【清華大學】《有機化學及實驗》 精品課 P5 - 5. 2.1 學生報告+核磁共振氫譜

我們上課 今天是歷史時刻 我們爲課堂報告第一位同學來開始介紹 而且還有一個歷史時刻 是我們主持人也第一次閃亮燈 所以我們先熱烈歡迎主持人 各位老師 各位同學們 大家早上好 非常榮幸這一次能夠擔任趙旭同學的主持人 我是張宏雲 話不多說我們進入正題 認定一個夢想從此開始遠航 四十年間他眺望前輩的方向 步履維艱卻不曾彷徨 當他帶着百萬重獲新生的生命凱旋而歸時 世界記住了他的名字 古老的中醫藥文化幻發出了光芒 他就是青蒿素的發現者屠呦呦 衆所周知 青蒿素的發現 可以說是近年來中國有機化學領域中 一個非常重大的發現 而青蒿素也具有十分廣泛的用途 但想必在座的各位對青蒿素並不瞭解 或瞭解的不甚全面 那麼接下來將我們跟着趙旭同學的步伐 一起來了解一下青蒿素 有請趙旭 尊敬的老師 親愛的同學們你們好 我是化學二一班的趙旭 很高興能第一個爲大家做有機化學的課堂報告 今天我的課堂報告主題是 中國有機化學重要事件青蒿素 首先讓我們來看一個振奮人心的消息 在2011年的9月23日 我國的研究員屠呦呦女士 在美國紐約獲得了具有諾貝爾獎風向標志稱的 美國拉斯克獎 然後因爲她發現了青蒿素 一種治療瘧疾的藥物 在全球挽救了數百萬人的生命 這呢是中國科學家首次獲得拉斯克獎 也是我們中國有機化學的驕傲 青蒿素是從一種在我國南北方都很常見的小草 青蒿中所提取出來的 然後下面就讓我們來一起了解青蒿素 它是瘧疾的剋星 這裏是一些青蒿素的性質 我們可以看到它是無色真狀晶體 微苦 在丙酮乙酸等有機溶劑中易溶 然後在水中幾乎不溶 而且溶點是156到157度比較高 說明它的分子還是具有相當的穩定性的 然後這個是青蒿素的分子結構 我們可以看到這裏有一個過氧橋 也是它發揮藥效的核心部位 下面這個是幾乎齊全的青蒿素晶體 我們可以觀察一下它的性狀 然後對於瘧疾來說我們都很清楚 它是以週期性的冷熱發作爲最主要的特徵 它是一種惡性疾病 嚴重的話會使人喪失生命 僅在2010年 全世界就有65.5萬人死於瘧疾 然而人類同瘧疾的抗爭也從來沒有停止過 奎寧呢 它是最早用於治療瘧疾的特效藥 開始的時候是從金金大樹皮粉中提取 因此奎寧有兩個別稱 是金金大雙和金金大減 奎寧的全合成也是經歷了將近100年的時間 直到1944年 美國的合成大師伍德沃德和他的助手 才最終完成了奎寧的全合成 同樣是在1944年 另外一種治療瘧疾的新藥 氯喹也開始在臨牀上應用 奎寧和氯喹這兩者分子中都具有含氮雜緩的結構 這也是它們發揮藥效的核心部位 然而後來人們慢慢發現 奎寧和氯喹的藥效越來越不明顯 這是因爲很多虐人蟲對兩者產生了強烈的抗藥性 特別是在1965年的越南戰爭中 參戰的美日雙方都因爲瘧疾蒙受了重大的損失 中國應越南政府的緊急求助 開始以軍工項目的名義來研發抗虐新藥 後來女專家屠呦呦和她的助手擔負起了這項重任 當然屠呦呦她尋找抗虐新藥的任務也並非一帆風順 經過努力 她最終鎖定了中藥青蒿作爲研究對象 從青蒿中提取出的有效抗虐成分被稱爲青蒿素 經過臨牀實驗有很強的抗虐活性 1972年它的組成被最終確定 分子中沒有氮元素 這就說明青蒿素它是完全有別於奎寧和利奎的一種抗虐新藥 一年以後屠呦呦就研發出了青蒿素的第一個衍生物 雙氫青蒿素 它的藥效又比青蒿素提高了十倍 青蒿素在誕生以後陸續應用於全世界密集氾濫的地區 它的驚人的療效引起了全世界的矚目 在非洲它就被稱爲神藥 最有效的抗虐藥 現在世界上最常用的抗虐療法仍然是2001年 世界衛生組織向全世界推薦了以青蒿素爲基礎的聯合療法 這一療法已經挽救了數百萬人的生命 