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第七章_核磁共振波谱法(3)_PPT课件

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核磁共振波谱分析ppt课件

核磁共振波谱分析ppt课件

DE＝hν ——②
则：处于低能级态的1H就会吸收电磁波的能量，跃迁到 高能级态，发生核磁共振。
11
核磁共振波谱分析
1.2.4 核磁共振的条件
发生核磁共振时，必须满足下式：
n=
g 2p
Ho
3
③式称为核磁共振基本关系式。
❖ 可见，固定H0，改变ν射或固定ν射，改变H0都可满足③ 式，发生核磁共振。
但为了便于操作，通常采用后一种方法。
• 乙酸乙酯的核磁共振氢谱
1H NMR ( 300 MHz, CDCl3 ),δ( ppm) 1.867 ( t, J= 7.2 Hz, 3H ), 2.626 ( s, 3H ), 4.716 ( q, J= 7.2 Hz, 2H )
• s—单峰；d—双峰（二重峰）；t—三峰 （三重峰）；q—四峰（四重峰）；m—多 峰（多重峰）
C6H5CH2CH3 C6H5
CH3
CH2
17
17
核磁共振波谱分析
核磁共振氢谱信号 结构信息
信号的位置 （化学位移）
信号的数目
信号的强度 （积分面积）
信号的裂分 （自旋偶合）
质子的化学环境 化学等价质子的组数 引起该信号的氢原子数目
邻近质子的数目，J（偶
合常数）单位：Hz
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核磁共振波谱分析
（2）核磁共振数据
19
核磁共振波谱分析
§3 化学位移 (Chemical shift)
化学环境不同 的1H 核在不 同位置（ν） 产生共振吸 收
化学环境不同的1H 核在外磁场中 以不同的Larmor频率进动；1H 核在分子中所处的化学环境不同 导致Larmor频率位移
20
核磁共振波谱分析

《核磁共振波谱法》PPT课件

《核磁共振波谱法》PPT课件

采样间隔
扫描次数
选择适当的采样间隔，以确保谱图的准确 性和分辨率。
增加扫描次数可以提高谱图的信噪比，但 也会增加实验时间。因此，需要权衡信噪 比和实验时间，选择适当的扫描次数。
定性分析与定量分析
定性分析
通过比较已知样品和未知样品的NMR谱图，确定未知样品的组成和结构。
定量分析
通过测量样品中不同组分的峰面积或峰高，计算各组分的含量。需要建立标准 曲线或使用内标法进行定量分析。
样品稳定性
确保样品在NMR实验过程中保 持稳定，避免由于化学变化导 致谱图失真。
样品溶剂
选择适当的溶剂，以保证样品 的溶解和稳定性，同时避免对
NMR谱图产生干扰。
实验参数的选择与优化
磁场强度
脉冲宽度
根据实验需求选择适当的磁场强度，以提 高检测灵敏度和分辨率。
选择合适的脉冲宽度，以获得最佳的信号 强度和分辨率。
《核磁共振波谱法》ppt课件
汇报人：可编辑 2024-01-11
目录
• 核磁共振波谱法概述 • 核磁共振波谱法的基本原理 • 核磁共振波谱仪 • 核磁共振波谱法的实验技术 • 核磁共振波谱法的应用实例
01
核磁共振波谱法概述
定义与原理
定义
核磁共振波谱法是一种利用核磁共振现象进行物质结构和动力学研究的分析方法 。
化学位移是由于不同化学环境中的原子核受到不 同程度的磁场扰动，导致其能级分裂的差异。
通过测量化学位移，可以推断出原子核所处的化 学环境，进而确定分子的结构。
耦合与裂分
当两个或多个相邻的原子核相互作用 时，它们之间的能级会发生耦合，导 致谱线裂分。
通过分析裂分的谱线，可以进一步解 析分子内部的相互作用和结构信息。

(2021年整理)仪器分析第7章核磁共振波谱法

(2021年整理)仪器分析第7章核磁共振波谱法

仪器分析第7章核磁共振波谱法编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（仪器分析第7章核磁共振波谱法）的内容能够给您的工作和学习带来便利。

