化学位移各向异性英文解释翻译、化学位移各向异性的近义词、反义词、例句
英语翻译:
【化】 chemical shift anisotropy
分词翻译:
化学的英语翻译:
chemistry
【化】 chemistry
【医】 chemistry; chemo-; spagyric medicine
位移的英语翻译:
displacement
【计】 bit shift
各的英语翻译:
apiece; different; each; various
【医】 AA; ana; sing.
向的英语翻译:
always; at; be partial to; direction; face; out; to; toward
【医】 ad-; ak-; ob-
异的英语翻译:
different; other; separate; strange; surprise
【计】 exclusive-OR
【医】 allotrio-; heter-; hetero-; pecilo-; poecil-; poikilo-
专业解析
化学位移各向异性(Chemical Shift Anisotropy, CSA)是核磁共振(NMR)波谱学中的一个核心概念,指原子核(尤其是如碳-13、氮-15等非质子核)的化学位移(δ)因其在外部静磁场(B₀)中的空间取向不同而发生变化的现象。以下是详细解释:
一、基本定义与原理
- 各向异性本质:在非球形对称的分子环境中(如非立方晶体或溶液中快速翻转的分子),核外电子云对核的屏蔽效应并非均匀。电子云分布具有方向依赖性,导致核感受到的有效磁场强度随分子相对于B₀的取向改变而变化。
- 化学位移变化:化学位移δ反映核的屏蔽程度(δ ∝ (B₀ - B_local)/B₀)。当分子取向改变时,局部屏蔽场B_local随之变化,从而引起δ值改变。这种因方向不同导致的δ值分布范围称为化学位移各向异性。
二、物理机制与数学表达
- 屏蔽张量(σ):CSA可用二阶张量σ描述,包含9个分量(通常对称化为3个主分量σ₁₁, σ₂₂, σ₃₃)。化学位移各向异性度Δσ定义为:
$$
Deltasigma = sigma{33} - frac{sigma{11} + sigma_{22}}{2}
$$
其中σ₃₃为最大屏蔽方向的分量。
- 频率关系:在固态NMR中,CSA导致谱线展宽,其频率宽度正比于Δσ和B₀。对于静态样品,谱线形状反映σ的主轴分布;在魔角旋转(MAS)实验中,高速旋转可部分平均化CSA,缩窄谱线。
三、实际意义与应用
- 结构探针:CSA是分子局部电子结构和键合环境的重要指标。例如,¹³C NMR中羰基碳(C=O)的CSA(Δσ ≈ 200–300 ppm)远大于烷基碳(Δσ < 50 ppm),直接反映π键的电子离域特性。
- 动力学研究:通过分析CSA对弛豫速率(如T₁, T₂)的贡献,可推断分子运动或蛋白质构象变化的时间尺度。
- 固态NMR技术:CSA是设计脉冲序列(如CP-MAS、DOR)的关键参数,用于高分辨谱获取或距离/角度测量(如REDOR、DIPSHIFT)。
化学位移各向异性揭示了核磁共振中化学位移的方向依赖性,源于电子屏蔽效应的空间非均匀性。其量化参数(Δσ)和谱线特征为解析分子结构、电子性质及动力学行为提供了独特视角,尤其在固态NMR和生物大分子研究中不可或缺。
参考文献与权威来源:
- IUPAC《核磁共振术语》(Compendium of Chemical Terminology)定义:Chemical Shift Anisotropy
https://goldbook.iupac.org/terms/view/C01046
- 剑桥大学《固态NMR原理》:CSA机制与实验观测
https://www.ch.cam.ac.uk/teaching/ssnmr
- MIT开放课程《生物NMR波谱学》:CSA在蛋白质结构中的应用
https://ocw.mit.edu/courses/chemistry
网络扩展解释
化学位移各向异性是核磁共振(NMR)领域中的概念,指原子核的化学位移因磁场方向不同而发生变化的特性。以下从定义、原理和实例三个方面进行解释:
1.定义
化学位移各向异性源于核周围电子云的非对称分布,导致核在不同磁场方向下感受到的屏蔽效应不同,从而化学位移值发生变化。例如,乙炔、乙烯和乙烷的质子因化学键电子环流方向差异,表现出显著不同的化学位移(δ值分别为2.88、5.84和0.96)。
2.原理
- 各向异性磁场效应:化学键(如π键、σ键)的电子环流会感应出方向依赖的次级磁场,这种磁场在空间分布上呈现各向异性。例如,乙炔的线性结构导致其电子环流产生的磁场在轴向增强屏蔽效应,而在横向削弱屏蔽效应。
- 磁场方向依赖性:当外磁场方向改变时,核的有效感应磁场随之变化,导致化学位移被“平均化”的取向不同,进而影响共振频率。
3.实际意义
- NMR谱分析:该效应对解析分子结构至关重要,例如区分烯烃、炔烃和烷烃的质子信号。
- 成像技术应用:医学MRI中利用化学位移各向异性原理实现脂肪抑制或水信号分离,提升图像对比度。
化学位移各向异性反映了核周围电子环境的非对称性对化学位移的影响,是理解分子结构及核磁共振现象的核心概念。如需进一步了解实验数据或具体案例,可参考、3、8等来源。
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