核磁共振简介ppt课件.ppt

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1、19.3核磁共振谱(NMR)第19章有机化合物的波谱分析内容提要:19.3.2屏蔽效应和化学位移19.3.3影响化学位移的因素19.3.5自旋偶合和自旋裂分19.3.7核磁共振氢谱的解析19.3.1核磁共振氢谱的基本原理19.3.6质子数目和峰面积19.3.4特征质子的化学位移教学要求与学时：学时：2学时1.掌握1HNMR中的基本概念：屏蔽作用和化学位移；2.熟悉影响化学位移的因素；3.熟悉峰面积与质子的关系，自旋偶合裂分的一般规律；4.熟悉1HNMR谱的解析；5.了解核的自旋和共振。教学重点与难点：1.掌握

2、1HNMR中的基本概念：屏蔽作用和化学位移；2.熟悉影响化学位移的因素；3.熟悉峰面积与质子的关系，自旋偶合裂分的一般规律；4.熟悉1HNMR谱的解析；难点：影响化学位移的因素和1HNMR的简单结构的解析。19.3.1核磁共振谱(NMR)NMR是指氢核磁共振谱（1HNMR，或PMR,protonmagneticresonance）和碳核磁共振谱（13CNMR）。通过1HNMR：可以得到有关未知分子中氢原子的类型、数目及其所处的化学环境等线索；通过13CNMR：则可以得到相关复杂分子（多用于甾类、多糖类）中碳原

3、子的骨架信息。本章将重点介绍1HNMR。NMR是唯一可以确定水溶液和膜状态下蛋白质分子三维结构的方法NMR是由磁性核受幅射而发生跃迁所形成的吸收光谱。研究最多、应用最广的是1H核的NMR，可用PMR或1HNMR表示,其次是13CNMR。(1)原子核的自旋与核磁共振1H核带一个正电荷，它可以像电子那样自旋而产生磁矩（就像极小的磁铁）。在外加磁场（HO）中，质子自旋所产生的磁矩有两种取向：与HO同向或反向，对应于两个自旋状态。19.3.1核磁共振的基本原理1H核自旋能级分裂与H0的强弱有关：19.3.1核磁共振的

4、产生根据量子化学：ΔE=E2-E1=μH0–(-μH0)=2μH0式中μ表示核磁矩，与原子核本性相关。如果用一个处于射频范围的电磁波照射处于B0中的1H，当电磁波的频率ν射恰好满足DE＝hν时，处于低能级态的1H就会吸收电磁波的能量，跃迁到高能级态，发生核磁共振。发生核磁共振时，必须满足下式：该式称为核磁共振基本关系式。19.3.1核磁共振的产生2μH0=hυ或υ=2μH0/h(2)核磁共振仪与核磁共振根据，连续改变νRF或H0，使观测核一一被激发。扫频：固定H0，改变νRF；√扫场：固定νRF，改变H0（操

5、作更为方便）。19.3.1核磁共振的基本原理核磁共振仪示意图19.3.1核磁共振的基本原理c.NMR给出的信息NMR给出的信息：√①化学位移：各种结构的1H、13C有不同的化学位移，对结构敏感。（有点像IR中的特征吸收）√②磁性核附近的取代情况及空间排列：通过偶合常数J和自旋－自旋裂分来判断。（IR谱中没有）核磁共振谱中的每一个峰都有归属！√③峰面积（积分高度）：a.   用于结构分析：各种化学环境相同的核（1H）的个数；b.用于成分分析：由特征峰定量。19.3.1核磁共振的基本原理19.3.21H-NMR的

6、化学位移1.化学位移(Chemicalshift)——由于化学环境不同所引起的NMR信号位置的变化。化学位移常用δ表示。例如：乙酸苄酯的NMR谱图。其分子中共有三种不同化学环境的氢核，会在NMR谱图中出现三个峰。(1)化学位移的来源有机化合物分子中的氢核与裸露的质子不同，其周围还有电子！各种化学环境不同的氢核，其周围的电子云密度也不同。在H0作用下，核外电子的环流运动会产生一感应磁场B感应。而B感应的方向总是与H0相反，用化学的语言来说，就是核外电子的存在使1H核受到了部分的屏蔽作用。不同化学环境的质子，因其

7、周围电子云密度不同，裸露程度不同，其屏蔽程度也不同，从而发生核磁共振的H0不同。这就是化学位移的来源。化学位移也可定义为由于屏蔽程度不同而引起的NMR吸收峰位置的变化。(1)化学位移的来源(2)化学位移的表示方法在实际测量中，化学位移不是以裸露的1H为标准，而是以某一标准物为标准，测得样品共振峰与标准样共振峰的距离。以δ表示：ν样品——样品的共振频率；ν标样——标准样的共振频率；ν0——仪器的工作频率；乘106是为了读数方便。标样——TMS（(CH3)4Si）。其分子中只有一种1H，且屏蔽作用特大，在高场出峰

8、。一般有机物的δ＞0，在TMS的低场（左边）出峰。(2)化学位移的表示方法例：在60MHz的仪器上，测得CHCl3与TMS间吸收频率之差为437Hz，则CHCl3中1H的化学位移为：19.3.21H-NMR的化学位移化学等价质子分子中处于相同化学环境的质子称为化学等价质子，如溴乙烷（CH3CH2Br）分子中三个甲基质子和两个亚甲基质子分别为两组化学等价的质子，在1HNMR谱图中给出两个吸收信号。例1