同时也真诚的希望收到您的建议和反馈，这将是我们进步的源泉，前进的动力。

本文可编辑可修改，如果觉得对您有帮助请收藏以便随时查阅，最后祝您生活愉快业绩进步，以下为仪器分析第7章核磁共振波谱法的全部内容。

核磁共振波谱法最早美国两所大学1945年同时发现NMR。

哈佛的Pacell和Pound发现石腊质子有NMR现象,斯坦富大学的Bloch和Honson发现H2O中质子有NMR，且Pacell和Bloch因此而获得诺贝尔奖。

1953年第一台仪器商品化,当时仅30MHZ，现已有700MC的仪器（MC越高，分辩率越高）。

至今50多年发展中，这门学科共12位科学家获诺贝尔奖。

第一节概述到目前为止，我们所学的光谱分析中,⑴除荧光分析外，均为吸收光谱,今天开始学的NMR亦是吸收光谱; ⑵除原子吸收，其余均为分子吸收,所以NMR属于分子吸收光谱。

一。

产生：置于强磁场中吸收无线电波试样H1长波长电磁波照射原子核自旋能原子核能级分裂 1-10 m级跃迁（核磁矩改变而产生电流，此现象为核磁共振）测产生的感应电流 NMR光谱。

利用核磁共振光谱进行结构测定，定性及定量分析的方法称为核磁共振光谱法。

NMR谱获得方法有两种：⒈扫场:固定照射频率υ，依次改变磁场强度H0—-常用之⒉扫频：固定磁场强度H0，依次改变照射频率υ0P151 图17-1五个部分：磁铁：提供稳定的高强度磁场H扫场线圈：附加磁场,可调节D接收线圈：产生感应电流R照射线圈:与外磁场H0垂直60兆,90兆…兆数越高,图谱越精密,易解释。

注：三个线圈互相垂直，互不干扰。

二。

与Vis—UV，IR比较:都属于分子吸收光谱例: CH3CH2OH 紫外几乎无吸收（仅末端吸收)无π骨架红外有υOHNMR:OH,CH2,CH3三种类型H0NMR有H1，C13谱。

有机化学 12 第七章 波谱分析 (三) 核磁共振

有机化学 12 第七章 波谱分析 (三) 核磁共振

H 实 = H 0 H 0σ = H 0 (1 σ )
在真实分子中,发生核磁共振的条件是:
ν RF
γ = H 0 (1 σ ) 2π
这里σ是屏蔽常数. 不同化学环境的质子,因其周围电子云密度不同,裸 露程度不同,其σ值也不同,从而发生核磁共振的H0 不 同.这就是化学位移的来源. 所以,化学位移也可定义为由于屏蔽程度不同 由于屏蔽程度不同而引起 由于屏蔽程度不同 的NMR吸收峰位置的变化.
OCH3
的NMR?
与氧原子相 连的甲基氢
δ3.9(单峰 单峰) 单峰 -OCH3 δ6.7~7.3 苯环氢
苯氢
所以,该图是2,3,4-三氯苯甲醚的NMR.
例3:下图与A,B,C哪个化合物的结构符合?
ClCH2C(OCH2CH3)2 Cl A Cl2CHCH(OCH2CH3)2 B CH3CH2OCH-CHOCH2CH3 Cl Cl C
例1:CH3CH2CH2NO2的NMR谱.
例2:CH3CH2OH的NMR谱.
通常,只有相邻碳 1H才相互偶合. 相邻碳上 相邻碳
1,1,2-三溴乙烷
(4) 积分曲线与质子的数目
积分曲线的高度与其相对应的一组吸收峰的峰面积成正 比,而峰面积与一组磁等价质子的数目成正比. 以乙醇 乙醇的NMR为例. 乙醇
(三) 核磁共振
(1) 1H-NMR的基本原理 (2) 1H-NMR的化学位移 (3) 1H-NMR的自旋偶合与自旋裂分 (4) 积分曲线与质子的数目 (5) 1H-NMR的谱图解析 (6) 13C-NMR谱简介(自学)
(三) 核磁共振
(Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy)
C Ha C Hb Ha C C Ha Hb C C Hb

