生物大分子波谱学原理市公开课一等奖百校联赛特等奖课件.pptx

生物大分子波谱学原理生物大分子波谱学原理吴吴吴吴 季季季季 辉辉辉辉*中国科学技术大学生命科学学院结构生物学开放试验室中国科学技术大学生命科学学院结构生物学开放试验室第1页第二章第二章 核磁共振理论描述核磁共振理论描述量子力学基础 密度算符 脉冲及其算符描述 核磁信号计算 多自旋体系描述 相干 乘积算符 生物大分子波谱学原理吴季辉第2页乘积算符生物大分子波谱学原理吴季辉第3页乘积算符生物大分子波谱学原理吴季辉在多数核磁试验中，可采取弱偶合假定，此时用乘积算符能更方便地描述核磁体系动力学过程 强偶合条件下用乘积算符不方便I核自旋用乘积算符也不方便第4页乘积算符乘积算符 生物大分子波谱学原理吴季辉算符空间 算符空间基算符 积算符空间中演化公式 单量子相干和可观察算符 多量子相干 相干转移和多量子相干产生 密度算符计算实例 第5页乘积算符生物大分子波谱学原理吴季辉第6页乘积算符生物大分子波谱学原理吴季辉第7页乘积算符生物大分子波谱学原理吴季辉第8页乘积算符乘积算符 生物大分子波谱学原理吴季辉算符空间 算符空间基算符 积算符空间中演化公式 单量子相干和可观察算符 多量子相干 相干转移和多量子相干产生 密度算符计算实例 第9页乘积算符生物大分子波谱学原理吴季辉第10页乘积算符生物大分子波谱学原理吴季辉第11页乘积算符生物大分子波谱学原理吴季辉第12页乘积算符乘积算符 生物大分子波谱学原理吴季辉算符空间 算符空间基算符 积算符空间中演化公式 单量子相干和可观察算符 多量子相干 相干转移和多量子相干产生 密度算符计算实例 第13页乘积算符生物大分子波谱学原理吴季辉第14页乘积算符生物大分子波谱学原理吴季辉第15页乘积算符生物大分子波谱学原理吴季辉第16页乘积算符生物大分子波谱学原理吴季辉第17页乘积算符生物大分子波谱学原理吴季辉第18页自由进动自由进动 生物大分子波谱学原理吴季辉第19页生物大分子波谱学原理吴季辉自由进动自由进动 第20页生物大分子波谱学原理吴季辉自由进动自由进动 第21页生物大分子波谱学原理吴季辉脉冲脉冲 第22页乘积算符生物大分子波谱学原理吴季辉第23页乘积算符生物大分子波谱学原理吴季辉第24页乘积算符生物大分子波谱学原理吴季辉第25页密度算符计算实例自旋回波 生物大分子波谱学原理吴季辉自旋回波实际上是180度脉冲，前后有一样延迟时间，这里分3种情况讨论：a 单核体系b 同核二核体系c 异核二核体系 第26页密度算符计算实例自旋回波 生物大分子波谱学原理吴季辉第27页密度算符计算实例自旋回波 生物大分子波谱学原理吴季辉对于化学位移贡献，Delay与对应核180脉冲交换时要变号t1t2t1-t2第28页密度算符计算实例自旋回波 生物大分子波谱学原理吴季辉第29页密度算符计算实例自旋回波 生物大分子波谱学原理吴季辉t1t2t3t1-t2t3对于J耦合贡献，Delay与每个核180脉冲交换时要变号第30页密度算符计算实例INEPT脉冲序列 生物大分子波谱学原理吴季辉第31页密度算符计算实例INEPT脉冲序列 生物大分子波谱学原理吴季辉第32页生物大分子波谱学原理吴季辉相位循环第33页生物大分子波谱学原理吴季辉梯度场脉冲(gradient pulse)在此起匀场破坏脉冲(homospoil pulse，HSP)作用，使得全部横向磁化分量消除此处H2与C没有J耦合梯度场脉冲区分开H1与H2第34页密度算符计算实例INEPT脉冲序列 生物大分子波谱学原理吴季辉第35页乘积算符乘积算符 生物大分子波谱学原理吴季辉算符空间 算符空间基算符 积算符空间中演化公式 单量子相干和可观察算符 多量子相干 相干转移和多量子相干产生 密度算符计算实例 第36页单量子相干和可观察算符生物大分子波谱学原理吴季辉这里可观察算符指密度算符中对可观察核磁信号有贡献成份，它与单量子相干项相关第37页生物大分子波谱学原理吴季辉单量子相干和可观察算符矩阵C=ABCij=AikBkj，对迹有贡献项i=j即Cii=AikBki，若B中只有Bmn非零，则A中对迹有贡献只有Anm第38页生物大分子波谱学原理吴季辉单量子相干和可观察算符第39页单量子相干和可观察算符生物大分子波谱学原理吴季辉第40页单量子相干和可观察算符生物大分子波谱学原理吴季辉第41页单量子相干和可观察算符生物大分子波谱学原理吴季辉第42页单量子相干和可观察算符生物大分子波谱学原理吴季辉第43页单量子相干和可观察算符生物大分子波谱学原理吴季辉第44页单量子相干和可观察算符生物大分子波谱学原理吴季辉第45页单量子相干和可观察算符生物大分子波谱学原理吴季辉Ix2IxSz形成单线但Ix 2IySz不形成单线，因为二者相位不一样第46页单量子相干和可观察算符生物大分子波谱学原理吴季辉第47页单量子相干和可观察算符生物大分子波谱学原理吴季辉第48页乘积算符乘积算符 生物大分子波谱学原理吴季辉算符空间 算符空间基算符 积算符空间中演化公式 单量子相干和可观察算符 多量子相干 相干转移和多量子相干产生 密度算符计算实例 第49页多量子相干生物大分子波谱学原理吴季辉第50页多量子相干生物大分子波谱学原理吴季辉第51页多量子相干生物大分子波谱学原理吴季辉第52页多量子相干生物大分子波谱学原理吴季辉第53页多量子相干生物大分子波谱学原理吴季辉第54页乘积算符乘积算符 生物大分子波谱学原理吴季辉算符空间 算符空间基算符 积算符空间中演化公式 单量子相干和可观察算符 多量子相干 相干转移和多量子相干产生 密度算符计算实例 第55页相干转移和多量子相干产生生物大分子波谱学原理吴季辉第56页乘积算符乘积算符 生物大分子波谱学原理吴季辉算符空间 算符空间基算符 积算符空间中演化公式 单量子相干和可观察算符 多量子相干 相干转移和多量子相干产生 密度算符计算实例 第57页密度算符计算实例重聚INEPT脉冲序列 生物大分子波谱学原理吴季辉单独使用INEPT序列有个缺点：检测期S信号为反相信号，反相信号能被观察到前提是，IS间J偶合在检测期必须存在，所以不能进行I核去偶为此能够在INEPT序列后插入一个延迟，让S反相磁化转化为同相磁化，因为样品中不一样S核化学位移能够不一样，在此延迟中进动频率也不一样，造成相位改变不一样，故中间插入180度形成另一个回波序列。第58页密度算符计算实例重聚INEPT脉冲序列 生物大分子波谱学原理吴季辉第59页密度算符计算实例重聚INEPT脉冲序列 生物大分子波谱学原理吴季辉第60页密度算符计算实例重聚INEPT脉冲序列 生物大分子波谱学原理吴季辉第61页密度算符计算实例重聚INEPT脉冲序列 生物大分子波谱学原理吴季辉结论：重聚INEPT脉冲序列对CH，CH2，CH3有判别作用，可用于进行谱编辑 第62页