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第六章 核磁共振波谱分析法 一、原子核的自旋 atomic nuclear spin 二、核磁共振现象 nuclear magnetic resonance 三、核磁共振条件 condition of nuclear magnetic resonance 四、核磁共振波谱仪 nuclear magnetic resonance spectrometer NMR方法 一、 原子核的自旋 atomic nuclear spin 讨论: 二、 核磁共振现象 nuclear magnetic resonance ( 核磁共振现象) 几种核的NMR频率表 三、核磁共振条件 condition of nuclear magnetic resonance 共振条件 小结：NMR的三要素--磁性核、静磁场、射频场 磁性原子核:质子数或中子数为奇数的原子核具有自旋角动量, 当原子核自旋时,相当于核表面的正电荷在运动，运动的电荷即电流会感应产生磁场，因此，每一个自旋的原子核相当于一个磁偶极子,自旋的原子核也称为磁性核。例如1H, 13C, 19F等。 静磁场:没有外加静磁场时，原子核的自旋是任意取向的，样品的宏观磁矩为零。当把含磁性核的样品放入静磁场时，对于自旋I＝1/2的原子核，核自旋有两种取向：一种与外加静磁场平行，原子核的能量降低；另一种与外加静磁场反平行，原子核的能量升高，即原子核产生能级分裂。 射频场: 如果在垂直于外加静磁场的方向加一射频场，当射频场的角频率满足?E=h?=?B0时，原子核产生共振吸收信号，其中h为Planck常数，?为原子核的旋磁比、B0为外加静磁场的强度。 能级分布与弛豫过程 弛豫(relaxation)——高能态的核以非辐射的方式回到低能态 讨论: 讨论: 四、核磁共振波谱仪 nuclear magnetic resonance spectrometer 样品的制备： 常用溶剂的化学位移值 傅立叶变换核磁共振波谱仪 超导核磁共振波谱仪： 400 MHz NMR Spectrometer 400 MHz Superconducting Magnet NMR Sample Position(prior to release into probe) 内容选择： 第一节 核磁共振基本原理 principle of nuclear magnetic resonance 第二节 核磁共振与化学位移 nuclear magnetic resonance and chemical shift 第三节 自旋耦合与自旋裂分 spin coupling and spin splitting 第四节 谱图解析与结构确定 analysis of spectrograph and structure determination 第五节 13C核磁共振波谱 13C nuclear magnetic resonance 溶剂 δ 1H δ 13C CCl4 ? 96.1 CS2 ? 192.8 CDCl3 7.27 77.1(3) (CD3)2CO 2.05 30.3(7), 207.3 (CD3)2SO 2.50 39.5(7) D2O 4.8(变化大与样品浓度及温度有关) ? 苯d6 (C6D6) 7.20 128.0(3) 二氧六环d6 3.55 67.4 CF3COOH 12.5 116.5(4), 163.3(4) 还己烷-d12 1.63 26.3(7) 吡啶-d5 6.98, 7.35, 8.50 149.3(3),123.5(3), 135.5(3) CD3OH 3.35 49.0(7) DMSO CDCl3 2 5 3 4 4 3 5 2 不是通过扫场或扫频产生共振； 恒定磁场，施加全频脉冲，产生共振，采集产生的感应电流信号，经过傅立叶变换获得一般核磁共振谱图。 （类似于一台多道仪） 永久磁铁和电磁铁： 磁感强度25 kG 超导磁体：铌钛或铌锡合金等超导材料制备的超导线圈；在低温4K，处于超导状态；磁感强度100 kG 开始时，大电流一次性励磁后，闭合线圈，产生稳定的磁场，长年保持不变；温度升高，“失超”；重新励磁。 超导核磁共振波谱仪： 200-400 MHz；可高达600-900 MHz； 400 MHz Avance System 计算机 电子控制柜 超导体 防震支架 magnetic field strength 9.4 Tesla (94,000 gauss) 400 M