核磁共振波谱法.ppt.ppt

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1、核磁共振波谱法第十四章紫外光谱UV(ultravioletspectroscopy)红外光谱IR(infraredspectroscopy)核磁共振谱NMR(nuclearmagneticresonance)质谱MS(massspectroscopy).对有机化合物结构鉴定最常用的四大光谱：核磁共振波谱法(NMR)核磁共振：一定频率的射频照射分子时，引起原子核自旋能级的跃迁，吸收一定频率的射频核磁共振波谱法：利用核磁共振波谱进行结构（包括构型和构象）测定、定性及定量分析的方法TheNoblePrizeinPhysics1952美籍科学家Bloch和Purcell首

2、次观测到宏观物质核磁共振信号,为此获得了1952年诺贝尔物理学奖。FelixBlochStanfordUniversity,USAEdwardMillsPurcellHarvardUniversity,USA■H谱提供的信息1.质子类型及化学环境3.核间关系2.氢分布核磁共振谱类型：H谱、C谱、N谱、P谱。H谱最常用，又称质子核磁共振谱第一节核磁共振波谱法的基本原理一、原子核的自旋核象电子一样，也有自旋现象，从而有自旋角动量自旋角动量(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，P=0，无自旋，不能产生自旋角动量，不会产生共振信号。∴只有

3、当I＞0时，才能发生共振吸收，产生共振信号。自旋角动量：核磁矩：I：自旋量子数；h：普朗克常数；：磁旋比I的取值可用下面关系判断：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….讨论:16O；12C；22S2H，14N，11B，35Cl，79Br，81Br，127I(3)1H，19F，31P核磁共振研究的主要对象。(1)I=0的原子核16O；12C；22S等，无自旋，没有磁矩，不产生共振吸收(2)I=1或I>0的原子核I=1：2H，14NI=3/2：11B，35Cl，79Br，81BrI=5/2：127I这类原子

4、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；(3)Ｉ＝1/2的原子核1H，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，是核磁共振研究的主要对象，C，H也是有机化合物的主要组成元素。一、原子核的自旋能级和共振吸收（一）核自旋能级分裂当原子置于外磁场H0中时，有（2I+1）种取向氢核（I=1/2），两种取向：(1)与外磁场平行，磁量子数ｍ＝＋1/2，能量低(2)与外磁场相反，磁量子数ｍ＝－1/2，能量高EH0=0Em=-1/2m=1/20氢核的能级分裂一、原子核的自旋能级和共振吸收（一）核自旋能级分裂

5、当原子置于外磁场H0中时，有（2I+1）种取向(1)核磁矩在磁场方向Z轴上的分量取决于角动量在Z轴上的分量(2)能级分裂：两者的能极差随H0增大而增大EH0=0Em=-1/2m=1/20氢核的能级分裂（二）原子核的共振吸收原子核的进动核磁矩与外磁场成一夹角，则自旋核受到一个外力矩的作用，核磁矩将围绕外磁场进行拉莫尔回旋（进动）进动频率：：磁旋比H0:外磁场强度（二）原子核的共振吸收共振吸收条件EH0=0Em=-1/2m=1/20氢核的能级分裂0=（辐射=进动）h0=E2.m=±1（跃迁只能发生在两个相邻能级间）核磁共振的基本方程（Larmor方

6、程）为：υ跃迁＝υ辐射＝υ0＝H0（2）不同原子核，磁旋比不同，产生共振的条件不同，需要的磁场强度H0和射频频率不同。氢核（1H）：1.409T共振频率60MHz2.305T共振频率100MHz磁场强度H0的单位：1高斯（GS）=10-4T（特拉斯）（1）同一种原子核，磁旋比为定值，H0变，射频频率变。（3）固定H0，改变（扫频），不同原子核在不同频率处发生共振（图）。也可固定，改变H0（扫场）。扫场方式应用较多。第二节核磁共振仪核磁共振波谱仪nuclearmagneticresonancespectrometer1．永久磁铁：提供外磁场，要求稳定性好

7、，均匀，不均匀性小于六千万分之一。扫场线圈（调节外加磁场强度）。2．射频振荡器：线圈垂直于外磁场，发射一定频率的电磁辐射信号。60MHz或100MHz。3．射频信号接受器（检测器）：当质子的进动频率与辐射频率相匹配时，发生能级跃迁，吸收能量，在感应线圈中产生毫伏级信号。4．样品管：外径5mm的玻璃管,测量过程中旋转,磁场作用均匀。核磁共振波谱仪样品的制备：试样浓度：5-10%；需要纯样品15-30mg；傅立叶变换核磁共振波谱仪需要纯样品1mg；标样浓度（四甲基硅烷TMS）：1%；溶剂：1H谱四氯化碳，二硫化碳；氘代溶剂：氯仿，丙酮、苯、二甲基亚砜的氘代物；第二节化

8、学位移一、