NMR核磁共振氢谱

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1、第6章核磁共振波谱分析法6.1.1原子核的自旋6.1.2核磁共振现象6.1.3核磁共振条件6.1.4核磁共振波谱仪6.1核磁共振基本原理6.1.1原子核的自旋若原子核存在自旋，产生核磁矩：自旋角动量：I：自旋量子数；h：普朗克常数；——磁旋比，核的特征常数自旋量子数（I）不为零的核都具有磁矩，原子的自旋情况可以用（I）表征：质量数原子序数自旋量子数I例偶数偶数016O，12C偶数奇数1，2，3….14N,2H奇数奇数或偶数1/2；3/2；5/2….1H,13C,31P,19F核磁矩：μ＝P自旋核的电荷分

2、布与自旋量子数有关。当I＝1/2时，在有μ产生的同时，象陀螺一样的自旋；NMR研究的主要为I＝1/2的自旋核，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。磁核1H13C磁矩27.9270.70216自旋量子数1/21/2磁旋比26.7536.723共振条件：H0＝2.1T9.4T11.7T90MHz400MHz500MHz22.6MHz100MHz125MHz丰度99.98%1.1%

3、相对灵敏度11/5800恒定H下的相对灵敏度10.016化学位移/ppm10200偶合常数/Hz几个～30100～270（JC-H）6.1.2核磁共振现象自旋量子数I=1/2的原子核（氢核），可当作电荷均匀分布的球体，绕自旋轴转动时，产生磁场，类似一个小磁铁。当置于外加磁场H0中时，相对于外磁场，可以有（2I+1）种取向：氢核（I=1/2），两种取向（两个能级）：(1)与外磁场平行，能量低，磁量子数ｍ＝＋1/2;(2)与外磁场相反，能量高，磁量子数ｍ＝－1/2;(核磁共振现象)两种取向不完全与外磁场平行，＝

4、54°24’和125°36’相互作用,产生进动(拉莫进动)进动频率0；角速度0；0=20=H0磁旋比；H0外磁场强度；两种进动取向不同的氢核之间的能级差：E=H0（磁矩）6.1.3核磁共振条件在外磁场中，原子核能级产生裂分，由低能级向高能级跃迁，需要吸收能量。能级量子化。射频振荡线圈产生电磁波。对于氢核，能级差：E=H0（磁矩）产生共振需吸收的能量：E=H0=h0由拉莫进动方程：0=20=H0;共振条件：0=H0/(2)共振条件(1)核有自旋(磁性核)(2)外磁场

5、,能级裂分;(3)照射频率与外磁场的比值0/H0=/(2)讨论:共振条件：0=H0/(2)（1）对于同一种核，磁旋比为定值，H0变，射频频率变。（2）不同原子核，磁旋比不同，产生共振的条件不同，需要的磁场强度H0和射频频率不同。（3）固定H0，改变（扫频），不同原子核在不同频率处发生共振（图）。也可固定，改变H0（扫场）。扫场方式应用较多。氢核（1H）：1.409T共振频率60MHz2.305T共振频率100MHz磁场强度H0的单位：1高斯（GS）=10-4T（特拉斯）6.1.4核磁共

6、振波谱仪1．永久磁铁：提供外磁场，要求稳定性好，均匀，不均匀性小于六千万分之一。扫场线圈。2．射频振荡器：线圈垂直于外磁场，发射一定频率的电磁辐射信号。60MHz或100MHz。3．射频信号接受器（检测器）：当质子的进动频率与辐射频率相匹配时，发生能级跃迁，吸收能量，在感应线圈中产生毫伏级信号。4．样品管：外径5mm的玻璃管,测量过程中旋转,磁场作用均匀。a.连续波核磁共振仪根据，连续改变νRF或H0，使观测核一一被激发。扫频：固定H0，改变νRF；√扫场：固定νRF，改变H0（操作更为方便）。连续波仪器的缺

7、点是工作效率低，因而有被PFT仪器取代的趋势。Bb.脉冲付里叶变换（PFT）核磁共振谱仪采用射频脉冲激发在一定范围内所有的欲观测的核，通过付里叶变换得到NMR谱图。PFT大大提高了仪器的工作效率。第6.2节核磁共振波谱分析法6.2.11H-NMR的化学位移6.2.21H-NMR的自旋偶合与自旋裂分6.2.3积分曲线与质子的数目6.2.41H-NMR的谱图解析6.21H－核磁共振波谱6.2.11H-NMR的化学位移化学位移(Chemicalshift)——由于化学环境不同所引起的NMR信号位置的变化。化学位移

8、常用δ表示。有机化合物分子中的氢核与裸露的质子不同，其周围还有电子！各种化学环境不同的氢核，其周围的电子云密度也不同。在H0作用下，核外电子的环流运动会产生一感应磁场H感应。而H感应的方向总是与H0相反，用化学的语言来说，就是核外电子的存在使1H核受到了屏蔽作用。1H核真正感受到的磁场强度H实为：在真实分子中，发生核磁共振的条件是：这里σ是屏蔽常数。不同化学环境的质子，因其周围电子云密度不同，裸露程