核磁共振谱课件.ppt

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1、20.4核磁共振谱(NMR)第20章有机化合物的波谱分析NMR是指氢核磁共振谱（1HNMR，或PMR,protonmagneticresonance）和碳核磁共振谱（13CNMR）。通过1HNMR：可以得到有关未知分子中氢原子的类型、数目及其所处的化学环境等线索；通过13CNMR：则可以得到相关复杂分子（多用于甾类、多糖类）中碳原子的骨架信息。本章将重点介绍1HNMR。NMR是唯一可以确定水溶液和膜状态下蛋白质分子三维结构的方法20.4核磁共振谱(NMR)20.4.1核磁共振的产生20.4.21H-NMR的化学位移20.4.31H-NMR的自旋偶合与自旋裂分20.4.4积分

2、曲线与质子的数目20.4.51H-NMR的谱图解析第20章有机化合物的波谱分析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,其次是13CNMR。20.4核磁共振(NuclearMagneticResonanceSpectroscopy)(1)原子核的自旋与核磁共振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（BO）中，质子自旋所产生的磁矩有两种取向：与BO同向或反向，对应于两个自旋态。20.4.1核磁共振的产生1H核自旋能级分裂与B0的强弱有关：20.4.1核磁共振的产

3、生此两种自旋态的能量差△E随着外磁场的强度增加而变大。能量低的自旋磁场与外磁场同向平行（顺磁场）能量高的自旋磁场与外磁场逆向平行（逆磁场）根据量子化学，有：γ——磁旋比；h——普朗克常数；B0——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B0中的1H，当电磁波的频率ν射恰好满足DE＝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。20.4.1核磁共振的产生当处于外磁场（Bo）中的自旋核接受一定频率的电磁波辐射（射），当辐射的能量恰好等于自旋核两种不同取向的能量差时，处于低能态的自旋核吸收电磁辐射能跃迁到高能态，这种现象称为核磁

4、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。20.4.1核磁共振的产生因此,产生核磁共振的条件:1、外磁场提供强B0，使其产生较大的自旋能级分裂；2、电磁场发射一定范围的电磁波，使自旋核完成能级跃迁。由上式可知，有两个变数：Bo和射。所以，从理论上来讲，无论改变外磁场的强度或改变电磁波的频率均可以达到上述的关系。核磁共振仪示意图因此，实现核磁共振的方式有两种：（1）保持外磁场强度不变，改变电磁波辐射频率——扫频。（2）保持电磁波辐射频率不变，改变外磁场强度——扫场。由于第（2）种操作更为方便，目前最为常用。测定方法：装有试样液的试样管放到磁场强度很大

5、的两块电磁铁中间，用射频振荡器高度稳定地发出固定频率的电磁波（ν不变），在扫描发生器中，通直流电流，可连续的调节外加磁场的强度进行扫描—扫场。当磁场强度达到一定值H10时试样中某一类型质子发生能量跃迁（共振），然后，射频接受器通过射频接受线圈，接受共振信号，信号经过放大在记录器上绘出核磁共振谱图。扫描是由低场扫向高场，吸收峰越多，不同的氢越多（吸收峰的峰形与红外的相反）。27格17格例如：乙醇的核磁共振谱c.NMR给出的信息NMR给出的信息：√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

6、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。20.4.1核磁共振的产生20.4.21HNMR的化学位移什么是化学位移？(1)化学位移的来源(2)化学位移的表示方法(3)影响化学位移的因素电负性各向异性效应氢键20.4核磁共振谱20.4.21H-NMR的化学位移(P.450)化学位移(Chemicalshift)：定义：在照射频率确定时，同种核因在分子中的化学环境不同而在不同共振磁场强度下显示吸收峰的现象称为化学位移。化学位移常用δ

7、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。乙酸苄酯20.4.21H-NMR的化学位移(P.450)(1)化学位移的来源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B0作用下，核外电子的环流运动会产生一感应磁场B感应。而B感应的方向总是与B0相反，用化学的语言来说，就是核外电子的存在使1H核受到了部分的屏蔽作用。1H核真正感受到的磁场强度B实为：σ是屏蔽常数，小于1。在真实分子中，发生核磁共振的条件