塔里木大学：《现代仪器分析 Modern Instrumental Analysis》课程教学资源（PPT课件讲稿）第五章 核磁共振波谱分析（Nuclear Magnetic Resonance spectroscopy, NMR）

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第八章 核磁共振波谱法 （NMR）

Modern Instrumental Analysis 1概述 核磁共振波谱( Nuclear magnetic resonance spectroscopy,NMR)类似于红外或紫外吸收光谱,是 吸收光谱的另一种形式。 核磁共振波谱是测量原子核对射频辐射(4 600MHz)的吸收,这种吸收只有在高磁场中才能产生 核磁共振是近几十年发展起来的新技术,它与元素分析、 紫外光谱、红外光谱、质谱等方法配合,已成为化合物 结构测定的有力工具。目前核磁共振波谱的应用已经渗 透到化学学科的各个领域,广泛应用于有机化学、药物 化学、生物化学、食品化学等与化学相关的各个学科 Tarim University 2011

Modern Instrumental Analysis @ Tarim University 2011 1 概述 核磁共振波谱（Nuclear Magnetic Resonance spectroscopy, NMR）类似于红外或紫外吸收光谱，是 吸收光谱的另一种形式。 核磁共振波谱是测量原子核对射频辐射（4～ 600MHz）的吸收，这种吸收只有在高磁场中才能产生。 核磁共振是近几十年发展起来的新技术，它与元素分析、 紫外光谱、红外光谱、质谱等方法配合，已成为化合物 结构测定的有力工具。目前核磁共振波谱的应用已经渗 透到化学学科的各个领域，广泛应用于有机化学、药物 化学、生物化学、食品化学等与化学相关的各个学科

Modern Instrumental Analysis 1930年代,物理学家伊西多拉比发现在磁场中的原子核会沿 磁场方向呈正向或反向有序平行排列,而施加无线电波之后, 原子核的自旋方向发生翻转。这是人类关于原子核与磁场以及 外加射频场相互作用的最早认识。由于这项研究,拉比于 1944年获得了诺贝尔物理学奖。 Tarim University 2011

Modern Instrumental Analysis @ Tarim University 2011 1930年代，物理学家伊西多•拉比发现在磁场中的原子核会沿 磁场方向呈正向或反向有序平行排列，而施加无线电波之后， 原子核的自旋方向发生翻转。这是人类关于原子核与磁场以及 外加射频场相互作用的最早认识。由于这项研究，拉比于 1944年获得了诺贝尔物理学奖

I aI Re ated Nobel Prize ALFRED NOBEL Nobel 1952年诺贝尔物理学奖:布洛赫( Felix bloch)&珀赛尔 Edward Purcel因发展了核磁精密测量的新方法及由此所作的发现核磁共振。 布洛赫 elix bloch) 珀赛尔( Edward purcel Tarim University 2011

Modern Instrumental Analysis @ Tarim University 2011 1952年诺贝尔物理学奖：布洛赫(Felix Bloch ) & 珀赛尔 (Edward Purcell)因发展了核磁精密测量的新方法及由此所作的发现——核磁共振。 布洛赫(Felix Bloch ) 珀赛尔(Edward Purcell) Related Nobel Prize

Analysis ALFRED NOBEL nobel 1991年诺贝尔化学奖:恩斯特 RR Ernst(193-)瑞士物理化学家 他的主要成就在于他在发展高分辨核磁共振 波谱学方面的杰出贡献。这些贡献包括: 脉冲傅利叶变换核磁共振谱 二维核磁共振谱 三核磁共振成像 Tarim University 2011

