधिक होता है, क्योंकि इतना थोड़ा अधिशेष, विद्युत चुम्बकीय तरंगों के अवशोषण का निरीक्षण कर सकता है। यदि विद्युत चुम्बकीय तरंगों का परमाणु निरंतर अवशोषण, मूल कम ऊर्जा की स्थिति धीरे-धीरे कम हो जाती है, तो अवशोषण संकेत 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 नाभिक आमतौर पर उच्च-ऊर्जा राज्य की तुलना में अधिक परमाणु होते हैं, विद्युत चुम्बकीय तरंग ऊर्जा को अवशोषित करते हैं और कोर की उच्च-ऊर्जा अवस्था में माइग्रेट होते हैं जो ऊर्जा के विभिन्न तंत्रों द्वारा जारी किए जाएंगे, और मूल निम्न ऊर्जा अवस्था में वापस लौटें, इस प्रक्रिया को विश्राम कहा जाता है।4। शील्ड प्रभाव - रासायनिक बदलाव① अनुनाद की आदर्श स्थिति पृथक, नंगे नाभिक के लिए, ΔE = (h / 2π) γ · H; कुछ H0 के तहत, एक नाभिक में केवल एक ΔEΔE = E बाहर = hν केवल अवशोषण की एकमात्र आवृत्ति होती है जैसे H0 = 2.3500 टी, 100 मेगाहर्ट्ज की 1 एच अवशोषण आवृत्ति, 25.2 मेगाहर्ट्ज की 13 सी अवशोषण आवृत्ति② वास्तविक कोर: परिरक्षण घटना इलेक्ट्रॉन के बाहर परमाणु (अलग नहीं, उजागर नहीं) यौगिकों में: अंतर-परमाणु बंधन (भूमिका) अलग है, जैसे रासायनिक बंधन, हाइड्रोजन बांड , इलेक्ट्रोस्टैटिक इंटरैक्शन, इंटरमॉलिक्युलर फोर्स कल्पना करें: एच0 = 2.3500 टी में, ढाल के बाहरी इलेक्ट्रॉनों के कारण, परमाणु स्थिति में, वास्तविक चुंबकीय क्षेत्र 2.3500 से थोड़ा छोटा है ट्रेसोनेंस आवृत्ति 100 मेगाहर्ट्ज से थोड़ी अधिक हैयह कितना है? 1H 0 से 10 है, और 13C 0 से 250 है हाइड्रोजन नाभिक के बाहर इलेक्ट्रॉन होते हैं, और वे चुंबकीय क्षेत्र की चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं को पीछे हटाते हैं। नाभिक के लिए, आसपास के इलेक्ट्रॉनों परिरक्षित (परिरक्षण) प्रभाव होता है। कोर के चारों ओर इलेक्ट्रॉन बादल का घनत्व जितना अधिक होता है, परिरक्षण प्रभाव उतना ही अधिक होता है, चुंबकीय क्षेत्र की ताकत में इसी वृद्धि को गुंजयमान बनाने के लिए। नाभिक के चारों ओर इलेक्ट्रॉन बादल घनत्व जुड़े हुए समूहों से प्रभावित होता है, इसलिए विभिन्न रासायनिक वातावरण के नाभिक, वे विभिन्न परिरक्षण प्रभावों से पीड़ित होते हैं, उनके परमाणु चुंबकीय अनुनाद संकेत भी विभिन्न स्थानों पर दिखाई देते हैं। यदि उपकरण को 60 मेगाहर्ट्ज से मापा जाता है या 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 निर्धारित करने की आवश्यकता, अक्सर कई हर्ट्ज सटीकता की आवश्यकता होती है, आमतौर पर संबंधित आवृत्ति को निर्धारित करने के लिए मानक के रूप में उपयुक्त यौगिक के साथ। मानक यौगिक की गुंजयमान आवृत्ति और प्रोटॉन की गुंजयमान आवृत्ति के बीच के अंतर को रासायनिक बदलाव कहा जाता है।5। एच एनएमआर स्पेक्ट्रोस्कोपी जानकारी संकेतों की संख्या: अणु में कितने विभिन्न प्रकार के प्रोटॉन मौजूद हैं सिग्नल की स्थिति: प्रत्येक प्रोटॉन का इलेक्ट्रॉनिक वातावरण, रासायनिक बदलाव सिग्नल की तीव्रता: प्रत्येक प्रोटॉन की संख्या या संख्या विभाजित स्थिति: कितने विभिन्न प्रोटॉन मौजूद हैं सामान्य प्रकार के कार्बनिक यौगिकों की रासायनिक पारी① प्रेरित प्रभाव② संयुग्म प्रभावसंयुग्मन प्रभाव कमजोर है या इलेक्ट्रॉनों के विस्थापन के कारण प्रोटॉन परिरक्षण द्वारा बढ़ाया जाता है③ अनिसोट्रोपिक प्रभावपाई-इलेक्ट्रॉनों के संबंध में एच के रासायनिक बदलाव की व्याख्या करना मुश्किल है। , और इलेक्ट्रोनगेटिविटी की व्याख्या करना मुश्किल है: एच कुंजी प्रभाव आरओएच, आरएनएच 2 0.5-5 में, आरओएच 4-7 में, परिवर्तन की सीमा, कई कारकों का प्रभाव; तापमान, विलायक, एकाग्रता के साथ हाइड्रोजन बंधन महत्वपूर्ण रूप से बदलता है, आप संरचना और हाइड्रोजन बंधन से संबंधित परिवर्तनों को समझ सकते हैं। विलायक प्रभाव बेंजीन डीएमएफ के साथ एक जटिल बनाता है। बेंजीन रिंग का इलेक्ट्रॉन बादल नकारात्मक पक्ष को खारिज करते हुए डीएमएफ के सकारात्मक पक्ष को आकर्षित करता है। α मिथाइल परिरक्षण क्षेत्र में है, अनुनाद उच्च क्षेत्र में चला जाता है; और β मिथाइल मास्किंग क्षेत्र में है, अनुनाद अवशोषण निम्न क्षेत्र में चला जाता है, और इसका परिणाम यह होता है कि दो अवशोषण शिखर स्थान आपस में बदल जाते हैं।
स्रोत: मेयौ कार्बाइड