本篇文章源于之前群内的一个讨论;看到大家对这个不是太了解,还是表示很惊讶的。
要知道作为一线有机合成工作者,我们NMR的主要测试对象就是1H,13C,15N,19F,31P这些自旋量子数为1/2的磁性原子核,如果连它们的共振频率都记不住,那确实纯纯的操作工了!
这里首先贡献一下答案:
①常规400M核磁仪器的含义是指9.39(实际9.3~9.4之间)特斯拉磁场强度下,对应1H的共振频率为400MHz,
②该条件下对应13C,15N,19F,31P的共振频率分别对应100MHz,40.5MHz,376MHz,160MHz;
并且这个数据不是严格意义上的,是个大概得约数,用的人多了,大致也就默认了!
涉及到的知识点较多,所以下面我们不管其他,只讲一下计算公式;并以400MHz下15N的共振频率计算为例进行一个说明;
首先,计算过程中我们首先从 拉莫尔角频率方程出发;
其中 是旋磁比, 是磁场强度
拉莫尔角频率 描述的是原子核磁矩绕外磁场方向进动的角速度,本质上反映了原子核磁矩在单位时间内绕磁场方向转动的角度大小,是一个描述旋转运动的物理量;
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而在实际的核磁共振实验中,我们更关心的是射频场的振荡频率,也就是单位时间内射频场完成的周期数, 单位是赫兹(Hz)。这个频率就是我们所说的核磁共振频率 , 在一个圆周运动中,一圈对应的角度是 弧度,所以频率 (单位时间内的周期数)与角频率 (单位时间内转动的弧度)之间就相差一个 的系数,于是角频率 与频率 之间存在 的关系,因此我们得到了核磁共振的频率方程:
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在该方程中, B 0 是一个定值(如400MHz核磁的磁场强度为9.39特斯拉),另外对于任意一个磁性原子核,它的旋磁比γ也是固定的,
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所以不同原子核的共振频率之比等于它们的旋磁比之比;
故而,15N的共振频率为:
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注:旋磁比有负值主要与原子核的自旋磁矩和角动量的相对取向有关,在共振频率计算中没有实际意义;
以上。
希望对大家有所帮助!
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