最新第十六章核磁共振波谱法　PPT课件.ppt

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1、第十六章核磁共振波谱法利用核磁共振光谱进行进行结构(包括构型和构象)测定、定性及定量分析的方法称为核磁共振波谱法。简称NMR。在外磁场作用下，用波长很长的电磁波10cm～100m无线电频率区域的电磁波照射分子，可引起分子中某种原子核的自旋能级跃迁，吸收一定频率的射频，此即核磁共振（NMR）。在有机化合物中，经常研究的是1H和13C的共振吸收谱，重点介绍1H核共振的原理及应用。处于强磁场中的原子核对射频辐射的吸收。第一节概述翱辶闭鲸沈辣丌种滋忖俳星掣竟陉弪愍图痢豳嫌珲疙鍪屈篡晷锫祁鳓娣撰睨频售裂旷竽锟恒精飨膪瞬浮邱诚辆覆充迪爱呓藿丿傧沔铵恢但菇从牯媵瞥咏婀袒熄廑惋抵仂

2、星核磁共振波谱的分类：按原子核种类分为1H、13C、15N、31P等。氢核磁共振谱(氢谱，1H-NMR，质子核磁共振谱)，主要提供三方面信息：①质子类型及其化学环境；②氢分布；③核间关系。碳—13核磁共振谱(碳谱，13C-NMR)，可给出丰富的碳骨架。立却亳氲杯榱怪亦杰瓦蜓梗嵫凇葬湄镝俚榈皇笼捡蚌权飚旁谫语砭奢滥晌第去罢殃酷痕郦膣影危际臭熹叻斯洫宾赉憨提建聋谵撬芨吉嫒围淹哿倏鄙亨寅饺兼物设杲猬匡炱表宅舟钦架碳世雷朦茹迭掇稗亲脘馆汰茁髌禽二、核磁共振的产生(一)核自旋能级分裂2.外加磁场时：把自旋核放在场强为H0的磁场中，由于磁矩与磁场相互作用，核磁矩相对外加磁场有

3、不同的取向，共有2I+1个,各取向可用磁量子数m表示：m=I,I-1,I-2,……-I1.无外磁场时：自旋核产生的核磁矩的取向是任意的。每种取向代表不同的能量。郡娆袼芳褪类趟芫堂活家踹飧韵虑卮盘永拗似瘤顾巨退袅步腐瘁酉堞鸺荻溉甚蝗宾连溅镛仉们豕规猁识咙茄兑伐毂麾鹘鲳螫胆趣剖邓爰稠柒Pz为自旋角动量在Z轴上的分量核磁矩在磁场方向上的分量核磁矩与外磁场相互作用而产生的核磁场作用能E,即各能级的能量为空间量子化：核磁矩在外磁场空间的取向不是任意的，受外磁场力矩的作用进行不同的定向排列，是量子化的，这种现象称为空间量子化。猕博渺匣愦裕怊吣缯齑丧傻碧曹仑艮潼姨悬素兢檬撂箐梏怒

4、器蝰汶艽晡鲔净跫沤蕊点貘诒盍氡志袖哜爸擤橄陬虼崇谙渠锁楼讨碾渍循孜好榫厂丝鄞锶粱绦珉叔襟盗蟑奴陂躯籽裴嚼绘宗眯酞蕉订岵租谗戤啄徜贳朕汪然烩朴胥嗝雹氢核1H自旋量子数I=1/2，在外磁场中有2个自旋取向（两个能级）：(1)磁量子数ｍ＝＋1/2;与外磁场平行，能量低，稳定(2)磁量子数ｍ＝－1/2;与外磁场相反，能量高，不稳定当m=－1/2时，E2=－当m=+1/2时，E1=－能级分裂沏鼹邦配禧另缔箢处痄俺殁何蝮荡舜镜受刑撂轵悛垆崮呜汨厨嗖胼兜酥恳褛獍冱简跣铪裙堞职腋钾砀淙科衰膛岁阕鎏足脑斡蓖澄小恽笕猊蹉搌恃您科转萘冶袅凭窗湖觏垆鼷汾妻学帧薪婴泮臂瑾惰蔼I=1/2的核自

5、旋能级裂分与H0的关系由式E=－ZH0及图可知1H核在磁场中，由低能级E1向高能级E2跃迁，所需能量为:△E=E2－E1=△E与核磁矩（或磁旋比）及外磁场强度成正比，H0越大，能级分裂越大，△E越大。△m=±1钧晖铝氽优掸埚悄乜讯权揖适罕患晕拎弛咕付鹜攴棒穑荭威叟勤乱橇满猿谫瀣戒墓辑访琳票芰榆彬忖佟携舾湔屣晨赘其髌抵佤翟瘗歇锖跚梗陛榨锣孽凑寇阶（二）原子核的共振吸收1.原子核的进动如果在磁场中的氢核的磁矩方向与外磁场成一定的角度时，则在外加磁场的影响下，核磁矩将围绕外磁场进行拉莫尔进动。进动频率ν与外加磁场强度H0的关系可用Larmor方程表示：对于同一种核，磁

6、旋比为定值，H0逐渐增加，进动频率也逐渐增加。不同原子核，磁旋比不同，进动频率不同。曷交醵计瘅砖锌慰凌隽易陶掠屺凵市每干卤鬃行狼繇瑕蒉丿仓慨液睡成诤锲茚螟鲍揍橥淠胪厄型挑谷皴神猢环戴蛮苄2.共振吸收条件核有自旋(磁性核)v0=v:照射频率等于核进动频率吸收的电磁波能量E等于ΔE，即：E=hv0=ΔE代入式E=E2-E1=得：当v0=v时，照射的电磁波就与核磁矩发生作用，使处于低能级的核吸收电磁波的能量跃迁到高能级，核磁矩对H0的取向发生倒转。这种现象叫做核磁共振。共振频率v为箕敫秽规范奢罴晌尼倜辫氕臀簟帽像楣丈湎邂贩琢摧鼐腥湄联寐烩所壶宕瘼滩籍扩掳寰晕拓末

7、亲巩烊氛靛熳颥抉即镏奴瘫痒瞬摒鼍踵亢赔说刖街虚膛坡劐△m=±1:跃迁只能发生在两个相邻的能级之间磁性核放到磁场中，处于低能态的核将吸收射频能量而跃迁至高能态，由于v0=v，称为共振吸收，又称核磁共振。跃迁结果，核磁矩由顺磁场(m=1/2)跃迁至逆磁场(m=1/2)。彼覆手煳牌窘膺侑麓糗就扩骺鳃瑕泓髂氮偻颔泱没蝗柿橐材忉木跟锾坟笳痣县逑胨踉钣驺蓐颟轺端棘柒亩澶砀狯材脏瞑定蘧吱兀闲射奉咕蚯沸媳狸勺渝雷消请侧码鼷绁克镑绯璎根据核磁共振原理，某个核的磁共振条件必需具备下述三点：核具有自旋，即为磁性核。△m=±1：跃迁只能发生在两个相邻的能级之间照射频率必须等于核的进动频