在学术交流版有文献讨论专题，但是参与的人很少，所以想到尝试其他可以调动大家参与积极性的活动方式：
       对于核磁，我是个外行，只是最近与学校一个专门做核磁的老师比较熟悉，也就稍微了解了一些，所以成为此帖的题目，别无原因。
      此帖的目的一是尝试一下专题讨论这种方式的可行性，二是鼓励大家的积极性，三是增加大家对核磁的了解。
      

可能方式不对，也可能方法不对，都请大家提出来，参与进来，共同进步，共同发展。


跟帖格式不限，对题者视程度不同进行奖励，快快参与哦，大礼多多。
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     核磁共振是合成/分析化学工作者常用的实验方法，是获得化合物，特别是含碳，氢等有机化合物的重要工具。但是，很长时间以来，化学系的学生对核磁共振，特别是现代的最新进展和方法所知有限。相反，物理系的同学在对核磁共振的理解上虽然比较深刻，实际应用的经验却几乎没有。本贴就是希望能够引导大家开始重视理解核磁共振的本质，而不是满足于对照光谱图书把某个峰assign给某个质子或者碳。希望大家能够试图从以下几个角度理解核磁共振这个专题。

1、核磁共振的产生
2、1-D NMR的机理和应用
3、2-D NMR的机理和应用
4、核磁仪器的操作与调试
5、J-coupling, NOE, COSY的机理
6、固体核磁共振的应用
7、基础核磁原理与试验介绍
8、核磁共振试验的装置和操作注意事项
9、常见核磁数据处理软件的使用及技巧
10、核磁的推广应用
11、核磁发明，发展小故事
12、与核磁有关的其他内容（非纯净水）


说实话，我也不知道这种方式到底能不能调动参与的积极性，做个尝试，权当灌水。

[ 本帖最后由 cc136520 于 2006-12-17 17:51 编辑 ]

我先做个尝试，哈哈（内容是转贴的，谢谢原作者）


NMR的起源与发展

1、原理的发现
    核磁共振（NMR）现象是于1946年由美国斯坦福大学F. Bloch和哈佛大学的E. M. Purcell领导的两个研究小组分别在水和石腊中观察到质子在静磁场里对射频（Radio Frequency,RF）辐射的共振吸收现象，即NMR现象。因此，他们两人获得了1952年的诺贝尔物理学奖。自从1948年由Bloch教授的几位学生参于制造NMR谱仪后，50多年来核磁共振不仅形成为一门有完整理论的新兴学科——核磁共振波谱学，并且各种新的实验技术不断发展，仪器不断完善，在化学、生物、医学、药物等许多领域得到了广泛的应用。
2、谱仪发展过程
从最初的NMR谱仪，经历了三次大的革命，由不同类型的NMR波谱仪，可按不同的方式进行分类。例如：a.按激发和接收方式可分为：连续波发射，分时发射和脉冲发射谱仪；b.按磁体的性质分为：永磁、电磁和超导波谱仪，连续波永磁谱仪结构简单，易于操作，但由于灵敏度太低，70年代初发展了电磁体NMR谱仪使磁场强度一直加大，高时可达100兆，磁体重2.7吨，而且耗电量也很大。c.随着超导技术、电子技术和计算机技术的发展，脉冲付里叶变换高分辩超导NMR仪在近二十年来发展很快。场强由88年的600兆，94年的750兆，98年的800兆至2000年10月900兆。
从NMR实验技术看经历了四个过程。
a、—维1H谱，连续波检测小分子结构。
b、脉冲付里叶变换实验，检测1H，13C和一些多核谱图，如31P，15N等等（场强较高下完成）。
c、二维、三维和多维谱的发展
随着超导磁体的引入，计算机及电子技术的进一步发展，使得二维和多维核磁共振技术在80年代末，90年代初发展很快，各种多脉冲实验层出不穷，NMR技术变得更完善，更多样化和更有针对性的研究分析样品。
d、梯度场的发展
脉冲梯度场技术是90年代初用于NMR谱仪分析研究的，一经应用于NMR分析，其优点很快的体现出来了，如利用梯度脉冲探头可以在3分钟之内测试一个H-H COSY。匀场是做好NMR谱图的关键，也是每个NMR操作者的基本功，以前为了匀场有时需要几十分钟或更长时间，现在只需40多秒。
3、NMR技术的应用
迄今为止，比较完善的NMR技术广泛的应用于化学、医学、生物学和生物化学、药物学等等领域，应用之广是很难全面概括的，正因为如此，1991年诺贝尔化学奖授予了瑞士苏黎世联邦理工学院的NMR专家R. R. Ernst教授，这不仅是对Ernst教授为核磁共振的发展作出杰出贡献的表彰，也是对核磁共振在化学领域和其它学科发挥重要作用的肯定。很少有一项技术两次获得诺贝尔奖，从该技术应用分类，主要有以下几类：
a、医学和医学功能成像研究
在医院主要用于疾病的诊断（MRI）场强一般在100兆以内。近年来，NMR成像的应用领域不断扩大，研究对象遍及人体，动物、植物、矿物以及各种天然或人工合成材料，并逐渐形成了不同的分支学科，成像仪也逐渐发展成适合于不同用途和不同研究对象的各类专用成像系统，如功能成像所用场强最高的达到7个特斯拉。
b、固体NMR研究
主要研究无机物、化工多聚物等方面的研究工作。
c、液体核磁的应用
研究分子结构和分子运动等现象，确定化合物结构。

