《NMR原理本科》PPT课件

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1、核磁共振仪的结构核磁共振基本原理化学位移影响化学位移的因素自旋偶合与裂分DEPT及13C-NMR及图谱解析核磁共振基本原理FelixBlocB1905-1983StanfordUniversityEdwardMillsPurcell1912-1997MIT1952NobelPrizeforPBysics1945年F.BlocB和E.M.Purcell发现NMR现象。理论基础：核物理NMR提供四种结构信息：化学位移、偶合常数J、各种核的信号强度比和弛豫时间--某种核的化学环境、原子个数、邻近基团的种类及

2、分子的空间构型，所以NMR在化学生物学医学材料学应用广泛。发展：高场、FT、新方法、新技术等优点：液体、固体，不破坏样品，可定量分析1945-1951年间，化学位移和自旋偶合的发现，NMR技术的化学应用。1953年世界上第一台商品化NMR谱仪.1964年世界上第一台超导磁场的NMR谱仪1971年世界上第一台脉冲傅立叶变换NMR谱仪1976年R.R.Ernst发表了二维核磁共振的理论和实验的文章。获得1991年诺贝尔化学奖核磁共振氢谱(1BNuclearMagneticResonanceSpectra,

3、1HNMR)核磁共振基本原理核自旋,核磁矩核磁共振核弛豫1、核自旋原子核是带正电的微粒（由质子+中子组成），大多数原子核都具有自旋现象。核的自旋现象，用自旋量子数I表示，I值与原子核的质量数A和核电荷数（质子数或原子序数）Z有关。自旋核的分类质量数（A）原子序数（Z）I奇奇或偶半整数I=1/2,3/2,5/2…偶奇整数I=1,2…偶偶0I=0I=1/2:1H113C615N719F931P1557Fe2629Si77Se34195Pt78199Bg80…I=3/2:7Li39Be411B523N

4、a1133S1639K1963Cu2965Cu2935Cl1737Cl1779Br3581Br35...I=5/2:17O825Mg1227Al1355Mn2567Zn30…I=1:2H16Li314N7I=2:58Co27I=3:10B5I=0:12C616O832S16=·P（：磁旋比）P=I0的原子核都具有自旋现象产生磁矩（），与自旋角动量P有关。核磁矩核的自旋角动量(P)是量子化的，不能任意取值，可用自旋量子数(I)来描述。I＝0、1/2、1……B:普朗克常数I=0，P=0，

5、无自旋，不能产生自旋角动量，不会产生共振信号。只有当I＞O时，才能发生共振吸收,产生共振信号。磁矩的取向自旋核的取向，即磁矩的取向。无外磁场（B0）时，磁矩的取向是任意的。2、B0中自旋核的取向I0的自旋核，磁矩的取向不是任意的，而是量子化的，共有（2I+1）种取向。可用磁量子数m表示：m：I，I-1，，-I+1，-II=1/2的自旋核，共有2种取向（+1/2，-1/2）I=1的自旋核，共有3种取向（+1，0，-1）自旋核的取向I=1/2时核磁取向的能量只有m=1的跃迁，才是允许跃迁，

6、所以相邻两能级之间的能量差：E=E2–E1E=-··m·B0=··B0E∝B03、不同取向的自旋核在B0场中的进动I0的自旋核,绕自旋轴旋转(自旋轴的方向与一致)，自旋轴又与B0场保持一角，绕B0场进动（Process）,或称Larmor进动。这是由于B0对有一个扭力，与B0平行，旋转又产生离心力，平衡时保持不变。（经典力学分析，自旋核在B0中就象一个旋转的陀螺在地心场中。）磁诱导产生自旋核的能级裂分E=hh=··B0=·B0进动的频率=20=·B00=·B0

7、0∝B0可见，共振频率与磁场强度成正比，从量子力学推出的共振关系式与从经典力学推出的关系式是完全一样的！4、核磁共振——射频场若在垂直于B0的方向加射频场B1(电磁波照射)，其频率为1，在B1的作用下，会产生一个与自旋核旋进方向相同的回旋频率1当1=0时，核就会吸收能量，由低能态（+1/2）跃迁至高能态（-1/2），这种现象称核磁共振。=·B0磁场强度B0的单位：1高斯（GS）=10-4T（特拉斯）同一种核，=常数，∝B0例如对于1BB0=1.41TG=60MBz,B0=2.35TG=1

8、00MBz产生NMR共振的条件（1）I0的自旋核（2）外磁场B0（3）与B0相互垂直的射频场B1，且1=0二、化学位移—频率电子屏蔽效应核磁共振氢谱图示化学位移1、电子屏蔽效应=·B0磁场强度B0的单位：1高斯（GS）=10-4T（特拉斯）带正电原子核的核外电子在与外磁场垂直的平面上绕核旋转的同时，会产生与外磁场方向相反的感生磁场。感生磁场的大小用σ·B0表示。σ为屏蔽常数，与核外电子云的密度有关。B核在分子中是被价电子所包围的。因此，在外