核磁共振（NMR）简介

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核磁共振（NMR）是一种极为强大且在化学结构解析中广泛应用的技术，自1945年被发现以来（Bloch, 1946），它已成为一种必不可少的工具。作为一种非侵入性和非破坏性的分析手段，NMR在生物学、化学、医学、药学等多个领域发挥着关键作用，能够深入探究各种有机分子、生物分子和组织的结构与性质。
NMR技术主要针对那些具有奇数个质子和/或中子的原子核，这些原子核在分子中会产生整体自旋效应。其基本原理是基于这些原子核在外加磁场作用下对电磁辐射的吸收和再发射过程（Rhodes, 2017）。在没有外加磁场的情况下，原子核的自旋取向是随机无序的；然而，一旦施加磁场，自旋就会有序地排列，要么与磁场方向一致，要么相反，分别对应于较低或较高的能量状态。通过检测原子核在两种能量状态之间跃迁时所吸收的能量，我们可以将其转换为NMR谱图，从而获取分子结构的详细信息。

2-甲基吲哚在重水DMSO（DMSO-d6）中的1H-NMR谱图NMR谱图中获取的信息
目前，NMR是检测和分析1H、13C、15N、19F和31P等核素的最有力工具之一，其中质子NMR（1H-NMR）和碳NMR（13C-NMR）应用最为广泛。 样品经过NMR分析后，所得信息会以谱图的形式呈现，其中蕴含着丰富的分子结构信息：

• 化学位移：这一参数受分子或样品中环境的影响，能够提供关于原子团组成的详细信息。信号在谱图中的具体位置取决于分子受电负性原子影响的程度（去屏蔽效应）以及由π键产生的额外磁场（各向异性）（Jameson, 1996）。例如，在1H-NMR谱图中，不同类型的氢原子（如甲基、亚甲基、芳香氢等）会因其所处化学环境的不同而呈现出不同的化学位移。
  
• 自旋-自旋耦合：某些原子的自旋之间存在空间相互作用，这种相互作用通过耦合常数J来量化，为我们提供了关于邻近原子的信息。例如，在1H-NMR谱图中，相邻氢原子之间的耦合会导致谱峰分裂，通过分析分裂模式和耦合常数，可以推断出氢原子的连接关系和空间位置。
  
• 弛豫时间：原子核在外加磁场作用下被激发后，会逐渐返回到初始状态。弛豫时间这一参数测量的是从激发态回到平衡分布所需的时间，它能够为我们提供关于分子动力学的重要信息（Rhodes, 2017）。例如，分子的旋转运动会影响弛豫时间，从而反映出分子的大小、形状和运动状态。
  
• 信号强度：NMR谱图中显示出具有一定强度的谱线，这作为定量参数，不仅用于确定分子结构，还用于确定混合物中各组分的比例或比率。摩尔浓度与信号强度直接成正比，因此通过测量信号强度，我们可以计算出样品中各组分的浓度。