核磁共振课件知识.ppt

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1、NMR是由磁性核受幅射而发生跃迁所形成的吸收光谱。研究最多、应用最广的是1H核的NMR，可用PMR或1HNMR表示。NMR给出的信息(高P162图7-7)：√①化学位移：各种结构的1H、13C有不同的化学位移，对结构敏感。（有点像IR中的特征吸收）√②磁性核附近的取代情况及空间排列：通过偶合常数J和自旋－自旋裂分来判断。（IR谱中没有）核磁共振谱中的每一个峰都有归属！√③峰面积（积分高度）：a.用于结构分析：各种化学环境相同的核（1H）的个数；b.用于成分分析：由特征峰定量。(三)核磁共振(NuclearMagneti

2、cResonanceSpectroscopy)(1)1H-NMR的基本原理(甲)原子核的自旋(乙)核磁共振的条件(丙)核磁共振仪(甲)原子核的自旋1H核带一个正电荷，它可以像电子那样自旋而产生磁矩（就像极小的磁铁）。在外加磁场（HO）中，质子自旋所产生的磁矩有两种取向：与HO同向或反向，对应于或两个自旋态。1H核自旋能级分裂及其与H0的强弱有关：(乙)核磁共振的条件根据量子化学，有：γ——磁旋比；h——普朗克常数；H0——外加磁场强度。如果用一个处于射频范围的电磁波照射处于H0中的1H，当电磁波的频率ν射恰好满足DE＝

3、hν——②时，处于低能级态的1H就会吸收电磁波的能量，跃迁到高能级态，发生核磁共振。发生核磁共振时，必须满足下式：③式称为核磁共振基本关系式。可见，固定H0，改变ν射或固定ν射，改变H0都可满足③式，发生核磁共振。但为了便于操作，通常采用后一种方法。(丙)核磁共振仪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

4、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。(高P161图7-5)(2)1H-NMR的化学位移什么是化学位移？(甲)化学位移的来源(乙)化学位移的表示方法(丙)影响化学位移的因素电负性各向异性效应氢键(2)1H-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。化学位移常用δ表示。例如：乙酸苄酯的NMR谱图。其分子中共有三种不同化学环境的氢核，会在NMR谱图中出现三个峰。(甲)化学位移的来源有机化合物分子中的氢核与裸

5、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，裸露程度不同，其σ值也不同，从而发生核磁共振的H0不同。这就是化学位移的来源。所以，化学位移也可定义为由于屏蔽程度不同而引起的NMR吸收峰位置的变化。(乙)化学位移的

6、表示方法在实际测量中，化学位移不是以裸露的1H为标准，而是以某一标准物为标准，测得样品共振峰与标准样共振峰的距离。以δ表示：ν样品——样品的共振频率；ν标样——标准样的共振频率；ν0——仪器的工作频率；乘106是为了读数方便。标样——TMS（(CH3)4Si）。其分子中只有一种1H，且屏蔽作用特大，在高场出峰。一般有机物的δ＞0，在TMS的低场（左边）出峰。例：在60MHz的仪器上，测得CHCl3与TMS间吸收频率之差为437Hz，则CHCl3中1H的化学位移为：常见的各种1H的化学位移如下：(丙)影响化学位移的因素（

7、i）电负性Y－H中Y的电负性越大，1H周围电子云密度越低，屏蔽效应越小，δ值越大，越靠近低场出峰。例1：化合物CH3ICH3BrCH3ClCH3F电负性I：2.5Br：2.8Cl：3.0F：4.0δH/ppm2.162.683.054.26化合物C-CH3N-CH3O-CH3电负性C：2.5N：3.0O：3.5δH/ppm0.7~1.92.1~3.13.2~4.2例2:（ii）各向异性效应实验数据：Why?产生以上现象的原因：双键及叁键上的质子也有各向异性效应：（iii）氢键氢键有去屏蔽效应，使质子的δ值显著增大。但原

8、因不明。例：PhOH中酚羟基质子的化学位移与浓度的关系：浓度100%20%10%5%2%1%δ/ppm7.456.86.45.94.94.35此外，VanderWaals效应、质子交换、温度、溶剂及溶液浓度等也对化学位移有影响。(3)1H-NMR的自旋偶合与自旋裂分(甲)自旋偶合的起因(乙)偶合常数(丙)磁等性质子和磁不等性质子(