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波普分析笔记 应用化学学院 PAGE 1 第三章 核磁共振波谱法 分类： 1H-NMR提供化合物中H的位置、化学环境及相对数目 13C-NMR 提供化合物骨架C原子信息 产生： NMR 原子核核能级跃迁产生的 UV 分子中外层价电子跃迁 I R 分子的振动—转动能级跃迁 自旋的原子核 自旋的原子核 置于 强磁场 电磁波照射 核能级分裂 hυ0=ΔE 核能级跃迁 吸收光谱 NMR NMR产生的3个条件： 1、原子必须是自旋的 2、必须有外加磁场 3、hυ0=ΔE（即：电磁波提供的能量 正好等于相邻级间能量差） 第一节 NMR基本原理 一、原子核的自旋 1、核的自旋运动：大多数原子核都有围绕某个轴 作自身旋转运动的现象。 2、描述：用自旋角动量P ? h — planck常数h=6.624×10-34J·S I —自旋量子数，I=0、1/2、1…… （1） I=0的原子核：Z（质子数）是偶数，N（中子数） 是偶数，A=Z+N=偶数，P=0即没有 自旋现象。如12C6 , 16O8 ,32S16 ……核 3、自旋量子数的判断 （3）I=半整数（1/2、3/2…）的原子核：Z奇数（或偶） N偶数（或奇） A=奇数，P≠0有 核自旋现象，如1H1、13C6、15N7、 19F9…核 （2）I=整数（1、2…）的原子核：Z奇数、N奇数、 A偶数， P≠0原子核有自旋现象， 如：2H1、14N7……核， I与A（原子质量数）、Z（原子序数）有关，如下： NMR主要研究对象 二、原子核的磁矩 单位：μ0核磁子 μ0=5.049×10-27J·T-1 核磁距 γ—磁旋比 γ—磁旋比 三、原子核的自旋取向与能量 1、有自旋现象的原子核产生的磁距与外加磁场相互作用， 2、自旋取向数不是任意的，自旋取向数=2I+1 3、各取向可由一个磁量子数m表示，每个自旋取向代表 原子核某个特定的能量状态 m= I ，I－1，I－2…… －（I－2）， －（I－1），－I 4、E= －μH0 1H1 m1=＋1/2 E1=－μHH0 hν0=2μHH0 m2=－1/2 E2=＋ 四、拉摩尔进动和NMR方程 自旋核以自旋轴绕一定角度围绕外磁场进行回旋，此现象称～ ν=γH0/2π ν—进动频率 “共振方程”或“共振条件”： 电磁波频率与质子进动频率相同 五、NMR实现方法 hν0=2μH0 ν0（照射的电磁波频率） H0（磁场强度） 1、固定ν0,改变H0，扫场 2、固定H0,改变ν0，扫频 第二节 化学位移 一、化学位移的产生 1、化学环境：原子核周围的电子云密度及邻近 化学键的排布情况。 2、化学位移：因核化学环境改变引起的共振 频率或外磁场强度变化的现象。 二、化学位移的表示δ Hx,νx—样品中质子的磁场强度和频率 Hs,νs—标准物质子的磁场强度和频率 H0—外加磁场的强度 ν0—仪器的频率 以TMS （CH3）4Si为标准物，δ=0 1H-NMR 0～20 13C-NMR 0～250 例1 质子放在1.4T外加磁场中，质子的进动频率ν=？ 13C放在2.1T外加磁场中，13C的进动频率ν=？ 解： ν=γ1H H0/2π＝2.67×108×1.4/(2×3.14)=60MHz ν=γ13C H0/2π＝6.73×107×2.1/(2×3.14)=22.6MHz 1.4T 1H-NMR 60MHz 13C-N