复旦大学：《谱学导论》课程PPT教学课件（下）磁共振（4.1核磁共振的基本原理、4.2核磁共振谱仪简介、4.31H核磁共振）

@磁共起 第四章磁共振 54-1核磁共振的基本原理 4.1.分子的磁性 原子核 带正电荷的粒子 当它的质量数和原子序数有一个是奇数时, 它就和电子一样有自旋运动,产生磁矩 1H,136C,19F和315P有自旋现象 12C和1680没有自旋现象

第四章 磁共振 §4-1 核磁共振的基本原理 4.1.1 分子的磁性质 原子核 带正电荷的粒子 当它的质量数和原子序数有一个是奇数时， 它就和电子一样有自旋运动，产生磁矩 1 1H， 13 6C， 19 9F 和 31 15P 有自旋现象 12 6C 和 16 8O 没有自旋现象

@磁共 磁矩μ,具有方向性,是一个矢量 =rhI/2兀 r旋磁比 I自旋量子数 h plank常数 H自旋量子数(I)1/2 没有外磁场时,其自旋磁距取向是混乱的 在外磁场H中,它的取向分为两种(2I+1=2) 种和磁场方向相反,能量较高(E=uH0 种和磁场方向平行,能量较低E=-H0

磁矩 ，具有方向性，是一个矢量 = r h I / 2 r 旋磁比 I 自旋量子数 h Plank常数 1H 自旋量子数( I ) 1/2 没有外磁场时，其自旋磁距取向是混乱的 在外磁场H0中，它的取向分为两种(2I+1=2) 一种和磁场方向相反，能量较高(E=H0 ) 一种和磁场方向平行，能量较低( E= −H0 )

@磁共起 两种取向的能量差△E可表示为 △E=H0-(-HH0)=2H0 h =2r()·()H0=r12z"0 2x2 若外界提供一个电磁波,波的频率适当, 能量恰好等于核的两个能量之差,hv=△E, 那么此原子核就可以从低能级跃迁到高能级, 产生核磁共振吸收

两种取向的能量差E可表示为: 0 0 0 0 0 ) 2 ) ( 2 1 ) ( 2 2 ( ( ) 2 H h H r h r E H H H =    =    = − − =      若外界提供一个电磁波，波的频率适当， 能量恰好等于核的两个能量之差，h=E， 那么此原子核就可以从低能级跃迁到高能级， 产生核磁共振吸收

@磁共起 核磁共振谱 CH,-CHI-OH (a)(b)(c) () 8/ppm 化学位移8 峰面积 化学环境 质子数

核磁共振谱 化学位移  化学环境 峰面积 质子数

@磁共起 412化学位移 在一固定外加磁场(H0中,有机物 的H核磁共振谱应该只有一个峰, 即在 V=AE/h=y (1/2r).Ho 乙醇的质子核磁共振谱中有三个峰,原因?

4.1.2 化学位移 在一固定外加磁场(H0 )中，有机物 的1H核磁共振谱应该只有一个峰， 即在 乙醇的质子核磁共振谱中有三个峰, 原因？  = E / h =  ·( 1/2 )·H0

@磁共起 氢原子核的外面有电子它们对磁场的磁 力线有排斥作用。对原子核来讲,周围的电子 起屏蔽( Shielding)效应核周围的电子云 密度越大,屏蔽效应就越大,要相应增加磁场 强度才能使之发生共振。核周围的电子云密度 是受所连基团的影响,故不同化学环境的核, 它们所受的屏蔽作用各不相同,它们的核磁共 振信号亦就出现在不同的地方

氢原子核的外面有电子，它们对磁场的磁 力线有排斥作用。对原子核来讲，周围的电子 起了屏蔽（Shielding）效应。核周围的电子云 密度越大，屏蔽效应就越大，要相应增加磁场 强度才能使之发生共振。核周围的电子云密度 是受所连基团的影响，故不同化学环境的核， 它们所受的屏蔽作用各不相同，它们的核磁共 振信号亦就出现在不同的地方

@磁共起 500 400 300 100 H: CP II. OH 高分 (178) 12.4) (6 8.0 0 4.0 2.0 1.0 8/pp 吸收峰数多少种不同化学环境质子 峰的位置质子类型 峰的面积每种质子数且

吸收峰数 多少种不同化学环境质子 峰的位置 质子类型 峰的面积 每种质子数目

@磁共起 屏蔽作用 磁场强度的变更很小 参考标准 常用的标准物质是四甲基硅烷 (CH3)Si( Tetramethyl silane,简写TMs) 只有一个峰, 电负性Si<C,屏蔽作用很高, 一般质子的吸收峰都出现在它的左边--低场 沸点低

屏蔽作用  磁场强度的变更很小  参考标准 常用的标准物质是四甲基硅烷 (CH3 )4Si（Tetramethyl silane，简写TMS） 只有一个峰， 电负性 Si  C, 屏蔽作用很高， 一般质子的吸收峰都出现在它的左边-----低场 沸点低

@磁共起 化学位移( Chemical shit)8 其他峰与四甲基硅烷峰之间的距离 H 样品 H 标准×10°≈一样品 下准 10 标准 0 ppm,百万分之一无量纲 TMS的δ值定为0,其他质子的8值应为负值 可是文献中常将负号略去,将它看作正数

化学位移（Chemical shift）  其他峰与四甲基硅烷峰之间的距离 6 0 6 10 10 −   − = H H H H H H 样品 标准 标准 样品 标准  ppm，百万分之一 无量纲 TMS的值定为0，其他质子的值应为负值 可是文献中常将负号略去，将它看作正数

60 MHz Hz:660600540480420360 240180 /111098 10、6(pm 100 MHZ Hz:l210009008007006005004003002001000y ll 10 6 5 10(pm)