[ 本帖最后由 cc136520 于 2006-12-17 17:53 编辑 ]

From Dr. Hornak is Professor of Chemistry and Imaging Science at the Rochester Institute of Technology

http://www.cis.rit.edu/htbooks/nmr/inside.htm


CONTENTS
    * Preface (Help)
    * About the author

   1. Introduction
          * NMR
          * NMR Spectroscopy
          * Units Review

   2. The Mathematics of NMR
          * Exponential Functions
          * Trigonometric Functions
          * Differentials and Integrals
          * Vectors
          * Matrices
          * Coordinate Transformations
          * Convolutions
          * Imaginary Numbers
          * The Fourier Transform

   3. Spin Physics
          * Spin
          * Properties of Spin
          * Nuclei with Spin
          * Energy Levels
          * NMR Transitions
          * Energy Level Diagrams
          * Continuous Wave NMR Experiment
          * Boltzmann Statistics
          * Spin Packets
          * T1 Processes
          * Precession
          * T2 Processes
          * Rotating Frame of Reference
          * Pulsed Magnetic Fields
          * Spin Relaxation
          * Spin Exchange
          * Bloch Equations

   4. NMR Spectroscopy
          * Chemical Shift
          * Spin-Spin Coupling
          * Time Domain NMR Signal
          * +/- Frequency Convention

   5. Fourier Transforms
          * Introduction
          * The + and - Frequency Problem
          * The Fourier Transform
          * Phase Correction
          * Fourier Pairs
          * The Convolution Theorem
          * The Digital FT
          * Sampling Error
          * The Two-Dimensional FT

   6. Pulse Sequences
          * Introduction
          * 90-FID
          * Spin-Echo
          * Inversion Recovery

   7. NMR Hardware
          * Hardware Overview
          * Magnet
          * Field Lock
          * Shim Coils
          * Sample Probe
          * RF Coils
          * Gradient Coils
          * Qadrature Detector
          * Digital Filtering
          * Safety

   8. Practical Considerations
          * Introduction
          * Sample Preparation
          * Exchange
          * Probe Tuning
          * Determining a 90o Pulse
          * Field Shimming
          * Phase Cycling
          * 1-D Hydrogen Spectra
          * Integration
          * SNR Improvement
          * Variable Temperature
          * Troubleshooting
          * Cryogen Fills
          * Unix Primer

   9. Carbon-13 NMR
          * Introduction
          * Decoupling
          * Population Inversion
          * NOE
          * 1-D Spectra

  10. 2-D Techniques
          * Introduction
          * J-resolved
          * COSY
          * Examples

  11. Advanced Spectroscopic Techniques
          * Introduction
          * Diffusion
          * Spin Relaxation Time
          * Solid State
          * Microscopy
          * Solvent Suppression
          * Field Cycling NMR

    * Glossary
    * List of Symbols
    * References
    * Usage Statistics
    * Software License

[ 本帖最后由 choscar 于 2006-12-17 20:57 编辑 ]

引用:

