有机化合物波谱分析核磁

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1、有机化合物波谱解析动物科技学院------潘春媛1主要内容绪论紫外光谱红外光谱核磁共振质谱2核磁共振波谱法是吸收光谱的一种，用适宜频率的电磁波照射置于强磁场下的原子核（使其能级发生分裂）。当核吸收的能量与核能级差相等时，就会发生核能级的跃迁，同时产生核磁共振信号，从而得到一种吸收光谱就是核磁共振波谱，以这种原理建立的方法称核磁共振波谱法。第三章核磁共振（NMRspectroscopy）3英国科学家彼得·曼斯菲尔德和美国科学家保罗·劳特布尔因在核磁共振成像技术领域的突破性成就而一同分享2003年诺贝尔生理学或医学奖。迄今，已经

2、有六位科学家因在核磁共振研究领域的突出贡献而分别获得诺贝尔物理学、化学、生理学或医学奖。第三章核磁共振（NMRspectroscopy）（一）简介41924年，Pauli预见原子核具有自旋和核磁距；1946年，斯坦福大学布洛赫（Bloch）和哈佛大学珀塞尔（Purcell）分别同时独立地观察到核磁共振现象；1952年，分享1952年诺贝尔物理奖；1953年，第一台商品化核磁共振波谱仪问世；1965年，恩斯特（Ernst)发展出傅里叶变换核磁共振和二维核磁共振；1991年，被授予诺贝尔化学奖；2002年，NMR领域再一次获诺贝尔

3、化学奖；核磁共振已成为最重要的仪器分析手段之一第三章核磁共振（NMRspectroscopy）5核磁共振成像技术（NuclearMagneticResonanceImaging，简称NMRI），是获取样品平面（断面）上的分布信息，称作核磁共振计算机断层成象，也就是切片扫描方式。核磁共振手段可测定生物组织中含水量分布的图像，这实际上就是质子密度分布的图像。现已对生物组织的病变和其含水量分布的关系作过广泛的研究。病变会使组织中的含水量发生变化，所以，通过水含量分布的情况就可以把病变部位找出来。第三章核磁共振（NMRspectros

4、copy）6（二）基本原理核的自旋与核磁矩第三章核磁共振（NMRspectroscopy）7一、原子核的自旋自旋运动的原子核的自旋角动量P与自旋感应产生的核磁矩μ有如下关系：μ=γP（γ：磁旋比，是核磁矩μ与自旋角动量P之间的比例常数）自旋角动量P的数值大小又可以用核的自旋量子数I来表示：第三章核磁共振（NMRspectroscopy）8质量数原子序数自旋量子数I偶数偶数0偶数奇数1，2，3….奇数奇数或偶数1/2；3/2；5/2….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：第三章核磁共振（NMRs

5、pectroscopy）93）Ｉ＝1/2，3/2，5/2….的原子核:1H，13C，19F，31PＩ＝1/2原子核的电荷均匀分布，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。第三章核磁共振（NMRspectroscopy）讨论:1）I=0的原子核O(16)；C（12）；S（22）等，无自旋，没有磁矩，不产生共振吸收。2）I=1，2，3…….的原子核：2H，14N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，共振吸收复杂，研究应用较少；101、核的自旋取向与能级状态第三章

6、核磁共振（NMRspectroscopy）二、磁性原子核在外加磁场中的行为特征11自旋取向数=2I+1每个取向可由磁量子数m来表示：m=I、I-1，……-II=1，自旋取向数=3-----1、0、-1；I=2，自旋取向数=5-----2、1、0、-2、-1；第三章核磁共振（NMRspectroscopy）12对于氢核I=1/2，即有m=2个取向，m=+1/2、m=-1/2当自旋取向与外加磁场一致时，m=+1/2，氢核处于一种低能级状态.(E1=-μH0)，当自旋取向与外加磁场相反时，m=-1/2时，则处于一种高能级状态(E2=

7、+μH0)，两种取向的能级差△E=E2-E1=2μH0第三章核磁共振（NMRspectroscopy）131）饱和和弛豫的概念在热平衡状态时，低能态的核数要略多于高能态的核数，当加上外磁场时，低能态的核就要吸收能量跃迁到高能态，知道低能态和高能态的核数量相等时，才停止吸收能量，这种状态就叫做饱和。饱和时，NMR信号为零。通过非辐射的能量迁移形式，使高能态核跃迁回低能态核的过程称为弛豫过程。弛豫过程可以分为两类：纵向弛豫和横向弛豫。第三章核磁共振（NMRspectroscopy）2、饱和与弛豫141、拉摩尔进动核自旋形成的核磁矩

8、可以看做是个小磁针，当置于外加磁场中时，将被迫对外加磁场自动取向，并且核会在自旋的同时绕外磁场的方向进行回旋，这种运动就叫做拉摩尔进动。核的进动频率或称拉摩尔频率ω=γH0/2π三、产生核磁共振的必要条件第三章核磁共振（NMRspectroscopy）152、产生核磁共振的必