核磁,质谱课件 1H NMR1.ppt

核磁共振氢谱  1H Nuclear Magnetic Resonance  1H-NMR 联系方式王奎武 wkw220@  Tel:7575   办公室：1号实验楼421室 3号教学楼106室 参考书: 1、宁永成 有机化合物结构鉴定与有机波谱学（第二版） 科学出版社 2000 2、李润卿 有机结构波谱分析 天津大学出版社 2002 3、王乃兴 核磁共振谱学---在有机化学中的应用 化学工业出版社 2006 4、波谱解析，波谱分析等均可。 1. 核磁共振的基本原理 2. 核磁共振仪与实验方法 3. 氢的化学位移 4. 各类质子的化学位移 5. 自旋偶合和自旋裂分 6*. 自旋系统及图谱分类 7. 核磁共振氢谱的解析 1. 核磁共振的基本原理 1.1 原子核的自旋、磁矩 1.2 自旋核在磁场中的取向和能级 1.3 核的回旋和核磁共振 1.4 弛豫过程 ●核磁共振的研究对象是具有磁矩的原子核。 ● 原子核是带电的粒子，在自旋的同时将产生磁矩。 ● 但并非所有同位素的原子核都有自旋运动，只有存在自旋运动的原子核才有磁矩。 ● 原子核的自旋运动与量子数I 有关，I=0 的原子核的没有自旋运动，I≠0 的原子核的有自旋运动。 同位素的天然丰度 为什么说NMR氢谱的灵敏度高，碳谱灵敏度低？ 1H的天然丰度为99.9984%， 13C天然丰度为 1.108%，综合其他因素， 13C 谱的相对灵敏度仅为1H的1.59%。所以说13C 谱需要累积更多次，需要更多时间或样品。 静磁场中，原子核自旋角动量的空间量子化 能级分裂 γH / γC≈4 当B0 =11.7 T时，氢原子核的共振频率是500.13 MHz，碳的共振频率是125.71 MHz， 原子核的进动 共振条件 1.4 驰豫过程 核磁共振的条件之二： 处于低能级的原子核的数目要多于处于高能级的原子核数目。 只有位于低能级的原子核的数目比位于高能级的原子核多，才能保证从低能级跃迁到高能级的原子核的数目比从高能级跃迁到低能级的原子核的数目多，才可以检测到核磁共振现象。 当T=300K, 磁场强度为1.4092特斯拉时， n+/n- =1.0000099 可见，高低能态的核数只差10ppm左右，即每200万个原子核中，位于低能级的原子核的数目仅比位于高能级的原子核多10个。这也正是NMR所需样品量较多的原因之一。 只有位于高能级的原子核及时回到低能级，才能保证位于低能级的原子核的数目比位于高能级的原子核多。 驰豫过程： 由激发态恢复到平衡态的过程。 驰豫过程可分为两种类型：自旋-晶格驰豫和自旋-自旋驰豫。 自旋-晶格驰豫：核与环境进行能量交换。体系能量降低而逐渐趋于平衡。又称纵向驰豫。速率1/T1，T1为自旋晶格驰豫时间。 自旋-自旋驰豫：自旋体系内部、核与核之间能量平均及消散。又称横向驰豫。体系的总能量不变，速率1/T2，T2为自旋-自旋驰豫时间。 T1T2 低黏度的液体样品的近乎相等，而且很小，通常在 10-２～10２ｓ。 不同的同位素具有不同的驰豫时间；同一种同位素核在不同的化学环境中，驰豫时间也有所不同。 驰豫时间与谱线宽度的关系 ：谱线宽度与驰豫时间成反比。 谱线宽度主要由T2 决定，正比与1/T2，低黏度的液体样品的T2比固体样品的大的多，因此液体样品的谱线比较尖锐。 驰豫时间还会影响到谱图质量和积分面积。 饱和：高能级的核不能回到低能级，则NMR信号消失的现象。 2 核磁共振仪与实验方法 NMR仪器的主要组成部件： 磁体：提供强而均匀的磁场 样品管：直径4mm, 长度15cm,质量均匀的玻璃管 射频振荡器：在垂直于主磁场方向提供一个射频 波照射样品 扫描发生器：安装在磁极上的Helmholtz线圈，提供 一个附加可变磁场，用于扫描测定 射频接受器 ：用于探测NMR信号，此线圈与射频 发生器、扫描发生器三者彼此互相垂直 2.2 核磁共振仪实验方法 NMR 谱仪 核磁共振仪 2.3 核磁共振波谱的测定 样品：纯度高，固体样品和粘度大液体样品必须溶解。 溶剂：氘代试剂 (CDCl3, C6D6 ,CD3OD, CD3COCD3