原帖niuniu123

     很好的尝试！此形式可于“文献讨论”互补。这种专题形式更接近文献综述或科普专题介绍。都是大制作！需要投入更多的精力去挖掘。如果说“文献讨论”是点，那么“专题讨论”就是面。点面结合会比较理想。

核磁共振这个主题不一定对大家的胃口，只是为了看看这个形式能否实现，以后要有更专业的会员发起专题讨论，并提供一定的背景知识，这样可以真正的做到对一个专题行之有效的讨论，进步也可能会大些。

      希望这种参与讨论的方式会成功。

      如果成功的话，鼓励版内的其他QM发起更多的专题，因为他们的理解此次更深，组织的话也更有可参与性。

[ 本帖最后由 cc136520 于 2006-12-18 00:07 编辑 ]

该软件是Acorn NMR Inc. 开发的，适合于初学者处理图谱，其操作手册可在www.acornnmr.com上下载。软件需购买该公司产品时赠送，如果有需要我可以发给大家。
不需安装，可以对样品经核磁仪扫描的脉冲序列的文件进行操作（国内好多大学都不可能让学生来操作核磁仪，而且也不会花时间去帮你分析），可以自己处理想要的图谱格式来分析样品的结构。比如：放大局部以便观察峰的裂分，插入分子结构等等。可以处理1H NMR,  13C NMR, DEPT, 2D NMR（如H－H COSY，H－C COSY等）。这些在操作手册中都有详细的介绍。

在作C13NMR时，如果设置d1=0.5 d2=0，可以大大加速出峰速度，特别是四级碳（例如羰基碳原子）。

样品制备是NMR技术的基础。良好的开端，是成功的一半。因此，样品制备的好坏NMR分析测试的关键。

准备核磁样品时，一般要准备核磁管、氘代溶剂这个大家都是知道的，现在一般用的
都是5MM的核磁管；关于氘代试剂很多人问我有什么用，我在这里简单的说一下：
现在的磁体都是超导的，磁体不会绝对的稳定，可能会出现微小的变化，这种变化有时
候对实验的影响是非常大的。 我现在就以我所使用的600M谱仪为例说明一下。600M是对
于H的共振频率说的，也就是说H在磁场中的共振频率是6*10^8 ，如果磁场的变化有1/1
0^8的话，就能引起谱图上峰的6Hz的偏移，这对于一个1Hz左右的峰来说影响是非常大的
因此现在的超导核磁的谱仪上都有锁场的氘通道。通过对氘信号的检测，判断磁场的变
化，通过微小的附加电流来补偿磁场的变化。另外对于我们做的很多的H NMR来说，如果
不是用到代溶剂，溶剂峰会比样品峰大N多倍，我们就看不到样品峰了。

大家配样品时要注意以下几点：

1、样品量的问题：一般对于H NMR来说需要的量比较小，大概几个毫摩尔就可以了，对
于二维谱和碳谱浓度就要比较大，最好有几十个毫摩尔。

2、溶剂量的问题：一般样品的溶剂量应该在0.5ML，大概在核磁管中的长度为4CM左右。
溶剂量太小了会影响匀场，进而影响实验的速度，和谱图的效果；溶剂量太大了嘛，那
就太浪费了。

3、溶剂选择的问题：选择的原则是：样品易溶解，溶剂峰和样品峰没有重叠，粘度低，
并且价格便宜。大家在选择的时候主要是样品的溶解性问题。

4、核磁管的问题：首先尽量选用优质核磁管，还有就是最好不要在核磁管上乱贴标签，
这会导致核磁管轴向的不均衡，在样品旋转的时候影响分辨率，还有可能打碎核磁管造
成重大损失。

