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* 磁共振 磁共振 §1 核磁共振的基本原理 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 11H, 136C,199F 和 3115P 有自旋现象 126C 和 168O 没有自旋现象 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) 两种取向的能量差?E可表示为: 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。 核磁共振谱 化学位移 ? 化学环境 峰面积 质子数 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 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。 低场 高场 高频 低频 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 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 化学位移(Chemical shift) ? 其他峰与四甲基硅烷峰之间的距离 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 ?大 ?小 低场 高场 屏蔽小 屏蔽大 1.3 自旋-自旋耦合作用 核的自旋方式有两种:与外加磁场同向(?) 或反向(?) 它会使邻近的核感受到磁场强度的加强 或减弱 使邻近质子半数分子的共振吸收向低场移动, 半数分子的共振吸收向高场移动 原来的信号裂分为强度相等的两个峰 ------即一组双重峰 自旋?自旋耦合(Spin-spin coupling) 相邻碳上氢核的相互影响 耦合常数(Coupling constant, ) J 两个裂分峰间距离 单位:赫兹 Hz 耦合常数 J nJA-B 来表示 A,B 为彼此耦合的核 n 为 A,B 核之间相隔化学键的数目 如 3JH-H=8.0Hz 表示两个相隔三根化学键质子间的 耦合常数为 8.0 赫兹。 耦合常数 J 只与化学键性质有关 而与
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