這充分說明了屠呦呦女士研發出的青蒿素 對人類健康做出了巨大的貢獻 最後我們再來看兩個青蒿素類藥物 左邊這個是蒿甲酶注射液 右邊是雙氫青蒿素開葵片 然後藥學家發現對青蒿素分子進行簡單的修飾 就可以大大提高其療效 目前臨牀上應用最廣的不是青蒿素 而是青蒿素的兩類衍生物 蒿甲酶和雙氫青蒿素 最後我們可以看到中國有機化學家有着輝煌的過去 希望我們跟隨着前輩的道路 努力學習科學文化知識 創造中國有機化學的新輝煌 謝謝大家 大家對剛纔趙旭同學所講的東西有沒有什麼疑問的 可以舉手來提問一下 這個有關於青蒿素的合成步驟 因爲我這個發研時間比較短 就沒有放進去 目前我們中國化學家也已經探索出了很多條全合成的路線 產力比較高 很高興能接受你這個建議 謝謝 這個應該還是從青蒿素它的藥理來分析的 關於這方面我當時沒有查更多的資料 既然沒有人在提問 那我就來做一下結束 趙旭同學對PPT其實是非常用心的 這個PPT實際上在假期間就已經做好了 可是在過去的一週裏 他還經常把它拿出來修改 我相信趙旭同學的真心大家都已經看到了 非常期待大家今後在有機化品的課堂報告中 能夠更加的精彩 謝謝大家 謝謝趙旭同學 謝謝我們的精彩主持人 謝謝大家的評論討論 非常好 我們實際上真的是開了一個好頭 就是課堂報告應該怎麼 課堂報告 太激動了 就連這個話筒 實際上是開了一個好頭 就大家知道了課堂報告應該怎麼講 主持應該怎麼主持 討論應該怎麼討論 很希望這樣子 我們以後做的這個課堂報告做的越來越好 實際上剛纔趙旭講的氫酵素這個工作 是對我們國家來講是一個很重要的工作 它的影響是很大的 當時做這個工作的人是非常非常多 就基本上全國的很多很多科研機構都在做 包括像後面提取以後像楊浩舟 該提的周圍院士來做很多合成 像非常多的科技組都參與進來了 是一個國家的一個需求 爲什麼是圖悠悠最後發現 實際上真的是千軍萬馬做這個工作 爲什麼圖悠悠發現 一個呢 她確實她的背景非常好 她一直做各種藥物分析 藥物裏面的有效成分的分析 這是第一點 第二點呢 我個人認爲圖悠悠 她是一個怎麼樣 她屬於一個符合性的人才 她不光化學學得好 她中文還學得好 不光中文學得好 古文還學得好 因爲氫酵素這個結構 在古籍裏面有介紹 一直在用 就是相當於是略解打百字 就基本上是拿氫酵來做那個 做藥的 但是大家就是這麼多人圍繞氫酵 又是煮又是熬又是炊又是打 就千錘百煉最後 也沒提出有效成分來 原因在什麼地方呢 就是圖悠悠看了古書 古書怎麼講呢 說氫酵一臥 就抓一臥以後 浸而過夜 就浸泡過夜以後 你再把它汁液來取出來 這什麼含義呢 就是你不要煮不要熬 她從這裏面得到一個啓示 說我不能 人家說又煮又熬 不能煮不能熬 所以她用一個沸點很低的容積 來提取 最後成功了 所以這是一個很重要的 所以有時候 說大家擴大點吃麪 這還是蠻有好處的 氫酵素的結構中間 實際上很重要一個結構 就是過氧的這個結構 過氧這個結構 剛纔是你提的 就是一個作用機理 是爲什麼能起這個作用和抗藥性 它基本上大家認爲 它的一個作用機制 就是這個過氧的橋斷裂 氫酵素是很少見的一個 含有過氧橋的一個穩定化合物 一般有這個結構不穩定 但是它一個環轉結構 它穩定了它這麼一個過氧橋 但是過氧橋也會斷裂 斷裂以後跟掠原蟲的蛋白質 結合了以後 那麼這樣子 它就起到了一個殺死 一個相應的 就是掠原蟲的作用 至於它沒有 抗藥性到現在還不是特別強的話 原因我還不是特清楚 因爲我現在不再做 藥物的抗藥性的工作 但是可能這個機理 對這個蛋白或者是 這些致病的這些病菌 它的逃逸性來講 可能不太容易逃逸 我估計可能是這個原因 好的 非常感謝 我覺得特別開心 在什麼地方呢 