核磁共振波谱（NMR）：基本原理、仪器与应用领域分析

该思维导图概述了核磁共振波谱（NMR）的基本原理、仪器组成、化学位移、自旋耦合、谱图解析、应用领域及进阶技术。重点介绍了核自旋与磁矩、能级分裂和共振条件，以及仪器的主要部件和技术类型。还讨论了化学位移的定义及其影响因素，自旋-自旋耦合机制，谱图的关键参数和典型图谱，以及在有机化合物结构解析、动态过程和定量分析中的应用，最后提及了二维NMR、固体NMR和成像技术的进阶发展。

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# 核磁共振波谱（NMR）
- 1. 基本原理
  - 1.1 核自旋与磁矩
    - 原子核自旋性质
      - I≠0的核具有NMR信号
    - 磁矩与外加磁场关系
      - μ = γ·I
  - 1.2 能级分裂
    - 塞曼效应
      - E = -μ·B₀
      - E = -m·ħ·γ·B₀
    - 能级差
      - ΔE = γ·ħ·B₀
  - 1.3 共振条件
    - 共振频率
      - ν₀ = (γ/2π)·B₀
    - 拉莫尔进动频率
- 2. 仪器组成
  - 2.1 主要部件
    - 磁体类型
      - 超导磁体
      - 永磁磁体
      - 电磁磁体
    - 射频发射器
    - 探头
      - 样品管
      - 线圈
    - 接收器与信号处理系统
  - 2.2 技术类型
    - 连续波NMR（CW-NMR）
    - 脉冲傅里叶变换NMR（FT-NMR）
- 3. 化学位移
  - 3.1 定义
    - δ = (ν_sample - ν_ref)/ν_ref × 10⁶ (ppm)
  - 3.2 影响因素
    - 电子屏蔽效应
      - σ
    - 分子结构
      - 电负性影响
      - 杂化态
      - 共轭效应
    - 氢键与溶剂效应
  - 3.3 常见基准物
    - TMS（四甲基硅烷）
    - DSS（水溶液）
- 4. 自旋-自旋耦合
  - 4.1 耦合机制
    - 核间相互作用
      - 通过键电子传递
    - J耦合常数
      - 以Hz为单位
  - 4.2 分裂规律
    - n+1规则
    - 一级谱与高级谱
- 5. 谱图解析
  - 5.1 关键参数
    - 化学位移值
    - 峰面积
      - 积分曲线
    - 耦合常数
    - 裂分模式
  - 5.2 典型图谱
    - ¹H NMR（质子谱）
    - ¹³C NMR（碳谱）
- 6. 应用领域
  - 6.1 结构解析
    - 有机化合物结构确定
    - 立体构型分析
  - 6.2 动态过程研究
    - 化学交换
    - 分子内旋转
  - 6.3 定量分析
    - 混合物组分测定
- 7. 进阶技术
  - 7.1 二维NMR
    - COSY（化学位移相关谱）
    - HSQC（异核单量子相干）
  - 7.2 固体NMR
    - 魔角旋转技术
      - MAS
  - 7.3 成像技术
    - MRI（磁共振成像）

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