[课件]核磁共振分析PPT

[课件]核磁共振分析PPT

当I=0时,P=0,原子核没有自旋现象,只有I﹥0,原 子核才有自旋角动量和自旋现象
实践证明,核自旋与核的质量数,质子数和中子数有关
质量数为 原子序数 自旋量子数 无自旋 偶数 为偶数 为0 质量数为 原子序数 自旋量子数 有自旋 偶数 为奇数 为1,2,3
自旋量子数 原子序数 质量数为 为 有自旋 为奇或偶 1/2,3/2, 奇数 数 5/2
二、核自旋能级和核磁共振
(一)核自旋能级 把自旋核放在场强为B0的磁场中,由于磁矩 与磁场相 互作用,核磁矩相对外加磁场有不同的取向,共有2I+1 个,各取向可用磁量子数m表示 m=I, I-1, I-2, ……-I 每种取向各对应一定能量状态 I=1/2的氢核只有两种取向 I=1的核在B0中有三种取向
B0外加磁场
无磁场 m= -1/2 E2= B0 △E=2 B0 m= +1/2 E1= －B0
(二)核磁共振的产生
如果以一定频率的电磁波照射处于磁场B0中的核， 且射频频率恰好满足下列关系时： h =ΔE ΔE=2 B0 20 （核磁共振条件式） h 自旋核的跃迁能量


（1）对自旋量子数I=1/2的同一核来说,， 因磁矩为一定值，—为常数，所以发生共振 时，照射频率的大小取决于外磁场强度的大 小。外磁场强度增加时，为使核发生共振， 照射频率也相应增加；反之，则减小。 扫频法和扫场法(p224)


(2)对自旋量子数I=1/2的不同核来说，若同时放 入一固定磁场中，共振频率取决于核本身磁矩的大 小, 大的核，发生共振所需的照射频率也大；反之， 则小。 磁旋比γ 的影响（p225)
9.1 核磁共振基本原理
一、原子核的自旋运动及磁距

第7章 核磁共振波谱法

第7章 核磁共振波谱法
E射 = h v射
当电磁波的频率与该核的回旋频率ν回相等时，电磁 波的能量就会被吸收，核的自旋取向就会由低能态跃迁
到高能态，即发生核磁共振。此外E射=ΔE，所以发生核 磁共振的条件是:
hγ
E hv回 hv射 2 B0
(3.4)
或
v射
v回
γ
2
B0
(3.5)
可见射频频率与感应磁场强度B0是成正比的，在进 行核磁共振实验时，所用磁场强度越高，发生核磁共振 所需的射频频率越高。
1．位移的标准 没有完全裸露的氢核，没
有绝对的标准。
相对标准：四甲基硅烷 Si(CH3)4 （TMS）（内标）
位移常数 TMS=0
2．为什么用TMS作为基准? (1) 12个氢处于完全相同的化学环境，只产生一个尖峰； （2）屏蔽最大，位移最大，人为地把它的定为0 （3）化学惰性；易溶于有机溶剂；沸点低，易回收。
然而，在高分辨 NMR 中，—CH3和CH2中的质子 出现了更多的峰，这表明它们发生了分裂。如下图。
ab
a
CH3CH2Br
b
ab
a
CH3CH2Br
b
相邻碳上的不同种质子因相互之间的作用会 影响对方的核磁共振吸收，并引起谱线增多。原 子核之间的这种相互作用称为自旋偶合。因自旋 偶合而引起谱线增多的现象称为自旋裂分。
本章内容
1. 简介 2. 核磁共振基本原理 3. 核磁共振波谱仪 4. 核磁共振与化学位移 5. 图谱解析
1 简介
核磁共振波谱法
核-原子核，1H或13C；磁-磁场。
核磁共振波谱图
核磁共振波谱法（Nuclear Magnetic Resonance spectroscopy, NMR），类似于红外或紫外吸收光 谱，是吸收光谱的另一种形式。

