核磁共振1ppt课件.ppt

第三章 核磁共振氢谱 前言 过去50年，波谱学已全然改变了化学家、生物学家和生物医学家的日常工作，波谱技术成为探究大自然中分子内部秘密的最可靠、最有效的手段。NMR是其中应用最广泛研究分子性质的最通用的技术：从分子的三维结构到分子动力学、化学平衡、化学反应性和超分子集体、有机化学的各个领域。 1946年波塞尔 （ E.M.Purcell哈佛大学)和 布洛赫（F.Bloch斯坦福大学）各自独立发现核磁共振现象，他们获得1952年Nobel物理奖 1991年瑞士科学家恩斯特（R.R.Ernst)二维核磁共振技术获诺贝尔化学奖 3.1.1 原子核的自旋 atomic nuclear spin 3.1.2 核磁共振现象 nuclear magnetic resonance 3.1.3 核磁共振条件 condition of nuclear magnetic resonance 3.1.4 核磁共振波谱仪 nuclear magnetic resonance spectrometer 3.1.1 原子核的自旋 atomic nuclear spin 讨论: 磁矩与磁场相互作用能为E, E = - ?zH0 E(+1/2) = - ?zH0 = - ?·(+1/2)h/2?·H0 E(-1/2) = - ?zH0 = - ?·(-1/2)h/2?·H0 由量子力学的选律可知, 只有?m = ?1的跃迁才是允许的跃迁。所以相邻两能级间的能量差为： ? E = E(-1/2) - E(+1/2) = ?（·h/2?）·H0 上式表明，? E 与外加磁场H0的强度有关，? E随H0场强的增大而增大。 3.1.2 核磁共振现象 nuclear magnetic resonance 核的回旋和核磁共振 ?当一个原子核的核磁矩处于外磁场HO中，由于核自身的旋转，而外磁场又力求它取向于磁场方向，在这两种力的作用下，核会在自旋的同时绕外磁场的方向进行回旋，这种运动称为Larmor进动。 核磁共振现象 若在与H0垂直的方向上加一个交变场H1(称射频场)．其频率为ν1。 当ν1 ＝ ν0．自旋核会吸收射频的能量，由低能态跃迁到高能态(核自旋发生倒转)． 这种现象称为核磁共振吸收。 3.1.3核磁共振条件 condition of nuclear magnetic resonance 共振条件 讨论: 3.1.4 核磁共振波谱仪 nuclear magnetic resonance spectrometer 分类： 按磁场源分：永久磁铁、电磁铁、超导磁场 按交变频率分：40 ，60 ，90 ，100 ， 200 ，500，--，800 MHZ（兆赫兹），频率越高，分辨率越高 按射频源和扫描方式不同分： 连续波NMR谱仪（CW-NMR) 脉冲傅立叶变换NMR谱仪(FT-NMR) 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。 核磁共振波谱仪 样品的制备： 傅立叶变换核磁共振波谱仪 超导核磁共振波谱仪： * Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy; NMR 近二十多年发展 高强超导磁场的NMR仪器，大大提高灵敏度和分辨率； 脉冲傅立叶变换NMR谱仪，使灵敏度小的原子核能被测定； 计算机技术的应用和多脉冲激发方法采用，产生二维谱，对判断化合物的空间结构起重大作用。 。 瑞士科学家库尔特·维特里希因“发明了利用核磁共振技术测定溶液中生物大分子三维结构的方法”而获得2002年诺贝尔化学奖。 1H NMR谱的结构信息 化学位移 偶合常数 积分高度 3.1 核磁共振基本原理 principles of nuclear magnetic resonance 若原子核存在自旋，产生核磁矩： 自旋角动量： γ为磁旋比；自旋量子数（I）不为零的核都具有磁矩， 核 磁 矩： (1) I=0 的原子核 16