Modern Instrumental Analysis @ Tarim University 2011 1991年诺贝尔化学奖：恩斯特R.R.Ernst（1933－）瑞士物理化学家 他的主要成就在于他在发展高分辨核磁共振 波谱学方面的杰出贡献。这些贡献包括： 一.脉冲傅利叶变换核磁共振谱 二.二维核磁共振谱 三.核磁共振成像

tal Analysis ALFRED NOBEL Nobel 2002诺贝尔化学奖: 瑞士科学家库尔维特里希“ for his development of nuclear magnetic resonance spectroscopy for determining the three dimensional structure of biological macromolecules in solution 他将获得2002年诺贝尔化学奖另一半的奖金 Ifone knows all the measurements of a house one can draw a three-dimensional picture of that house. In the same way by measuring a vast number of short distances in a protein, it is possible to create a three dimensional picture of that protein Tarim University 2011

Modern Instrumental Analysis @ Tarim University 2011 2002诺贝尔化学奖: 瑞士科学家库尔特·. 维特里希“for his development of nuclear magnetic resonance spectroscopy for determining the three￾dimensional structure of biological macromolecules in solution". 他将获得2002年诺贝尔化学奖另一半的奖金。 If one knows all the measurements of a house one can draw a three-dimensional picture of that house. In the same way, by measuring a vast number of short distances in a protein, it is possible to create a three￾dimensional picture of that protein

Modern Analysis ALFRED NOBEL 2003年诺贝尔医学奖:美国科学家保罗劳特布尔( Paul lauterbur 和英国科学家彼得曼斯菲尔德( Peter mansfield) 主境组 垫补线圈 肿瘤 梯度电透发生器 正常 病床 L射就圈 操作控制 显示控制台 Peter 人体核磁共振成象装置 用核磁共振层析“拍摄”的脑截面图象 Tarim University 2011

Modern Instrumental Analysis @ Tarim University 2011 2003年诺贝尔医学奖:美国科学家保罗·劳特布尔(Paul Lauterbur) 和英国科学家彼得·曼斯菲尔德(Peter Mansfield ) 用核磁共振层析“拍摄”的脑截面图象 Peter

Modern Instrumert- the heart Aorta ross saction of the abdomen ventricle lver pancreas tibia knee joint ant the brain gall bladdEr the spi Canal grantie and the epinal cord MRI is used for imaging of all organs in the body Tarim University 2011

Modern Instrumental Analysis @ Tarim University 2011 MRI is used for imaging of all organs in the body

Modern Instrumental Analysis NMR的应用 1结构的测定和确证,有时还可以测定构象和构型; 2化合物的纯度的检査,它的灵敏度很高,能够检测出用 其它方法检查不出来的杂质 3混合物的分析,如果主要信号不重叠,不需要分离就能 测定出混合物的比率,如邻间对异构、顺反异构; 4质子交换,单键的旋转和环的转化等。 5核磁成像诊断(MRI) Tarim University 2011

Modern Instrumental Analysis @ Tarim University 2011 NMR的应用 １结构的测定和确证，有时还可以测定构象和构型； ２化合物的纯度的检查，它的灵敏度很高，能够检测出用 其它方法检查不出来的杂质； ３混合物的分析，如果主要信号不重叠，不需要分离就能 测定出混合物的比率，如邻间对异构、顺反异构； ４质子交换，单键的旋转和环的转化等。 5 核磁成像诊断（MRI）

Modern Instrumental Analysis 核磁共振基本原理 原子核的磁矩 原子核是带正电荷的粒子,和电子一样有自旋现象 因而具有自旋角动量以及相应的自旋量子数 p为角动量,其值是量子化的,可用自旋量子 数表示 √I(+ 丌 式中:h为普郎克常数(663×10-34]s) -为自旋量子数,与原子的质量数及原子序数 有关

Modern Instrumental Analysis @ Tarim University 2011 核磁共振基本原理 原子核的磁矩 原子核是带正电荷的粒子，和电子一样有自旋现象， 因而具有自旋角动量以及相应的自旋量子数。 p为角动量，其值是量子化的，可用自旋量子 数表示 式中：h为普郎克常数（6.63×10−34J·s）； −I为自旋量子数，与原子的质量数及原子序数 有关。 （ 1） 2 = I I + h p 