Basic One- and Two-Dimensional NMR Spectroscopy pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Wiley-VCH

作者:Horst Friebolin

出品人:

页数:430

译者:

出版时间:2005-03-11

价格:USD 80.00

装帧:Paperback

isbn号码:9783527312337

丛书系列:

图书标签:

• NMR
• Spectroscopy
• Nuclear Magnetic Resonance
• Chemistry
• Organic Chemistry
• Analytical Chemistry
• One-Dimensional NMR
• Two-Dimensional NMR
• Basic NMR
• Spectroscopic Techniques
• Molecular Structure

分子结构解析的精深探索：核磁共振波谱学前沿应用与实践 本书聚焦于核磁共振（NMR）波谱学在现代化学、生物物理学及材料科学领域的前沿应用与深度解析，旨在为高阶研究人员和专业技术人员提供一套系统、详尽且高度实用的技术指南。 本书并非一本基础入门读物，而是立足于读者已对经典一维和二维NMR的基本原理（如化学位移、自旋-自旋耦合、COSY、TOCSY、HSQC、HMBC等基础脉冲序列的构建与解读）有扎实掌握的基础上，深入挖掘复杂体系的结构解析、动力学研究以及高分辨率技术在极端条件下的性能优化。全书内容高度专业化，强调实验设计、数据处理的高级技巧，以及对复杂谱图背后的物理化学意义的深刻洞察。 第一部分：高级脉冲序列设计与优化策略 本部分将NMR实验设计的复杂性提升至新的高度，重点讨论如何针对特定的化学或生物分子系统，定制或优化现有的多维脉冲序列，以克服信噪比不足、谱线重叠严重或弛豫时间差异巨大的挑战。 第一章：高维谱学的收敛性与效率提升 深入探讨现代NMR谱学中对实验时间效率的极致追求。内容涵盖非均匀采样的（NUS）理论基础，包括压缩感知（Compressed Sensing, CS）在NMR数据重建中的应用，以及如何选择最优的采集方案（如径向、螺旋或随机采样）以在保证信息完整性的前提下，将数据采集时间缩短数倍。详细分析了如何通过优化脉冲梯度场强度、持续时间和相位方案，来最大程度地抑制残余耦合和伪影（artifacts），特别是针对高浓度样品或复杂混合物中的背景信号抑制技术。 第二章：J耦合的精细分离与结构解析 本章超越了常规的COSY和J-resolved谱，重点解析如何利用高阶耦合（Higher-Order Couplings）信息来确定绝对构型和精确的键角。详细介绍了通过高阶FFT（Fast Fourier Transform）技术对复杂耦合网络的解耦策略，以及J-Correlated Spectroscopy (J-COSY) 序列的改进版本，这些序列能够精确分离短程（$J_{SS}$）和长程（$J_{NC}$）耦合常数，这对于解析具有构象柔性的分子至关重要。此外，将讨论INADEQUATE序列在碳谱（$^{13}$C NMR）中的增强应用，以及如何通过IPAP（In-Phase Anti-Phase）技术来区分化学位移重叠的信号。 第三章：选择性激发与动态信息获取 本部分聚焦于如何通过精细控制射频脉冲的频率和形状，实现对特定核或特定化学环境的选择性饱和或选择性激发。内容包括STIR（Short Time Inversion Recovery）在消除背景溶剂信号方面的最新进展，以及如何利用Carr-Purcell-Meiboom-Gill (CPMG) 序列的变体来精确测量分子内部运动的速率和机制。重点将放在$ ext{T}_1$ 和 $ ext{T}_2$ 弛豫时间的精确测定，以及如何将这些动力学参数与化学交换过程（Chemical Exchange）的分析相结合，以揭示分子在溶液中的构象平衡和转变速率。 