就是今天這個報告 不光準備得非常好 趙旭他講的時候 整個氣場 整個氣勢也非常好 因爲我經常去參加一些學術會議 他們學術會議的人 他們經常跟一些 國外一些同行接觸 他們就經常說 現在就是中國學者的科研 做得非常好 我當時一愣 我還挺傻 我問他 是不是我們Jacks發了很多了 那個他說 不是 他說 中國現在學者出來以後 做報告很大氣 就是很hold得住場面 就是我很自信 很大氣地講我的一個事情 我把我怎麼想的 怎麼做的 怎麼得出這個結論 我的意義在什麼 講得非常清楚 很hold得住場面 所以這是很重要的 所以爲什麼讓大家來練一練 有這個機會練一下呢 報告同學排不下 我們還排了主持人 就是讓大家都有這個場合 去講一講 去說一說 你做科研 你要把你的工作打動人 你今後如果是在一些企業工作的話 你需要說服投資人 給你投資 你也要有這種實力 你沒有這種實力的話 你再有本事 再能幹 你也不成 因爲現在有本事的人太多了 太多太多了 好的 好 那個我們開始 新的一章 上一章 我們講了敘論 把有機化學的一些結構的原理 還有命名 給大家講了 那麼關於有機化學 還有一個基礎的知識 我們想在這個第二章給大家講 就是我們所說的波普分析 好 關於第二章的波普 先給大家介紹一下 引言 也就是說概述 這一章是幹什麼呢 這一章不講任何化學 那個化合物的性質 也不講它的反應 製備那些 講一個什麼事情呢 就是說 如果給你一個未知的化合物 給你一小瓶 白乎乎的粉末 請你採用一定的辦法 告訴我 這個粉末是什麼 也就是說 這一章主要是講的一個結構鑑定 有什麼樣的結構 我們怎麼樣把它鑑定出來 是一個結構鑑定的方式 好 最早以前 我們做結構鑑定 怎麼鑑定呢 我們要做元素分析 知道里面有什麼什麼元素 我們要測它的分子量 知道元素的比例 還有它的分子勢 再通過一些反應 比如說它能夠發生迎近反應 或者發生一些什麼反應 我們來判斷 它結構到底是什麼樣 這是以前 就是說 物理學科沒有對化學來進行 一個影響的時候 我們鑑定一個結構 就是用這種鑑定的方式 後來發展到近期 那麼也就是說物理學對化學 產生了很大的影響的時候 出現一個方式 我們叫它叫做儀器分析 就通過一定的儀器 來分析 通過儀器 檢測一些信號以後 通過這些信號的分析 我能知道我得到這個化合物 或者我拿到這個化合物 到底它是氫化素呢 還是胰島素 所以這樣子就能夠做一個 結構的分析 它結構分析的基本原理 是什麼呢 就是物理學的一個運動原理 就是說任何分子 你要分析這個化合物 它的組成都是一些分子 分子它是永遠運動的 這個沒有關係 沒有問題吧 它可以平動 也可以轉動 平動的能級差比較小 是一般不在研究 它可以轉動 轉動有一個能級差 它從低能級 躍遷到高能級的時候 這個所要吸收的光 就是一個電磁波的波長 大概是在遠紅外的位置 這是一個 好 除此之外對於分子來說 它有各種各樣的共架鍵 對於這個分子來講 它的共架鍵可以發生一個振動 那麼這個振動 它也是在不同能級的運動 它是在不同的 有高能級有低能級的運動 那麼它從低能級向高能級 發生躍遷的時候 那麼它吸收的電磁波的波長 正好是在 紅外這個區域裏面 好 我們再往下升一個層次看 對於整個分子來講 它有架電子 就是外層有電子 電子也會運動 也會從低能級 躍遷到高能級 這個躍遷過程中間 吸收的電磁波的波長 是在紫外這個範圍 或者可見光的範圍 好的 再往裏升路 每個原子還有原子核 原子核 也在運動 原子核它的不同運動狀態 也就是說針對的 對應的不同能級的運動狀態 也會發生躍遷 也可以比如說一個原子核 它的運動狀態是在低能級 給它一個能量 一個能量就是一個電磁輻射以後 它會從低能級躍遷到高能級去 