核磁共振波谱 ppt课件

核磁共振波谱 ppt课件
在有机化合物中，各 种氢核 周围的电子云密度 不同（结构中不同位置） 共振频率有差异，即引起 共振吸收峰的位移，这种 现象称为化学位移。
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1. 化学位移表示方法： 位移的标准 没有完全裸露的氢核，没有绝对的标准。 相对标准：四甲基硅烷 Si(CH3)4 （TMS）
（内标）, 位移常数 TMS=0
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3. 核磁共振仪 ： A. 连续波核磁共振仪
(1)固定外磁场强度 H0 不变，改变电磁波频率ν ，称 为扫频。
(2)固定电磁波频率ν 不变，改变磁场强度 H0 ，称为 扫场。
两种方式的共振仪得到的谱图相同，实验室多 数采用后一种，如60 MHz，100 MHz，400 MHz就是 指电磁波频率。
试样浓度：5-10%；需要纯样品15-30 mg； 傅立叶变换核磁共振波谱仪需要纯样品1 mg ； 标样浓度（四甲基硅烷, TMS） ： 1%； 溶剂：1H谱 四氯化碳，二硫化碳；氘代溶剂：氯
仿，丙酮、苯、二甲基亚砜的氘代物；
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二、１H-NMR的化学位移
由于化学环境不同，即各种氢核 周围的电子云 密度不同（结构中不同位置），引起分子中的H核 磁共振信号位置的变化称为化学位移，用 表示。
实际上，氢核受周围不断运动着的电子影响。在外磁场 作用下，运动着的电子产生相对于外磁场方向的感应磁场， 起到屏蔽作用，使氢核实际受到的外磁场作用减小：
H=（1- ）H0 ：屏蔽常数。 越大，屏蔽效应越大。
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0 = [ / (2 ) ]（1- ）H0
由于屏蔽作用的存在，氢核产生共振需 要更大的外磁场强度（相对于裸露的氢 核），来抵消屏蔽影响。

核磁共振波谱PPT课件

核磁共振波谱PPT课件

H C C H
H
δ =5.28
δ =3.57
H
H
δ =3.99
..
C H OCH3
C H
H C C H
O C CH3
H
δ =5.50
乙烯醚
p-π 共轭
乙烯酮 π -π 共轭
四、氢键效应
H H C C H H O H O C C H H
正丁烯-2-醇 δ 1% 1 纯液体 5
H 小, δ 大, H0 低
NMR信号
无
有 有 有
11B 5 1H 1 35Cl
原子核 12C 16O 32S 6 8 16
13C 6 17 19F 9 15N 7 31P 15 33S 16 79Br 81Br 17O 35 35 8 2H 1 14N 7
3/2 5/2… 1,2,3
具有自旋角动量(p)的核在自旋时会产生核磁矩(μ) :
五、各种环境中质子的化学位移
酚-OH
醇-OH 硫醇-SH 氨-NH2 羧酸-OH
HO Ar
C OH
C SH
O C OH
C NH2
H
醛
杂环 芳香 烯
O
C H
H N
N
H
H
C CH2
C H
醇、醚
炔
O CH
H2 O C
C CH
O CH3
δ/ppm
12
11
S CH3
10
9
N CH3
8
7
6
5
4
O
3
C CH3
2
射频辐射→原子核(强磁场下能级分裂) →吸收→能级跃迁→NMR
测定有机化合物的结构，1H NMR─氢原子的位置、环境以 及官能团和C骨架上的H原子相对数目） 与UV-Vis和红外光谱法类似，NMR也属于吸收光谱，只是研究 的对象是处于强磁场中的原子核自旋能级对射频辐射的吸收。 2. 发展历史 1924年：Pauli 预言了NMR的基本理论，即：有些核同时具 有自旋和磁量子数，这些核在磁场中会发生分裂；

