中国石油大学（华东）：《有机化学》课程教学资源（课件讲稿）第12章 有机化学的结构表征 第二节 核磁共振谱（Nuclear Magnetic Resonance Spectra，NMR）

中因不油大学 CHINA UNIVERSITY OF PETROLEUM 第二节核磁共振谱 (Nuclear Magnetic Resonance Spectra NMR R谱一般只能确定化合物类型，尤其分子式未知时。 O 8 如：CHCH,CCH 和 CH2CCH3 CH,CH2CH-OH CH3CH2CH2CH2OH CH3 2140

2/40 第二节 核磁共振谱 （Nuclear Magnetic Resonance Spectra ）NMR 如：CH3 CH2 CCH3 O 和 CH3 CCH3 O IR谱一般只能确定化合物类型，尤其分子式未知时。 CH3CH2CH-OH CH3 和 CH3CH2CH2CH2OH

中因石油大学 CHINA UNIVERSITY OF PETROLEUM 核磁共振谱的基本原理 1.核的自旋 一般质子数、质量数至少有一个为奇数的原子核，I>0, 有自旋。 原子种类 质量 自旋 H 1 iHNMR 12C 12 =1/2 13℃ 13 13CNMR 160 16 3140

3/40 一、核磁共振谱的基本原理 原子种类 质量 自旋 1H 1 + 12C 12 - 13C 13 + 16O 16 - 一般质子数、质量数至少有一个为奇数的原子核，I > 0， 有自旋。 I = 1/2 1HNMR 13CNMR 1. 核的自旋

中因不油大学 CHINA UNIVERSITY OF PETROLEUM 外加磁场对核自旋状态的影响 1930年代 No field With field Bo No Field With Field 4/40

4/40 外加磁场对核自旋状态的影响 B0 B0 1930年代

中因石油大学 CHINA UNIVERSITY OF PETROLEUM 2.核磁共振的条件 E2' E2- △E=0 △E △E 个B E1= Increasing magnetic field B'o rh rh AE B hv V= 2 2π Bo 2π Bo 5/40

5/40 B0 B0 B'0 2. 核磁共振的条件 B0 B0

中因石油大学 CHINA UNIVERSITY OF PETROLEUM 发生核磁共振的条件为： v= 2π 氢核发生核磁共振时，外磁场强度与振荡频率之间的关系 B(KG) 14.092 21.138 23.486 42.276 46.973 56.671 140.920 v(MHz) 60 90 100 180 200 220 600 获得NMR谱的办法： 扫频 固定B,改变v 满足条件即产生吸收 扫场 固定v,改变B。 6140

6/40 Bo (KG) 14.092 21.138 23.486 42.276 46.973 56.671 140.920 υ(MHz) 60 90 100 180 200 220 600 扫频——固定B0，改变 扫场——固定，改变B0 满足条件即产生吸收 发生核磁共振的条件为： 氢核发生核磁共振时，外磁场强度与振荡频率之间的关系 获得NMR谱的办法： B0

中因石油大学 CHINA UNIVERSITY OF PETROLEUM 3、核磁共振仪简介 sample tube magnet RF transmitter detector recorder absorption B magnet controller magnetic field 7140

7/40 3、 核磁共振仪简介

中因石油大学 CHINA UNIVERSITY OF PETROLEUM 92 MQ-20核磁共振仪 弗地在线 8140

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中圆石油大学 CHINA UNIVERSITY OF PETROLEUM 问题： 根据 v= Bo 是否所有氢核在同一频率下发生共振， 只出现一个信号？ 裸核」 事实上，处于不同位置的磁核（质子)，其 化学环境（周围的电子云密度)不同，实受磁场 不同（大于或小于外磁场B),产生了化学位移。 9/40

9/40 根据 是否所有氢核在同一频率下发生共振， 只出现一个信号？ 问题： 事实上，处于不同位置的磁核（质子），其 化学环境（周围的电子云密度）不同，实受磁场 不同（大于或小于外磁场B0），产生了化学位移 。 裸核！ B0

中因石油大学 CHINA UNIVERSITY OF PETROLEUM 二、化学位移(chemical shift) 1.电子屏蔽效应 B实=B0-B'<B0 核 屏蔽效应 电子环流 B'=GBo Bo 磁力线B共振B,+GB Ho 电子环流产生的感应磁场 =B0(1+σ) 10/40

10/40 二、化学位移（chemical shift） B实 =B0 -B' < B0 ——屏蔽效应 1. 电子屏蔽效应 电子环流产生的感应磁场 B' = σB0 B共振= B0 +σB0 = B0 （1+ σ ） 核 Ho 图6-18 由环电流产生的感应磁场 B0 磁力线 电子环流 B

中因石油大学 CHINA UNIVERSITY OF PETROLEUM electrons shielding 1v= 2元 Bo effective effective field ficld 14,091.7 14.092.0 60 MHz 60 MHz 60MH2 absorbs does not absorbs absorb B Bo Bo 14.092.0 gauss 14.092.0 gauss 14.092.3gaus5 naked proton shielded proton stronger applied field absorbs at 14.092.0G feels less than 14.092.0G compensates for shielding 必须增加外加磁场强度，才能保证被电子屏蔽的氢 核在相同的频率下发生核磁共振！ 11/40

11/40 必须增加外加磁场强度，才能保证被电子屏蔽的氢 核在相同的频率下发生核磁共振！ B0