生物大分子波谱学原理课件.ppt

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1、生物大分子波谱学原理,吴 季 辉*,*中国科学技术大学生命科学学院结构生物学开放实验室,第二章 核磁共振的理论描述,量子力学基础 密度算符 脉冲及其算符描述 核磁信号计算 多自旋体系的描述 相干 乘积算符,生物大分子波谱学原理吴季辉,乘积算符,生物大分子波谱学原理吴季辉,乘积算符,生物大分子波谱学原理吴季辉,在多数核磁实验中，可采用弱偶合假定，此时用乘积算符能更方便地描述核磁体系的动力学过程 强偶合条件下用乘积算符不方便I的核自旋用乘积算符也不方便,乘积算符,生物大分子波谱学原理吴季辉,算符空间 算符空间的基算符 积算符空间中的演化公式 单量子相干和可观测算符 多量子相干 相干转移和多量子相干

2、的产生 密度算符计算实例,乘积算符,生物大分子波谱学原理吴季辉,乘积算符,生物大分子波谱学原理吴季辉,乘积算符,生物大分子波谱学原理吴季辉,乘积算符,生物大分子波谱学原理吴季辉,算符空间 算符空间的基算符 积算符空间中的演化公式 单量子相干和可观测算符 多量子相干 相干转移和多量子相干的产生 密度算符计算实例,乘积算符,生物大分子波谱学原理吴季辉,乘积算符,生物大分子波谱学原理吴季辉,乘积算符,生物大分子波谱学原理吴季辉,乘积算符,生物大分子波谱学原理吴季辉,算符空间 算符空间的基算符 积算符空间中的演化公式 单量子相干和可观测算符 多量子相干 相干转移和多量子相干的产生 密度算符计算实例,乘

3、积算符,生物大分子波谱学原理吴季辉,乘积算符,生物大分子波谱学原理吴季辉,乘积算符,生物大分子波谱学原理吴季辉,乘积算符,生物大分子波谱学原理吴季辉,乘积算符,生物大分子波谱学原理吴季辉,自由进动,生物大分子波谱学原理吴季辉,生物大分子波谱学原理吴季辉,自由进动,生物大分子波谱学原理吴季辉,自由进动,生物大分子波谱学原理吴季辉,脉冲,乘积算符,生物大分子波谱学原理吴季辉,乘积算符,生物大分子波谱学原理吴季辉,乘积算符,生物大分子波谱学原理吴季辉,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，前后有同样的延迟时间，这里分3种情况讨论：a 单核体系b 同核二核

4、体系c 异核二核体系,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,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,对于化学位移的贡献，Delay与相应核的180脉冲交换时要变号,t1,t2,t1,-t2,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,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,t1,t2,t3,t1,-t2,t3,对于J耦合的贡献，Delay与每个核的180脉冲交换时要变号,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,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,生物大分子波谱学原理吴季辉,相位循环,生物大

5、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)的作用，使得所有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,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,乘积算符,生物大分子波谱学原理吴季辉,算符空间 算符空间的基算符 积算符空间中的演化公式 单量子相干和可观测算符 多量子相干 相干转移和多量子相干的产生 密度算符计算实例,单量子相干和可观测算符,生物大分子波谱学原理吴季辉,这里可观测算符指密度算符中对可观测的核磁信号有贡献的成分，它与单量子相干项有关,生物大分子波谱学原理吴季辉

6、,单量子相干和可观测算符,矩阵C=ABCij=AikBkj，对迹有贡献的项i=j即Cii=AikBki，若B中只有Bmn非零，则A中对迹有贡献的只有Anm,生物大分子波谱学原理吴季辉,单量子相干和可观测算符,单量子相干和可观测算符,生物大分子波谱学原理吴季辉,单量子相干和可观测算符,生物大分子波谱学原理吴季辉,单量子相干和可观测算符,生物大分子波谱学原理吴季辉,单量子相干和可观测算符,生物大分子波谱学原理吴季辉,单量子相干和可观测算符,生物大分子波谱学原理吴季辉,单量子相干和可观测算符,生物大分子波谱学原理吴季辉,单量子相干和可观测算符,生物大分子波谱学原理吴季辉,Ix2IxSz形成单线但Ix

7、 2IySz不形成单线，因为两者的相位不同,单量子相干和可观测算符,生物大分子波谱学原理吴季辉,单量子相干和可观测算符,生物大分子波谱学原理吴季辉,乘积算符,生物大分子波谱学原理吴季辉,算符空间 算符空间的基算符 积算符空间中的演化公式 单量子相干和可观测算符 多量子相干 相干转移和多量子相干的产生 密度算符计算实例,多量子相干,生物大分子波谱学原理吴季辉,多量子相干,生物大分子波谱学原理吴季辉,多量子相干,生物大分子波谱学原理吴季辉,多量子相干,生物大分子波谱学原理吴季辉,多量子相干,生物大分子波谱学原理吴季辉,乘积算符,生物大分子波谱学原理吴季辉,算符空间 算符空间的基算符 积算符空间中的

8、演化公式 单量子相干和可观测算符 多量子相干 相干转移和多量子相干的产生 密度算符计算实例,相干转移和多量子相干的产生,生物大分子波谱学原理吴季辉,乘积算符,生物大分子波谱学原理吴季辉,算符空间 算符空间的基算符 积算符空间中的演化公式 单量子相干和可观测算符 多量子相干 相干转移和多量子相干的产生 密度算符计算实例,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的信号为反相信号，反相信号能被观测到的前提是，IS间的J偶合在检测期必须存在，因此不能进行I核去偶为此可以在INEPT序列后插入一个延迟，让S反相磁化转化为同相磁化，由于样品中不同S核的化学位移可以不同，在此延迟中进动的频率也不同，导致的相位变化不同，故中间插入180度形成另一个回波序列。,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,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,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,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有鉴别作用，可用于进行谱编辑,