核磁共振波谱(NMR).ppt

核磁共振波谱（NMR）制作：彭俊梅、杨昊宇、安翔宇、刘慧、邱旭东NMR(nuclearmagnetIcresonancespectroscopy)基本原理：原子核的自旋及分类：原子核具有质量并带有电荷，同时具有自旋现象，其自旋用自旋量子数I表示。原子核的质量数、电荷数与自旋三者之间的关系如下表所示：具有自旋的原子核会产生角动量，又因原子核带正电，自旋时会产生磁矩。原子核的回旋：原子核带正电荷且电荷呈均匀分布状态，自旋时其周围空间会产生磁场。I≠0的核自旋时产生动量矩P和磁矩，它们与I的关系如下：P=式中：h为普朗克常数；称为磁选比。同一类原子核（指I值相同的核），动量矩相同，但磁矩不同，因而也不同。若使I≠0的原子核处于外磁场中，则核磁矩有不同的取向，共有m=2I+1个取向（m为磁量子数），用I,I-1,I-2,…,-I+2,-I+1,-I表示。2I+1个值就代表了某原子核在外磁场中的2I+1个能量状态或2I+1个能级。例如1H1，I=1/2,则m=±1∕2.在外磁场中有两个取向，如左图。右图为能级图。左图中的H0表示外磁场，由于1H1核在磁场中取向不同，故它的自旋轴与外磁场（H0）的方向成一定的角度，1H1核在外磁场中产生回旋，其角速度用表示，实验证明，与H0成正比而则①式中为1H1核的回旋频率，单位为兆赫兹。核磁共振：如左图所示自旋核，若磁矩方向与外磁场方向一致，此时一般为低能级，但另一种取向，即磁矩与外磁场方向相反，此时一般为高能级。由于磁矩的取向不同，决定了其能级的不同，核吸收或放出能量时，其磁矩的取向要发生改变，根据量子力学理论，两能级之间的能量差为：②如果要使核磁发生跃迁，由一个取向（如）跃迁到另一个取向（如），则应向的能级照射电磁波，当此电磁波的频率，恰好等于核磁的回旋频率时，即发生核磁共振，由上可知可通过调节电磁波的照射频率或外磁场强度来使之发生核磁共振。化学位移及其表示方法：方程式①似乎意味着同一种原子核在固定的磁场中均以相同的频率共振。事实上，不同基团的原子核真正感受到的磁场强度H取决于该核周围的电子云密度。核外电子云受到磁场H0作用时，根据楞次定律，会产生感应磁场，其方向与H0方向相反，因而对原子核产生屏蔽效应（）式中称为屏蔽常数，其大小表示改变H0的能力。每个化合物中不同的基团均有不同的值，因而出现不同的共振频率。通常的有机化合物，由于核外电子云密度的变化而改变的共振频率相对于H0来说是很小的。如在100MHz以仪器中，这个改变约为1250MHz，也就是说，某种核在100001250MHz频率下共振。化学位移在样品中加入一种参比物质，如TMS（四甲基硅油），把它的甲基信号设为0.0Hz，化合物中其他质子信号表示为：如：在60MHz仪器上，某一基团相对于TMS在60Hz处共振，则其化学位移表示为：所表示的是该吸收峰距原点的距离。同一化合物早不同频率的仪器上得到的化学位移是相同的，都可以与标准谱图对比。选用TMS作参比的原因：它的12个质子受到硅原子的强屏蔽作用，在高场区出现一个尖锐的强峰；它在大多数有机溶剂中易溶；呈现化学惰性；沸点低（26.5℃）因而样品易回收。对于极性较大的有机化合物样品，常用DSS作“内标准”（CH3）2SICH2CH2CH2SO3Na核磁共振波谱和常用