《波谱分析》第三章 核磁共振谱

第三章核磁共振谱

第三章 核磁共振谱

教学内容 基本原理 2.核磁共振仪 3.化学位移 各类化合物的化学位移 5.自旋偶合和自旋裂分 6.氢谱解析

教学内容 1. 基本原理 2. 核磁共振仪 3. 化学位移 4. 各类化合物的化学位移 5. 自旋偶合和自旋裂分 6. 氢谱解析

概述 NMR现象是1946年由 Bloch及 Purcel等人发现的(获1952 年诺贝尔物理奖)。 用一定频率电磁波对样品进行照射,就可使特定结构环境中 的原子核实现共振跃迁,在照射扫描中记录发生共振时的信号 位置和强度,就得到NMR谱

概述

例:无色,只含碳和氢的化合物 H H 6H 1H C-CH, CH3 8/ppm 未知物的核磁共振谱图

核磁共振(NR)波谱的基本原理 氢原子核的自旋会沿着它的自转轴产生一个微小的 磁场,它本身就好象一个小磁铁。 Nuclear magnetic dipole moment caused by spinning nucleus Direction of Spin of hydrogen nucleus

核磁共振（NMR）波谱的基本原理 氢原子核的自旋会沿着它的自转轴产生一个微小的 磁场，它本身就好象一个小磁铁。 Nuclear magnetic dipole moment caused by spinning nucleus Direction of Spin of hydrogen nucleus +

Energy levels S S Y∧ N N N 高能量 低能量 电磁波辐射 在一定的的Ho下,要使氢核跃迁,必须使用相应值的射频。如 Ho=14092Gs时,要使氢核跃迁,必须使用60MHz的无线电浪

高能量 低能量 电磁波辐射 Energy Levels 在一定的的Ho下，要使氢核跃迁，必须使用相应值的射频。如 Ho=14092Gs时，要使氢核跃迁，必须使用60MHz的无线电波

原子核的自旋 核象电子一样,也有自旋现象,从而有自旋角动量。 旋进轨道 自旋轴 自旋的质子 核的自旋角动量(p)是量子化的,不能任意取值, 可用自旋量子数(D来描述

原子核的自旋 核象电子一样，也有自旋现象，从而有自旋角动量。 核的自旋角动量(ρ)是量子化的，不能任意取值， 可用自旋量子数(I)来描述。 H0 旋进轨道 自旋轴 自旋的质子

自旋氢核在外磁场中发生进动 procession)。进 动有两种取向:同向(平行)和反向反平行,平行状 态较稳定。 Y一磁旋比(物质的特征常数)E=bYb 外场 △E=hv=y历 低能态 ns=+1/2

自旋氢核在外磁场中发生进动(procession)。进 动有两种取向：同向(平行)和反向(反平行),平行状 态较稳定。 = H0 2 E = h = H0 2 h E = h H0 H' H' ms = _ 1/2 ms = + 1/2 ν γ π ν γ π ν 高能态 低能态 γ—磁旋比(物质的特征常数) 外 场

固定Ho,改变n,或者固定n,改变Ho,都可使H核发生共振 吸收。目前的核磁共振仪采用“扫场”方式:即通过连续改变外 磁场强度进行扫描(无线电浪频率固定),当磁场强度与照射频率 正好满足共振条件时,某些氬核吸收电磁浪能量,低能量取向的 氢核就翻转过来,给出吸收信号。 信号 吸收能量 低场Ho高场

固定Ho，改变n ，或者固定n ，改变Ho，都可使H核发生共振 吸收。目前的核磁共振仪采用“扫场”方式：即通过连续改变外 磁场强度进行扫描(无线电波频率固定)，当磁场强度与照射频率 正好满足共振条件时，某些氢核吸收电磁波能量，低能量取向的 氢核就翻转过来，给出吸收信号。 0 低 场 H0 高 场 吸 收 能 量 信号

其他原子核的自旋 1、原子核的质量数(A)和质子数(z)都为偶数时 原子核作为整体没有自旋(自旋量子数=0)。如 A C 16 6 O 2、A和/或Z为奇数时,原子核有自旋,I≠0.如: H 2H 13 c614N7 19F。31P15 对于H1和13C6,I=1/2。在外磁场的取向有 2I+1=2种

其他原子核的自旋 1、 原子核的质量数（A）和质子数（Z）都为偶数时， 原子核作为整体没有自旋(自旋量子数I=0)。如: AXZ 12C6 16O8 2、A 和/或 Z为奇数时，原子核有自旋，I≠0. 如: 1H1 2H1 13C6 14N7 19F9 31P15 对于1H1 和 13C6 ，I=1/2。在外磁场的取向有 2I+1=2种