那麼這個時候 它吸收的這個電磁波的波長 是在微波這個範圍內 好也就是說 我們拿到一個全普寬的一個電磁波 我們來逐它分成 不同的一個 不同的波段 我們採用 不同波段的電磁波 來照射這個分子的時候 會引起它的不同的 運動方式一個能級的變化 比如說 我們用紅外觀 來照射它 就會當我們調節紅外觀 調節到它發生跟 這根件的伸縮振動 發生共振的時候 那麼這時候我們就發現 它把這個頻率的紅外波 給它吸收了 原來我們是這麼強度的一個輻射 一旦吸收這個強度掉下來 我們可以估計 有這麼一種振動 我們再調節一段時間以後 它跟這根件的振動 共振的時候 就是它的頻率跟它這個能級差 一致的時候 那麼這時候我們又發現又出現一個吸收 這個吸收我們這邊檢測又少了 所以通過這個方式 我們就能通過 一個紅外波段的一個 電磁波對這個波段 電磁波的吸收 我們能夠得到它一個件的伸縮振動 一個分子中間 多個件的伸縮振動的一個信息 所以這種方式 得到的普圖就叫做 紅外光譜圖 好 依此類推 直外光譜和可見光譜 是一個什麼事情呢 也就是說我們用直外或者可見光的 這個波段這個電磁波 來掃描不斷不斷 改變它的一個波長 或者頻率來掃描的時候 如果一旦某個波長的光 正好和它的 某個架電子的 某種躍遷方式的 能級差 它正好匹配的時候 它產生共振 它就會吸收這個電磁波 那麼這時候我們又發現出現一個吸收 又發現出現一個吸收 那麼用這種方式 我們通過在不同位置 這種吸收得到的 一些數據信息 就反過來可以推 這個結構中間 分子中間可能有什麼樣的架電子 好 這就是我們所說的 直外光譜 它的原理和它的應用 依此類推 什麼是核磁共振呢 就是我們用微波 來照射這個 分子 照射到 它的原子核的時候 它有可能發生一個能級的 躍遷 通過這個能級躍遷 我們能夠知道它 原子核的不同 是這個原子核呢 還是這個原子核呢 還是 這個原子核的另外一種情況 我們就能夠得出信息了 好 這就是我們所說的 儀器分析 很簡單吧 就是這麼一回事 就是它的不同運動方式 被我們被監測到 是一個物理 對化學的一個 極大的一個貢獻 好 我們這一章呢 主要講四種 譜圖分析 就是我們所說的 有機化合物最常見的 四大譜分析 一個是核磁共振 一個是紅外光譜 還有一個是紫外光譜 這都叫波譜 紫譜不是波譜 它的原理還不太一樣 我們後面給大家講 所以講三種波譜形式 以及一種紫譜 那麼這就是我們這一章要講的 也就是說一般來講 如果我一個化合物 測了這四個譜以後 我基本上這個化合物的結構 是什麼樣 我就很清楚的 尤其是 核磁共振 所以我們這一章會花比較多的時間 來討論核磁共振 因爲它給出的信息最多 最豐富 我們能推導出來的結構 它的可信度是最高 那麼其他譜會作爲一些 輔政來給我們 一起來推導結構 產生一些幫助 好 講核磁共振 簡稱就是NMR 就是我們所說的 傳說中的核磁共振 出來了 有沒有誰聽說過 核磁共振 會解普圖的 然後說啊 別低頭啊 解過嗎 核磁普圖 解過一下 有沒有誰從來從來沒聽說過 核磁 說核磁是什麼東西 好吃嗎 有沒有誰 有沒有誰從來沒聽說過的 舉一下手 你沒聽過這個 不會吧 還有誰 真的假的 行 謝謝 這樣子 沒關係 爲什麼 核磁確實 有一點像神話般的 一個大型儀器 你要到任何地方去參觀 比如說 你們到某個研究單位去參觀 它肯定會帶你去看 我們這邊有什麼核磁 它確實是一個 價格非常貴重的 而且它的一個 給大家研究的支撐幫助 是非常強的一種儀器 這是這個課程的前幾位助教 當時我們有在日本的合作項目 他們去那邊合作的時候 我很開心 他沒有給我發回來 這個跟櫻花盒一張照片 那個跟妙語盒的照片 也可能有照片他沒發給我 