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1、有机化合物波谱解析（4）第四章核磁共振波谱(NMR)NuclearMagneticResonanceSpectroscopy参考书目《有机化学结构鉴定与有机波谱学》宁永成编著，科学出版社（2001）《核磁共振波谱》裘祖文、裴奉奎编著，科学出版社（1989）《ModernNMRSpectroscopy—AGuideforChemists》WrittenbyJ.K.M.Sanders&B.Hunter,OxfordUnversityPress(1993)是一种吸收光谱 吸收无线电波 原子核能级发生跃迁1.1核磁共振基本原理一、简史核磁共振（NMR
2、,NuclearMagneticResonance）1945年美国两个实验室同时独立地观察到NMR吸收现象：斯坦福大学，Bloch,Hansen和Packord,观察到水中质子信号哈佛大学，Purcell,Torrey和Pound,观察到了石蜡中质子的信号Bloch和Purcell于1952年获得诺贝尔奖1951年前后，Procter、虞福春等发现化学位移和J偶合现象；1953年出现第一台30MHz连续波商品核磁共振谱仪（CW-NMR）；1958年及60年初,出现60、100MHz谱仪；1965年,Cooley和Tukey提出快速FT变换计算方法
3、；1970年，经Ernst教授等科学家努力，出现PFT-NMR商品谱仪；70年代后期，NMR出现重大进展仪器向更高的磁场发展；提出各种新的脉冲序列，发展了NMR理论和技术；出现了二维核磁共振谱和多量子跃迁测定技术；进行了多核(13C,31P,15N等)的研究；出现了CP-MAS等固体高分辨NMR技术；出现了“核磁共振成象技术”等新的分支学科；Ernst于1991年获得诺贝尔化学奖发展NMR原理、方法和技术FT-NMR谱仪,多维NMR等80年代初Wuthich发明了用多维NMR技术测定生物大分子溶液结构的方法,BiomolecularNMR迅速发展
4、；90年代初多维异核NMR谱迅速发展，500MHz以上的谱仪已普遍使用，900MHz谱仪开始研造并逐渐商品化；氘代技术用于BiomolecularNMR,扩展所能测定的蛋白质分子尺寸的限制核磁共振波谱法的特点:◆与通常的吸收光谱法相比,其来源不同.它来源于原子核自旋跃迁所得吸收谱;◆应用范围广:有机、无机、定性、结构分析、定量◆不需要标准样品可直接进行定量;◆不破坏样品;◆只能研究磁性核；固体样品不能直接分析，必须转化为溶液，对气体样品灵敏度较低。NMR新进展仪器向更高的磁场发展，以获得更高的灵敏度和分辨率；利用各种新的脉冲系列，发展了NMR的理
5、论和技术，在应用方面作了重要的开拓；提出并实现了二维、三维及多维核磁共振谱、多量子跃迁等NMR测定新技术，在归属复杂分子的谱线方面非常有用固体高分辨NMR技术、HPLC-NMR联用技术、碳、氢以外核的研究等多种测定技术的实现大大扩展了NMR的应用范围；核磁共振成像技术等新的分支学科出现，可无损测定和观察物体以及生物活体内非均匀体系的图像，在许多领域有广泛应用，成为当今医学诊断的重要手段。应用范围有机化学药物化学物理学生物化学临床医学众多工业部门第一节核磁共振基本原理一、核的自旋运动和NMR现象原子：原子核＋绕核运动的电子原子核：质子＋中子带正电荷
6、的质子数＝核外电子数＝原子序数原子质量：质子质量＋中子质量常用AXz表示各种原子:例1H112C613C6原子核的自旋各种原子核的自旋量子数质量数（A)原子序数(Z)自旋量子数(I)实例奇数奇或偶半整数(1/2,3/2,5/2…)HCNF偶偶0COS偶奇整数(1,2,3…)NH11136157199126168321614721讨论:(1)I=0的原子核O(16)；C（12）；S（32）等，无自旋，没有磁矩，不产生共振吸收。(2)I=1或I>0的原子核I=1：2H，14NI=3/2：11B，35Cl，79Br，81BrI=5/2：17O，127I
7、这类原子核的核电荷分布可看作一个椭圆体，电荷分布不均匀，共振吸收复杂，研究应用较少；(3)Ｉ＝1/2的原子核1H，13C，19F，31P原子核可看作核电荷均匀分布的球体，并象陀螺一样自旋，有磁矩产生，是核磁共振研究的主要对象，C，H也是有机化合物的主要组成元素。自旋角动量一些原子核有自旋现象，因而具有自旋角动量。由于核是带电粒子，故在自旋同时将产生磁矩。核磁矩与角动量都是矢量，磁矩的方向可用右手定则确定。核的自旋角动量P是量子化的，不能任意取数，并可用核的自旋量子数I表示。自旋量子数不为零的原子核都有磁矩，核磁矩的方向服从右手法则（如图7-2所示
8、），其大小与自旋角动量成正比。为核的磁旋比。是原子核的一种属性，不同核有其特征的值。例：H原子H=2.68×108T-1·S-1(特[
