核磁共振波谱分析ppt课件.ppt

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1、核磁共振波谱解析NuclearMagneticResonanceSpectroscopy(NMR)化学领域根据核磁共振波谱图上共振峰的位置、强度和精细结构可以研究分子结构。1HNMR谱的结构信息化学位移偶合常数积分高度核磁共振产生条件(1)核有自旋(磁性核)(2)外磁场，能级裂分;(3)照射频率与外磁场的比值1.1基本原理1.1.1原子核的自旋原子核：质子中子自旋角动量P：1.原子核的磁矩I:自旋量子数，I=0，1/2,1,3/2,……质量数质子数中子数I典型核偶数偶数偶数I=012C,16O,32S偶数奇数奇数I=1I=2I=32H,6Li,14N58Co10B奇数偶数奇数奇数偶数I=1

2、/23/2,5/2,…1H,13C,15N,19F,31P11B,17O,35Cl,79Br,81Br,127I各种核的自旋量子数I讨论:(1)I=0的原子核16O；12C；32S等，无自旋，没有磁矩，不产生共振吸收(2)I=1或I>1的原子核I=1：2H，14NI=3/2：11B，35Cl，79Br，81BrI=5/2：17O，127I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，具有电核四极矩（quadrupole），共振吸收复杂，研究应用较少；(3)Ｉ＝1/2的原子核1H，13C，15N，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

3、研究的主要对象，C，H也是有机化合物的主要组成元素。外加磁场中核的自旋取向数：m=I,I-1,I-2,……-I2.自旋核在磁场中的取向和能级B0….无磁场时质子的磁矩外加磁场中质子的磁矩质子在外加磁场中两能级与外加磁场的关系m=1/2m=-1/2高低自旋态能量的差值（△E）与外加磁场的强度成正比。1.核跃迁与电磁辐射核跃迁能电磁辐射能E外=hυ核磁共振时E外=E1.1.2核磁共振的产生核磁共振的条件:E外=E=hBO/（2π）或u=BO/2πu：电磁波频率射频频率与磁场强度Bo是成正比的，在进行核磁共振实验时，所用的磁强强度越高，发生核磁共振所需的射频频率也越高。γ磁旋比，为各核的特

4、征值=B0=202.经典力学(进动)在外加磁场中，磁场对核磁矩产生一力矩（成一夹角时），迫使核取向于外加磁场，结果产生进动（拉摩尔进动），其回旋频率为ω。共振条件磁性原子核在磁场中做拉莫尔进动，在磁场的垂直方向上加小交变电场，如频率为u射，当u射等于核的自旋进动频率u0，发生共振。低能态原子核吸收交变电场的能量，跃迁到高能态，称核磁共振。各种核的共振条件不同，如：在1.4092特斯拉的磁场,各种核的共振频率为：1H60.000MHz13C15.086MHz19F56.444MHz31P24.288MHz对于1H核，不同的频率对应的磁场强度：射频40MHz磁场强度0.9400特斯拉601

5、.40921002.35002004.70003007.100050011.7500BB核磁共振产生条件(1)核有自旋(磁性核)(2)外磁场，能级裂分;(3)照射频率与外磁场的比值思考题1.在1H、2H、12C、14N和28Si中，哪些核没有核磁共振现象，为什么？2.1H和13C的旋磁比分别为26.75107rad·T-1·S-1和6.73107rad·T-1·S-1，当磁场强度为11.7440T时，它们的共振频率是多少？3.在500MHz的仪器上测定19FNMR，需配置多大的射频发生器？（19F的磁旋比为25.18*107rad·T-1·S-1）核磁共振的参数化学位移自旋耦合及耦合常数信号

6、强度（积分值）迟豫时间NOE1.2化学位移1.2.1电子屏蔽效应与化学位移1.2.2化学位移表示方法1.2.3影响化学位移的因素1.2.4积分线1.2.5各类质子的化学位移值及估算CH3CH2Brabba图1溴乙烷的1HNMR谱化学环境指原子核周围的电子云密度及邻近化学键的排布情况B1.2.1电子屏蔽效应与化学位移以氢核为例，实受磁场强度：B实=B0(1-σ)σ为屏蔽常数，表示电子屏蔽效应的大小，越大，屏蔽效应越强。其数值取决于核外电子云密度。B0高场低场屏蔽效应，共振信号移向高场屏蔽效应，共振信号移向低场屏蔽效应的存在，若维持原有的照射频率，必须增加外磁场的强度，共振信号峰移向高场(相对

7、于裸露的氢核)；若维持原有的外磁场强度，必须降低照射频率，才能达到共振条件。屏蔽（抗磁性屏蔽）：核外球形对称的电子云，如1H的s电子，在外磁场作用下产生与B0方向相反的对抗性磁场，它使原子核实际受到的磁场稍有降低，共振信号峰移向高场。去屏蔽（顺磁性屏蔽）：核外非球形对称的电子云，如p，d电子，在外磁场作用下产生与B0方向相同的加强性磁场，共振信号峰移向低场。核磁共振的条件改写为：o=(/2π)B实=(/