7-核磁共振波谱法解析

7-核磁共振波谱法解析
6
第二节
1. 原子核的自旋
基本原理
若原子核存在自旋，产生核磁矩。 自旋角动量
h P 2 I ( I 1)
核磁矩
P

是不是所有的原子 核都能产生核磁距
7
自旋量子数与原子核的质量数及质子数关系
质量数（a） 原子序数（Z） 自旋量子（I） 偶数 奇数 偶数 偶数 奇或偶 奇数
0 1/2, 3/2, 5/2 … 1，2，3…
162 6 10 2.70( ppm) 6 60 10
② 用一台100MHZ的 NMR仪器，进行上述同样测试 就有 v试 v参 270 Hz
270 6 10 2.70( ppm) 6 100 10
22
用频率的相对差值表示的好处： 氢核的进动频率很大，而差值很小，测定绝对 值不如测定相对值准确、方便。差值能较易的测 至0.1Hz。
19
2.化学位移的表示方法
0 = [ / (2 ) ]（1- ）H0
由于屏蔽效应的存在， 不同化学环境的氢核的 共振频率（进动频率、 吸收频率）不同，这种 现象称为化学位移
20
由于屏蔽常数很小，不同化学环境的氢核的共振频 率相差很少，习惯上用核共振频率的相对差值来表 示化学位移，符号为δ，单位为ppm
分子间氢键 溶剂效应
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（1）相邻基团或原子电负性
氢核核外成键电子云产生抗磁 屏蔽效应。与质子相连元素的电负 性越强，吸电子作用越强，屏蔽作 用减弱，信号峰在低场出现。
27
（2）磁各向异性
质子在分子中所处的 空间位置不同，其屏 蔽作用不同的现象称 为磁各向异性。或叫 远程屏蔽效应。 苯环
H H H H H H
24
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13C提供分子骨架的信息 为什么13C谱较1H谱简单？
（1）化学位移范围达200，因此峰重叠小 化学位移范围：13C（200）；1H（10）；31P（700）
（2）13C丰度低，同核耦合及自旋分裂有却无法观测。 （3）13C与邻核12C无耦合，大大降低了谱图的复杂性
（4）通过双照射质子去耦作用消除了1H的耦合，使13C谱变 为单线谱
B0↑ → ΔE↑→
N1
E
h B0 /2
2 e kT e kT
N1
NMR信号增大
2
2021/3/6
N 1 2
N1
2
锁场：锁定磁场，减小磁场漂移
匀场：保证磁场均匀
匀场方法： （1）在磁场的不同平面加入一些匀线线圈来 消除磁场的不均匀性 （2）利用一个气动轮转子使样品在磁场中旋 转，使磁场的不均匀性平均化
2021/3/6
二、脉冲傅叶里变换NMR仪（PFT-NMR）
不是通过扫场或扫频产生共振
恒定磁场，施 加全频脉冲
高能态
→ ↑ 自旋核
低能态
高能态
→↓
低能态
傅立 叶变 换
← NMR谱图
2021/3/6
↓ 产生
← FID信号 得到
（自由感应
感应电流衰减信号）§3Fra bibliotek NMR的应用
一、化合物的鉴定
提供的主要参数：
2021/3/6
2021/3/6
§2. 核磁共振波谱仪
类型：连续波核磁共振波谱仪 傅立叶变换核磁共振波谱仪
一、连续波核磁共振波谱仪
组成：磁铁、 探头、 射频振动器、 射频接受器、 信号累计平均仪
2021/3/6
1. 磁铁
作用：提供稳定、均匀、强度大的磁场
永久磁铁
{ 类型
电磁铁
超导磁铁（低温维持、液氦）
为什么追求高频率?
E
h 2
B0
化学位移、质子的裂分峰数、耦合常数、各组分相对峰面积
结构推定过程： 1
1. 计算不饱和度 1n42(n3n1)
2. 计算各组峰对应的质子数 积分线：将各组共振峰的面积加以积分得到的曲线 峰面积（积分线高度）∝ 质子数
3. 由化学位移推测结构
2021/3/6
二、定量分析（不要求）
2021/3/6
§4. 13C的NMR