测定NMR图谱要使用氘代溶剂，这些溶剂和其中水峰的化学位移值在常见的教科书中可以方便地查阅。这里要指出的是有些类型的天然化合物需要使用特定的氘代溶剂。例如三萜皂苷和甾体皂苷最好使用氘代吡啶（pyridine-d5）作溶剂，因为文献上几乎都是采用氘代吡啶，溶剂一致不但可以消除由于溶剂效应带来的化学位移差别和峰型的差别，而且便于和文献数据比较，另一个优点是氘代吡啶的1H和13C残余信号都出现在较低场，与上述两类皂苷的绝大部分信号不发生重叠。再如黄酮苷，基本上是采用氘代二甲基亚砜（DMSO-d6），一是溶解性好，二是数据便于与文献比较，三是二甲基亚砜作为氢键溶剂可以和黄酮母核上的酚羟基缔合致使方便地鉴定酚羟基，四是溶剂信号与黄酮苷的NMR信号能很好的分离。多糖类采用重水（D2O）作溶剂测定13CNMR时没有溶剂信号的干扰，但在1HNMR中溶剂信号（4.7-4.8ppm）往往很强，这时无论1D或2D1HNMR图谱,溶剂峰都会使图谱质量变差,要改变图谱质量就需要使用水峰压制技术。当用氘代二甲基亚砜作溶剂时，在1H或13C谱上溶剂信号与多糖的信号几乎不发生重叠，这为多糖NMR图谱的解析带来方便。多糖类化合物常用的NMR溶剂是重水和氘代二甲基亚砜，在进行与文献数据对照分析时应当注意由于溶剂效应带来的化学位移差别。

用氘代二甲基亚砜或氘代吡啶作溶剂测定含醇羟基的化合物时，由于溶剂和羟基质子缔合形成氢键往往会出现以下情况：羟基质子信号分别出现在不同的位置，叔醇羟基质子为单峰，仲醇羟基质子为二重峰，而伯醇羟基质子裂分为三重峰。这种现象对鉴定羟基的类型和羟基连接的位置非常有用，如果1HNMR与HMQC和HMBC一起综合分析，你会得到令人兴奋的结果。应当注意的是样品和样品管应尽可能干燥，防止水分影响氘代溶剂和羟基质子的缔合。

推荐有用的查阅图谱的网站
http://www.aist.go.jp/RIODB/SDBS/menu-e.html

http://www.chinweb.com.cn/ListPageC/L67.shtml

http://www.chemexper.com/

http://jpdb.nihs.go.jp/jp14e/infrared_spectra.html#part1

蛋白序列综合数据库数据库是生物信息学的主要内容，各种数据库几乎覆盖了生命科学的各个领域，有核酸序列数据库、蛋白质序列数据库、蛋白质三维结构数据库等。主要的蛋白质数据库有PIR、SWISS-PROT 、PROSITE 、PDB 、SCOP等。(PDB,网址是：http://www.rcsb.org/pdb/)。PDB是国际上唯一的生物大分子结构数据档案库，由美国Brookhaven国家实验室建立。PDB收集的数据来源于X光晶体衍射和核磁共振(NMR)的数据，经过整理和确认后存档而成。目前PDB数据库的维护由结构生物信息学研究合作组织(RCSB)负责。RCSB的主服务器和世界各地的镜像服务器提供数据库的检索和下载服务，以及关于PDB数据文件格式和其它文档的说明。

蛋白质数据库地址：http://www.zhaobio.com/modules/weblinks/viewcat.php?cid=8

常用生物数据库http://www.zhaobio.com/modules/weblinks

在PDB数据库中，蛋白质二级结构构象主要有α-螺旋(H)、β-折叠或扩展状态(E)、3/10螺旋(G)，pi螺旋(I)，独立的β片层结构(B)、bend(S)、氢键转角(T)几种。在最近的Critical Assessment of Protein Structure Prediction (CASP)二级结构预测中，把蛋白质二级结构构象简化为三类H、E、C。不同的氨基酸残基对于形成不同的二级结构具有不同的倾向性，本文主要对二级结构中的α-螺旋(H)和β-折叠(E)的含量进行预测。
从PDB网站下载的蛋白质文档所含的信息无法被我们直接应用，我们需要建立自己的数据库并把从PDB获得的信息输入，这样就可以方便的对大量的蛋白质信息进行统计、筛选、分类、排序等复杂操作。为了更准确的用蛋白质的氨基酸序列预测二级结构含量，我们提出利用组成天然蛋白质的20种氨基酸的标准质谱图作为蛋白质序列的描述符，来预测二级结构含量，取得了较好的效果。
我们建立数据库所用的软件是Microsoft Access 2000，数据库里的主要字段为Protein no（蛋白质信息的存储序号）、ID（PDB库中蛋白质的ID号码）、Name（蛋白质分子的名称）、Residues（蛋白质的残基数目）、Content of alpha（α-螺旋的含量）、Content of beta（β-折叠的含量）、Pri structure（一级结构）、Sec structure（二级结构）等。共收集了蛋白质信息2150条，用于蛋白质结构预测的有1840条，其中将1500条作为训练集，340条作为检验集。

