核磁共振ppt课件_2.ppt

第十七章 核磁共振波谱分析法 一、核磁共振波谱分析法 二、核磁共振的特点 第十七章 核磁共振波谱分析法 核磁共振: 在外磁场的作用下，可引起分子中某种原子核的自旋能级的分裂，用波长10-100m的电磁波照射分子，分子中某种原子核吸收一定频率的射频，就会从低能态跃迁到高能态，即产生核磁共振。 早在1924年Pauli就预言了核磁共振的基本原理；某些原子核具有自旋和磁矩的性质，它们在磁场中可以发生能级的分裂。这个预言直到1946年才由哈佛大学的Purcell及斯坦福大学的Bloch所领导的两个实验室分别得到证实，他们在各自实验室中观察到核磁共振现象，因此他们分享了1952年的诺贝尔物理奖。 1949年，Kight第一次实现了化学环境对核磁共振信号影响的实验，并发现了信号与化合物结构有一定的关系。 第十六章 核磁共振波谱分析法 1953年出现了世界上第一台商品化的核磁共振波谱仪。 1956年，曾在Block实验室工作的Varian制造出第一台高分辩率的仪器，从此，核磁共振波谱法成了化学家研究化合物的有力工具，并逐步扩大其应用领域。 七十年代以后，由于科学技术的发展，科学仪器的精密化，自动化，核磁共振波谱法得到迅速发展，在许多领域中已得到广泛应用，特别是生物化学领域中的研究和应用发挥着巨大的作用。 第十六章 核磁共振波谱分析法 二、核磁共振波谱法的特点： 1.核磁共振波谱法是结构分析最强有力的手段之一，因为它把有机化合物最常见的组成元素氢(氢谱)或碳(碳谱)等作为“生色团”来研究，因此它可以确定所有常见官能团的化学环境，有些是其它光谱或分析法所不能判断的环境，NMR法谱图的直观性强，谱图解释较为容易。 2.有多种原子核的共振波谱(除了常用的氢谱外，还有碳谱，氟谱，磷谱等)，因此，扩大了应用范围，各种谱之间还可以互相印证。 3.可以用于化学反应机理的研究，还可以求得某些化学过程的动力和热力学参数。 4.该法的缺点是：灵敏度比较低，但现代高级、精密的仪器使用，可以使灵敏度极大的提高； 不能用于固体的测定，仪器比较昂贵，工作环境要求比较苛刻，因而影响了基应用的普及性。 第十六章 核磁共振波谱分析法 一、原子核的自旋 二、核磁共振现象 三、核磁共振条件 一、 原子核的自旋 讨论: 二、自旋核在外磁场中的行为 2、 核的进动 三、核磁共振的产生 共振条件 讨论: 四、能级分布与弛豫过程 四、能级分布与弛豫过程 1.自旋－晶格弛豫（纵向弛豫） 当处于高能态的核将其转移给核周围环境分子。 如固体的晶格、液体有同类分子或溶剂分子成热运动，而使自己返回低能态核。由于核外是电子包围着的，所以这种能量的传递不像分子间那样通过热运动的碰撞传递，而是通过所谓的晶格场来实现的。这种弛豫从磁核的全体而言，总能量降低了，被转移的能量在晶格中变为平动或转动能，所以称为纵向弛豫。弛豫过程可以用弛豫时间T来表示，它是处于高能态核寿命的量度。 纵向弛豫的时间表示，纵向驰豫取决于样品中磁核的运动，样品流动性降低时，增大。气、液(溶液)体的较小，一般在1秒至几秒左右，固体或粘度大的液体，很大，可达数十，数百甚至上千秒。 四、能级分布与弛豫过程 2.自旋--自旋弛豫（横向弛豫） 两个进动频率相同而进动取向不同(即能级不同)的磁性核，在一定距离内，会发生能量的相互交换，而改变各自的进动取向。对磁核有全体而言，总能量未变，高、低能态的数目比例也未变，能量只是在磁核之间转移，所以称横向弛豫。这种弛豫虽未能有效地消除“饱和”现象，但由于磁核存在快速能量交换的平均化作用，确实使高能态的寿命降低了。横向弛豫的时间用表示。气、液的与相通，固体的很小，弛豫过程的速度很快 四、能级分布与弛豫过程 弛豫时间T对谱线宽度的影响，根据量子力学的测不准原理，谱线宽度与激发态粒了的寿命(在核磁共振中为了弛豫时间T)成反比，即。固体的弛豫时间T很小，所以谱线宽度大，谱线宽。 因此，进行核磁共振时，常把样品的配制成溶液。 第十六章 核磁共振波谱分析法 一、核磁共振与化学位移 二、化学位移的表示 三、化学位移的测量 第三节核磁共振与化学位移 二、位移的测量、表示 第十六章 核磁共振波谱分析法 一、电负性的影响 二、化学键的磁各向异性 三、范德华效应 四、氢键地去屏蔽效应 五、溶剂 第四节 影响化学位移的因素 电负性对化学位移的影响 电负性原子对化学位移的影响，与距离、数目有关 （二）.磁各向异性效应 影响化学位移的因素3 影响化学位移的因素4 4.单键的各向异性： 如图132页，图16-11。 （三）范德华效应： 当两个未键合的原子靠得很近时，它们之间有弱的范德