他給我發就是 到那邊就是看核磁 哎呀 這是一個600兆的核磁 這是一個核磁 他就跟核磁照了很多照片 發回來給我 核磁這樣子 經常會帶 人家會帶你去參觀 核磁它會告訴你說 它的核磁是什麼樣的 是比如說600兆的核磁的 它是說明一個磁場強度 有750兆有800兆的 這是一個什麼概念呢 清華化學系 大概有這幾種的 就是有300兆的 有400兆的 還有600兆的 如果你去參觀的話 他告訴你說 隨便不是說我們啊 別的地方啊 告訴他有一臺200兆的核磁 300兆核磁 你要怎麼反應呢 你要很淡定的說 哦就行了 如果他說400兆的 音調也不用太高 如果他告訴你說有一個600兆 嗯 這個意思是什麼意思 就還行嘛 因爲他是做化學研究 600兆就可以了 但是如果他這有一個 他告訴說我們有個800兆的核磁 你這時候一定要拿出一個 專業人士的一個調說 啊 挺不錯嘛 如果你能夠再專業的 可以再問一句 哪個公司出品的 再問一句 就這個說明你很地道 你是學化學的 你受過訓練 你上過有機化學的課 一定要這種調 如果有一天你跑到一個實驗室參觀 人家告訴你 這個實驗室有900兆的核磁 怎麼表現 你們那還缺人嗎 還缺啊 你們那還缺人嗎 這樣子 到現在爲止 900兆核磁 國內還沒有 比如說你某天找到一個小衚衕裏面 有一個人跟你轉進來 說我這一臺900兆的核磁 你一定要堅決給他反駁過去 說不可能 現在還沒有 馬上會到了 國際上是這樣子 國際上現在是 咱們現在比較好核磁 可能就是幾個做 生命科學研究 做蛋白質研究的這麼一些機構 國際上最好的 現在商業最好的核磁 就是900兆的 在加州 他們第一個買的 現在國際上最最最好 現在還沒有做到商用的 這還沒有商用 只有一臺在法國 你要某一天在 還是在某個島國上面 發現他有一臺1000兆核磁 這個也不要去相信 所以這是一個基本的情況 你知道一個概念 咱們國家 現在還沒有1000兆的核磁 但是想買900兆的 咱們國家現在是這樣子 我給大家一個圖 就是建立了一個 就叫做強磁場中心 因爲爲了做一些公共的平臺 在上海有一個強光源中心 在合肥有個強磁場中心 所以是爲了 大家做科研 國家行爲建立一些平臺 所以那邊的強磁場中心 可能會再配一些 比較高磁場的一些核磁 因爲在維護上面是非常麻煩的 你不要去參觀磁場實驗室 以前出現過一個事情 一個維修的工人說 你這有核磁有800兆核磁 好開心啊 就進去了 手上拿一個改錐 那個地方磁場比較強 他的改錐一下給吸走了 這就麻煩了 當時這個核磁就停下來了 就不能再工作了 去檢修看看出什麼問題 所以一定要注意 去參觀的時候 人家那你怎麼幹 你就怎麼幹 一般像這個800兆以上的就要給別墅了 就800兆以上核磁 要單獨給他建一個房子 住在裏面了 不講這麼多八卦了 核磁就是拿這麼一個小管子來測的 一般來講這裏面有0.5毫升 就可以了 那個大一點的核磁 像800兆以上都要搭一個架子 你要爬上去以後把樣品從這裏面給它放進去 就行了 這是一個我們講的核磁 它現在可能發展到 有一種可以自動的放樣了 就是我一排放它自動一個個往裏放 這是一個那個核磁的 好 核磁儀器基本上有什麼組成的呢 最重要 是一個大的一個強磁場 強磁場的原因是什麼呢 就是我們講核磁的原理 是原子核 在當它 外部給它調節出 就是外面給它掃描電磁波 然後跟它這個Delta E 匹配的時候 它發生了一個共振 但是前提條件是 我要把原子核放到磁場裏面去 後面會講爲什麼 要放到磁場裏面去 你用電磁波掃描 它纔會產生這麼一個共振 也就是放在磁場裏面 它纔會有一個能級差 所以核磁共振儀 第一個重要就是有一個很大的一個磁場 這個磁場外面呢 有線圈相當於是做一個 