核磁共振基本原理课件.ppt

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1、问题:某化合物由C、H、O组成，其MS谱、IR光谱、UV光谱如下。能否得到结构式？2021/10/6问题:某化合物由C、H、O组成，能否得到结构式.MS谱中：分子式为C10H12O2。173016051510IR光谱UV光谱3050解：U=1+10+12(0-12)=5;IR:C＝O,苯环;UV:有共轭结构；剩余C3H7,基团?——核磁共振波谱2021/10/6图3苯的1H-NMR光谱图4甲苯的1H-NMR光谱图5十二基葡萄糖苷的13C-NMR谱2021/10/6图6分子式为C10H12O2的1H-NMR谱图2021/10/6第11章核磁共振波谱Nuc

2、learMagneticResonanceSpectroscopy,NMR2021/10/6内容选择：第一节核磁共振基本原理principleofnuclearmagneticresonance第二节核磁共振与化学位移*nuclearmagneticresonanceandchemicalshift第三节自旋偶合与自旋裂分*spincouplingandspinsplitting第四节谱图解析与结构确定**analysisofspectrographandstructuredetermination第五节13C核磁共振波谱13Cnuclearmagne

3、ticresonance结束2021/10/6发展历程1946年首次观测到核磁共振信号1952年获Nobel物理奖1953年第一台商品NMR谱仪(Varian)1960年代用于有机化学领域1964年第一台超导NMR谱仪(Varian)1970年代脉冲傅立叶变换引入NMR谱仪1980年代二维NMR谱发展1991年获Nobel化学奖(R.Ernst)2002年获Nobel化学奖(K.Wüthrich)(1/2)2021/10/6第一节核磁共振基本原理一、原子核的自旋二、核磁共振现象三、核磁共振条件*四、核磁共振波谱仪2021/10/6一、原子核的自旋ato

4、micnuclearspin若原子核存在自旋，产生核磁矩：自旋角动量：核磁矩：μ=γρ磁旋比γ；自旋量子数（I）不为零的核都具有磁矩，2021/10/6讨论:(1)I=0的原子核16O；12C；32S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=5/2：17O，127I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；(3)Ｉ＝1/2的原子核1H，13C，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

5、，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。2021/10/6B0m=1/2m=-1/2m=1m=-1m=0m=2m=1m=0m=-1m=-2I=1/2I=1I=2zzzPrm=1/2m=-1/2B01HE2=+mB0△E=E2－E1=2mB0E1=－mB02021/10/6二、核磁共振现象nuclearmagneticresonance自旋量子数I=1/2的原子核（氢核），绕自旋轴转动时，产生磁场，类似一个小磁铁。当置于外磁场B0中时，相对于外磁场，有（2I+1）种取向：氢核（I=1/2），两种取向（两个能级）：(1)与外磁场平行

6、，能量低，磁量子数ｍ＝＋1/2;(2)与外磁场相反，能量高，磁量子数ｍ＝－1/2;2021/10/6(核磁共振现象)两种取向不完全与外磁场平行，＝54°24’和125°36’相互作用,产生进动(拉莫进动)进动频率0；角速度0；0=20=B0两种进动取向不同的氢核之间的能级差：E=2B0（磁矩）2021/10/6三、核磁共振条件conditionofnuclearmagneticresonance对于氢核，能级差：E=2B0（磁矩）产生共振需吸收的能量：E=2B0=h0由拉莫进动方程：0=20=B0;共振条件：20

7、21/10/6共振条件(1)核有自旋(磁性核)(2)外磁场,能级裂分;(3)照射频率与外磁场满足共振条件0=B0/(2)2021/10/6讨论:共振条件：0=B0/(2)（1）对于同一种核，磁旋比一定，B0变，射频频率变。（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B0和射频频率不同。（3）固定B0，改变（扫频），不同原子核在不同频率处发生共振。也可固定，改变B0（扫场）（图）。扫场方式应用较多。氢核（1H）：1.409T共振频率60MHz磁场强度B0的单位：1高斯（GS）=10-4T（特拉斯）2021/10

8、/6能级分布与弛豫过程不同能级上分布的核数目可由Boltzmann定律计算：磁场强度2.348