第六章-核磁波谱.ppt

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1、§6-1、概述§6-2、NMR基本原理§6-3、自旋耦合与自旋分裂§6-4、NMR仪器§6-5、1HNMR谱图解析§6-6、核磁共振在生物科学中的主要应用第六章核磁共振波谱法返回11、发展历史2、概念3、核磁共振波谱法的特点返回第六章核磁共振波谱法§6-1概述21924年：Pauli预言了NMR的基本理论，即有些核同时具有自旋和磁量子数，这些核在磁场中会发生分裂；1946年：Harvard大学的Purcell和Stanford大学的Bloch各自首次发现并证实NMR现象，并于1952年分享了Nobel奖；1953年：Varian开始商用仪器开发，并于同年制

2、作了第一台高分辨NMR仪；1956年：Knight发现元素所处的化学环境对NMR信号有影响，而这一影响与物质分子结构有关。1970年：Fourier(pilsed)-NMR开始市场化（早期多使用的是连续波NMR仪器）。1、发展历史：返回第六章核磁共振波谱法§6-1概述3（1）、NMR是研究处于磁场中的原子核对射频辐射(Radio-frequencyRadiation)的吸收，它是对各种有机和无机物的成分、结构进行定性分析的最强有力的工具之一，有时亦可进行定量分析。（2）、在强磁场中，原子核发生能级分裂(能级极小：在1.41T磁场中，磁能级差约为2510-

3、3J)，当吸收外来电磁辐射(109-1010nm,4-900MHz)时，将发生核能级的跃迁----产生所谓NMR现象。2、概念：第六章核磁共振波谱法§6-1概述返回4射频辐射——原子核(强磁场下能级分裂)——吸收──能级跃迁──NMR测定有机化合物的结构，1HNMR──氢原子的位置、环境以及官能团和C骨架上的H原子相对数目）（3）、与UV-Vis和红外光谱法类似，NMR也属于吸收光谱，只是研究的对象是处于强磁场中的原子核对射频辐射的吸收。第六章核磁共振波谱法§6-1概述返回5（1）、核磁共振波谱法是结构分析最强有力的手段之一，因为它把有机化合物最常见的组成

4、元素氢(氢谱)或　碳(碳谱)等作为“生色团”来使用的，因此它可能确定几乎所有常见官能团的环境，有的是其它光谱或分析法所不能判断的环境，NMR法谱图的直观性强，特　别是碳谱能直接反映出分子的骨架，谱图解释较为　容易。（2）、有多种原子核的共振波谱(除了常用的氢谱外，　还有碳谱，氟谱，磷谱等)，因此，扩大了应用范围，　各种谱之间还可以互相印证。3、核磁共振波谱法的特点第六章核磁共振波谱法§6-1概述6（3）、可以进行定量测定，因而也可以用于阻碍化学反　应的进程，研究反应机理，还可以求得某些化学过　程的动力和热力学的参数。（4）、该法的缺点是：因有的灵敏度比较低

5、，但现代高　级，精密的仪器可以使灵敏度极大的提高；实际上　不能用于固体的测定，仪器比较昂贵，工作环境要　求比较苛刻，因而影响了基应用的普及性。第六章核磁共振波谱法§6-1概述返回7１、原子核的基本属性２、在恒定外磁场中原子核的行为３、能级分布与弛豫过程４、化学位移５、不同类别1H的化学位移返回第六章核磁共振波谱法§6-２NMR基本原理81、原子核的基本属性：（１）、原子核所带电荷和质量：原子核是有带正电荷的质子和中子组成。与核外电子类似，原子核也有自旋现象。（２）、原子核的自旋与核磁矩：如同电子具有自旋角动量和自旋磁矩一样，核也具有自旋角动量和自旋磁矩。返

6、回第六章核磁共振波谱法§6-２NMR基本原理9质子数原子序数中子数I取值例    举偶数偶数偶数0偶数奇数偶数正整数奇数偶或奇偶数半整数表6-1各种核的自旋量子数10图6-1氢核的Lamor进动11a)并非所有的核都有自旋，或者说，并非所有的核会在外加磁场中发生能级分裂！当核的质子数Z和中子数N均为偶数时，I=0或P=0，该原子核将没有自旋现象发生。如12C，16O，32S等核没有自旋。b)当Z和N均为奇数时，I=整数，P0，该类核有自旋，但NMR复杂，通常不用于NMR分析。如2H，14N等c)当Z和N互为奇偶时，I=半整数，P0，可以用于NMR分析，

7、如1H，13C。（3）、几点说明：第六章核磁共振波谱法§6-２NMR基本原理返回12※原子核的自旋与核磁矩带电原子核自旋自旋磁场磁矩(沿自旋轴方向)图6-2自旋质子产生的磁场图6-3与自旋质子相似的小磁场第六章核磁共振波谱法§6-２NMR基本原理返回2、在恒定外磁场中，原子核的行为：13第六章核磁共振波谱法§6-２NMR基本原理图6-4氢核在外磁场中的磁矩取向14磁矩的大小与磁场方向的角动量P有关：（为磁旋比）每种核有其固定值（H核为2.68×108T-1s-1)。第六章核磁共振波谱法§6-２NMR基本原理15原子核的自旋角动量为：在Z轴上的分量为

8、：第六章核磁共振波谱法§6-２NMR基本原理16第六章核磁共振波谱