輻射的時候一個電磁輻射 再給它一個電磁輻射 就放在磁場裏面再給電磁輻射 電磁輻射 這比其他的普通麻煩一點 要兩個方式 所以叫核磁共振 是原子核在磁場裏面 被微波掃描以後才共振 是這個概念 好 這是一個檢測器 檢測什麼 檢測是我掃描這個微波 我用不同波長微波掃描 到時候看哪個波長的時候被吸收 有一個檢測器把它檢測起來 就行了 好 這是核磁的一個原理的 基本組成 實際上核磁原理要講起來 也很簡單 我們知道原子核是帶正電的 它會發生一個自旋運動 一旦自旋運動就好像 是一個小磁子 這是一個小的磁子 如果沒有外加磁場的時候 它的小磁子任何方向 都可以有 但是一旦加外加磁場 這就是爲什麼要加外加磁場 一旦有外加磁場以後 它就有特定的取向了 取向什麼呢 取向是跟它的自旋量子數 I是相關的 也就是說 如果放到一個原子核 它的自旋量子數是I的時候 把它放到磁場裏面 它就會有2I 加一種取向 它不是隨便有 一萬個一千個取向 沒有的 只有2I加一個取向 如果I等於二分之一的話 那麼就是兩個取向 I如果等於一的話 就是三個取向 依此類推 你可以算出它的取向來 我們不講那麼複雜的 我們就舉一種例子 舉一種就是它的 核的自旋量子數 I等於二分之一的情況 講到這 大家會問說這個I是個什麼意思 這個自旋量子數是什麼意思 就是這邊又 此處省略一千字 你們可以找相關的書可以看出來 這個自旋量子數I是個什麼含義 我們跳過這個地方 也就是說如果有一個原子核 它的自旋量子數 等於二分之一的話 那麼放到磁場裏面 2I加一 通過這個式子一算以後 是等於二 也就是說它有兩個取向 這兩個取向很簡單 一個是和外磁場是平行的 另外一個和外磁場 是反平行的 和外加磁場是反平行的 其中和外磁場 平行的能量比較低 和外磁場 反平行的能量比較高 實際上它就是 一個原子核運動的 兩種能級狀態 它可以在低能級狀態運動 也可以在高能級狀態運動 也就是說 這個運動的原子核 一旦放到磁場裏面以後 它就產生了兩個能級 這兩個能級 是客觀存在的 那麼在這個時候 你在外界 再給它一個電磁輻射 當這個電磁輻射的 這個 能量Hµ 這個值跟它的 能級差正好 匹配的時候 那麼處在低能級的原子核 就會吸收 這個Hµ的能量 就會躍遷到高能級 那麼這個時候你在檢測的時候 就會發現到了這個頻率的時候 發現一個吸收 它明顯的這個電磁波輻射就減少了 出現這個情況 這個現象就是我們所說的 原子核 在磁場中間 被電磁波所輻射以後 產生了共振 就是我們所謂的核磁共振的原理 好 這就是核磁共振原理 講到這裏面 稍微提一下給大家 我們有幾個問題 大家可能很糾結的問題 我也不去涉拖了 我直接給大家講了 比較糾結的問題 你可能會問幾個問題 第一個是不是所有的原子核 都有核磁信號 這是第一個 我們要說的一個事情 好 回答是 如果I等於0的時候 沒有信號 爲什麼 I等於0的時候 這個2I加1是等於1 也就是說它只有一個能級 不能越線 所以這樣子 我把有機化合物中間 常見的一些原子 我們說有機化合物 是碳氫化合物 極其衍生物 所以它有碳有氫 它的衍生物比如說有氮 有磷有氟 這些常見原子 都告訴大家我們都看一下 好吧 這幾個原子 它的I等於1 有核磁信號 但是 這幾個原子I等於0 是沒有核磁信號 比如說像碳原子 碳13有核磁信號 碳12 沒有核磁信號 再比如說氮 氮14是沒有核磁信號的 而氮15是有核磁信號的 好 這說明一個什麼問題呢 這個先不管它 我們就相當於對於這一些結構來說 這一些原子核來說 它都有核磁信號 所以我們針對氫原子 我們可以有氫的核磁共振 針對碳原子 不是所有碳是碳13來講 它有核磁信號 