第二部分：复杂体系的结构确证与三维/四维谱学 本部分主要面向生物大分子、多相催化剂表面以及高分子材料的结构表征，强调将多维核磁共振技术扩展到三维甚至四维实验，以应对信息量爆炸性增长的挑战。 第四章：蛋白质与核酸的三维/四维结构测定 超越基础的HNCA、HNCACB等序列，本章详述了在超高场（如800 MHz以上）条件下，解析数千个核信号的策略。深入剖析了三维 $ ext{Triple-Resonance}$ 实验（如 $ ext{HNCACO}$, $ ext{HNCOCX}$）在骨架追踪中的精确应用。更重要的是，本章将聚焦于四维 NMR 实验的设计，例如 $ ext{R1R2}$-$ ext{NOESY}$，它如何有效地将信号分散到额外的时间维度，从而解决三维谱中的重叠问题。对旋转化学位移各向异性（RCSA） 效应在确定侧链取向方面的应用进行深入讨论。 第五章：固态NMR：界面与非晶态材料的结构探针 本部分将主题从溶液态拓展到固态NMR，尤其关注魔角旋转 (MAS) 技术在高分辨率方面的最新进展。详细介绍了二次滤波技术（Second-Order Filtering） 在消除快速旋转带来的异构体间耦合的影响中的作用。重点研究$ ext{Rotor-Synchronized}$ 脉冲序列在提高信号效率和分辨率上的突破。内容涵盖DNP (动态核极化) 增强技术在提高固态NMR灵敏度方面的最新成果，以及如何利用$ ext{Dipole-Dipole} ext{ Correlation}$ 实验来测量纳米颗粒表面配体的空间距离和取向。 第六章：化学反应监测与现场分析 (In Situ Monitoring) 本章探讨NMR作为一种强大的“在线”分析工具，用于监测动态化学过程。详细阐述了如何设计能够快速采集数据的快速梯度序列，以实时跟踪催化循环或聚合反应的中间体。讨论了如何利用$ ext{Diffusion-Ordered Spectroscopy (DOSY)}$ 技术来分离反应体系中不同分子物种（反应物、产物、催化剂）的扩散系数，从而推断反应活性和产物分布。此外，会介绍如何将微流控技术（Microfluidics） 与高灵敏度NMR耦合，实现对微量、瞬态反应的精确捕捉。 第三部分：数据处理、可视化与高级建模 本书最后一部分关注数据处理流程的复杂性和结果的定量解释，要求读者具备一定的编程和数值分析能力。 第七章：谱图解析中的高级去噪与基线校正 本章超越了简单的傅里叶变换后的处理，深入探讨了处理非理想数据所需的先进算法。内容包括指数衰减函数的拟合用于确定更精确的 $ ext{T}_2$ 值，以及如何使用最大熵原理 (Maximum Entropy Method, MEM) 进行频谱重建，以获得比传统傅里叶变换更高的分辨率。详细讨论了如何识别和校正由磁场不均匀性、射频场不均匀性和脉冲序列串扰引起的系统性基线畸变，并提供基于Python或MATLAB的实现示例。 第八章：定量NMR (qNMR) 的不确定性分析与校准 定量分析是现代分析化学的核心。本章详细解析了影响qNMR精度的所有系统误差源，包括射频场均匀性、脉冲角度偏差、样品浓度对弛豫时间的影响等。重点阐述了外部标准法和内部标准法的严格校准程序，以及如何根据ISO 17034 等标准框架进行不确定度评估。讨论了如何利用脉冲序列的平衡性来确保信号强度与核的摩尔分数成正比，从而实现高精度的绝对定量。 第九章：结构建模与分子动力学模拟的结合 本章探讨如何将实验获取的结构约束（如NOE距离约束、J耦合角度约束、化学位移参数）整合到分子动力学（MD）模拟或结构构建算法中。详细介绍了结构计算中约束的权重分配策略，以及如何利用NMR数据来校准MD模拟的力场参数。重点分析了如何利用残余偶极耦合 (RDCs) 数据集来辅助解析大分子在液体晶相中的整体取向，并将其反馈至MD模拟以验证溶液状态下的优势构象。 本书的每一章都配有详尽的实验参数设置建议、故障排除指南，以及对最新文献中复杂技术案例的深入剖析，确保读者能够将这些高级理论无缝转化为具有实际指导意义的实验操作。

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