打开Microsoft Access 2000，新建一个表格，为表格创建字段以及设置字段的属性。数据库的主要字段为Protein no（蛋白质信息的存储序号）、ID（PDB中蛋白质的ID号码）、Name（蛋白质分子的名称）、Residues（蛋白质的残基数目）、Content of alpha（α-螺旋的含量）、Content of beta（β-折叠的含量）、Pri structure（一级结构）、Sec structure（二级结构）。字段的基本属性设计见表3。

               

2 数据输入

第一步，下载数据。登入PDB网站（http://www.rcsb.org/pdb/）,在首页的search栏中输入“X-ray”搜索，应用“refine your query”功能优化搜索结果，剔除结果中的DNA和RNA条目。最后共搜索到2万多条符合条件的蛋白质信息，点击ID链接，进入页面后继续点击sequence details链接，下载该链接的页面。在该页面中，包括了我们的数据库需要输入的每个蛋白质的所有信息，我们最终下载了1804个网页文件。
第二步，将所下载页面中的有用信息拷贝到我们自己的数据库里。由于PDB中蛋白质的文件记录格式与我们自己的数据库中的记录格式的不同，使我们只能分段向数据库中拷贝数据，这大大影响了数据的输入速度和最后数据库中的数据量。最后，我们的数据库中共收集了2150条蛋白质肽链的原始记录


ExPASy是Expert Protein Analysis System的缩写，从字面理解即为专业蛋白质分析系统.从取名就可以看出网站背后的牛牛们的气势的专业精神。ExPASy由瑞士生物信息学研究所维护（Swiss Institute of Bioinformatics ），提供从序列（Swiss－Prot）到结构(Swiss-Model)，以及2－D Page等蛋白质操作相关的全套服务

地址：http://www.zhaobio.com/modules/weblinks/visit.php?lid=27



MIPS 是 Munich Information Center for Protein Sequences (慕尼黑蛋白质序列信息中心)的简称。慕尼黑蛋白质序列信息中心提供基因组相关信息资源。这个中心维护着几个通过人工干预生成的参考物种相关的数据库，这些数据库在《核酸研究》期刊中都有相关介绍。维护着一个通过PEDANT系统自动生成注释的包含400个以上基因组蛋?...

地址：http://www.zhaobio.com/modules/weblinks/visit.php?lid=28

Swiss-Prot是一个注释蛋白质序列的数据库，在世界几大蛋白质数据库中绝对是重量级和元老级的。它由欧洲生物学实验室(The European Molecular Biology Laboratory ,EMBL)和日内瓦大学（瑞士）医学生物化学系合作建立于1986年，也就是说今年是SwissPort 20岁生日。Swiss-Prot力图提供高质量的数据注释信息，包括对蛋白质功能?...

地址：http://www.zhaobio.com/modules/weblinks/visit.php?lid=45

正如大家所知道的，TrEMBL是对Swiss-Prot蛋白质序列数据库的增补，EMBL中没集成进Swiss-Prot数据库的所有序列都经过计算机进行注释并集成进TrEMBL. Swiss-Prot和TrEMBL由SIB(瑞士生物信息学研究所)和EBI(欧洲分子生物学研究所)共同维护.如今,Swiss-Prot,TrEMBL和 PIR数据库已经联合起来组成了Universal Protein Knowledge

地址：http://www.zhaobio.com/modules/weblinks/visit.php?lid=262

UniProt是Universal Protein Resource的缩写。是当前最全面的蛋白质信息目录汇总。为着一个共同的目标，革命的同志们(SIB、EBI、PIR)走到了一起。基于信息整合及标准统一的需要，Swiss-Prot, TrEMBL, PIR这蛋白质序列数据库的三大巨头联合成立了UniProt。 就像沃尔玛一样，在UniProt你总能得到你想要的。UniProt基于不同的

地址：http://www.zhaobio.com/modules/weblinks/visit.php?lid=29