針對磷是磷31 氮是氮15 氟是氟19 它都有核磁信號 所以我們核磁共振 就等於有氫譜 有碳譜 有磷譜 有氮譜 有氟譜 有這些各種各樣的譜 都可以做分析 好 講到這樣你們肯定會 產生一個高度的懷疑 我們看一下 不是高度懷疑會有一個很警覺的事情 氫同位素是什麼 刀 川這些 氫的含量是大大的 那沒問題 我們一個 比如說拿到一堆分子 拿一瓶化合物過來 這個化合物比如說一萬個分子 那裏面絕大多數的氫原子 都是氫 只有極少數可能百分之零點零點零零幾的 纔是刀 沒有核磁信號那就算了 碳有一點悲催了 碳的 分度比較大 同位素碳是碳12 碳13只有百分之一左右 也就是我拿出 這個一瓶化合物中間 比如說裏面有一萬個碳原子 但這裏面只有百分之一左右 是碳13 才能出現有碳 對吧 我這裏面給了一個圖 比如說像碳13只有在百分之一點一 左右 比如說像有核磁信號的氮15 只有百分之零點三左右 這說明一個什麼問題呢 也就是說 如果我想拿到氫譜 很容易拿到 但是碳譜就稍微麻煩一點 因爲這麼多里面 百分之九十九的碳 核磁都沒有信號 我只能通過跟蹤這個 百分之一的碳 我來得到信號 所以碳譜以前在儀器不太發達的時候 做碳譜就比較慢 你要等啊等啊等啊等啊 有時候要等一個晚上 這個儀器就爲了少你的營養 等一個晚上 氮譜也是類似 但是零譜就稍微快一點 但現在儀器分析已經比較進步了 就沒有問題了 好這是一個問題 我們要注意的 第二個問題 這裏還說明一個什麼問題呢 還說明一個什麼問題 就是比如說我來做核磁 我做一個核磁共振氫譜的時候 如果我溶劑中間有氫 那麼會對我的譜圖產生很大的干擾 我的樣品 有氫譜都出來了 我的溶劑還有一堆氫譜 兩個氫譜疊在一起 我實在是哭都來不及 不知道哪個是我的樣品哪個是溶劑的 遇到這個情況怎麼辦 對了對了 用重水用刀帶的溶劑 也就是說你如果做溶劑的化合物 一定是裏面的氫 全部都刀帶掉 刀帶的意思是這個氫不會出鋒了 這時候我只看到我樣品的鋒 溶劑的鋒不會跟它重疊在一起 所以這是一個 你選溶劑的時候要注意的 好這是第一點給大家講的 第二點要給大家講的就是 我很關心這個DeltaE是等於多少 因爲 我知道DeltaE是等於多少的話 那我一看 比如說我在掃描的時候 掃描到這個位置發生吸收的時候 就知道 這個位置它對應的DeltaE是多少 是個什麼情況 我之間的關係就很清楚了 我很在意這個DeltaE是多少 好告訴大家 有一個計算公式 就是這個 核磁共振 發生核磁共振的時候 這個DeltaE 它的值是一個物理的量 它可以跟它的磁懸比 γ相關 和Planck常數h相關 和外加磁場h0相關 再除以一個 二π 好這個公式 通過這個公式我們就能算出來 發生 躍遷的時候 所需要的 發生躍遷的時候的能積差是多少 也就是說我外接要給它 掃描這個波長 是多少 馬上就能算出來的 好我們先看這個公式 這公式說明什麼問題 γ是一個磁懸比 對任何原子核來說 是一個固定的值 如果我掃描是碳原子 那麼它就是一個固定值 我掃描是磷原子 它也是一個固定值 這是一個固定值 不要考慮了 如果我掃描氫原子 還是一個固定值 h Planck常數固定值 h0是外加磁場 它是可以變的 π是固定值 也是不能變的 就是h0會發生變化 也就是說 h0越大的話 ΔE越大 外加磁場越強的話 它這個能積差越大 這就是爲什麼 我們現在覈磁共振儀做的 它的磁場越來越強 越來越強 因爲它磁場越強的話 這個能積差越大 那麼它的普圖之間 間隔就越遠 最怕是兩個普圖落在一起 你這樣子最後你在分析的時候 很難分析 所以有這麼一個關係 這個就是我們所說的一個 發生躍遷的時候 一個能積差的一個關係 我們休息五分鐘