第八章-核磁共振波谱精要.ppt

一、原子核的自旋 讨论: 二、 核磁共振现象 一、自旋偶合与自旋裂分 一、谱图中化合物的结构信息 二、谱图解析 谱图解析（ 2 ） 谱图解析（ 3 ） 对比 谱图解析与结构确定 结构确定 同理，也可画出Ha对Hb的影响。 §５ 核磁共振波谱仪 一、永久磁铁： 　　提供外磁场，要求稳定性好，均匀，不均匀性小于六千万分之一。扫场线圈。 二、射频振荡器： 　　线圈垂直于外磁场，发射一定频率的电磁辐射信号。60MHz或100MHz。 三、射频信号接受器（检测器）： 　　当质子的进动频率与辐射频率相匹配时，发生能级跃迁，吸收能量，在感应线圈中产生毫伏级信号。 四、样品管： 　　外径5mm的玻璃管，测量过程中旋转， 磁场作用均匀。 工作方式 　——扫频：H0不变，? 变化——类似吸收光谱法 　——扫场：? 不变，H0变化——实际常用，方便，在磁铁上加扫场线圈 ——通常扫描一张氢谱是时间是250 s ——通常试样量数十mg ——可采用重复扫描-累加平均的方式提高信噪比 §６ 核磁共振图谱解析 １、峰的数目：标志分子中磁不等性质子的种类，多少种； ２、峰的强度(面积)：每类质子的数目(相对)，多少个； ３、峰的位移(? )：每类质子所处的化学环境，化合物中位 置； ４、峰的裂分数：相邻碳原子上质子数； ５、偶合常数(J)：确定化合物构型。 6个质子处于完全相同的化学环境，单峰。 没有直接与吸电子基团（或元素）相连，在高场出现。 1. 谱图解析（1） 质子a与质子b所处的化学环境不同，两个单峰。 单峰：没有相邻碳原子（或相邻碳原子无质子） 质子b直接与吸电子元素相连，产生去屏蔽效应，峰在低场（相对与质子a ）出现。 质子b也受其影响，峰也向低场位移。 裂分与位移 * * 核磁共振波谱 NMR (Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy) §1 简介 §2 ＮＭＲ的基本原理 §3 化学位移 §4 自旋偶合与自旋裂分 §5 核磁共振波谱仪 §6 图谱解析 §1 简介 英国科学家彼得·曼斯菲尔德和美国科学家保罗·劳特布尔因在核磁共振成像技术领域的突破性成就而一同分享2003年诺贝尔生理学或医学奖。 迄今，已经有六位科学家因在核磁共振研究领域的突出贡献而分别获得诺贝尔物理学、化学、生理学或医学奖。 1924年，泡利预见原子核具有自旋和核磁距； 1946年，斯坦福大学布洛赫和哈佛大学珀塞尔分 别同时独立地观察到核磁共振现象, 于1952年分享诺贝尔物理奖； 1953年，第一台商品化核磁共振波谱仪问世； 1965年，恩斯特发展出傅里叶变换核磁共振和二维核磁共振，1991年被授予诺贝尔化学奖； 2003年，NMR领域再一次获诺贝尔化学奖； 核磁共振目前已成为最重要的仪器分析手段之一 　 核磁共振成像技术（Nuclear Magnetic Resonance Imaging，简称NMRI），是获取样品平面（断面）上的分布信息，称作核磁共振计算机断层成象，也就是切片扫描方式。核磁共振手段可测定生物组织中含水量分布的图像，这实际上就是质子密度分布的图像。现已对生物组织的病变和其含水量分布的关系作过广泛的研究。病变会使组织中的含水量发生变化，所以，通过水含量分布的情况就可以把病变部位找出来。 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。 + §２ 核磁共振基本原理 若原子核存在自旋，产生核磁矩： ) 1 ( 2 + = I I h p PI I ：自旋量子数； h ：普朗克常数； : 玻尔磁子 (eh/2Mc) 核磁矩： 自旋角动量： 质量数 原子序数 自旋量子数 I 偶数 偶数 0 偶数 奇数 1，2，3…. 奇数 奇数或偶数 1/2；3/2；5/2…. 自旋量子数（I）不为零的核都具有磁矩，原子核的自旋情况可以用（I）表征： （1） I=0 的原子核 O(16)；C（12）；S（22）等 ， 　　无自旋，没有磁矩，不产生共振吸收。 　　　（2） I=1，2，3 ……. 的原子核：2H，14N 这类原子核的核电荷分布可看作一个椭圆体，电荷分布不均匀，共振吸收复杂，研究应用较少； 3）Ｉ＝1/2，3/2，5/2….的原子核: 1H，13C，9F，31P 原子核的电荷均匀分布，并象陀螺一样自旋，有磁矩产生，是核磁共振研究的主要对象，C，H也是有机化合物的主要组成元素。 　　自旋量子数 I