核磁共振波谱法
- 格式:ppt
- 大小:1.37 MB
- 文档页数:109
1、解释下列名词(1)屏蔽效应和去屏蔽效应屏蔽效应:绕核电子在外加磁场的诱导下,产生与外加磁场方向相反的感应磁场,使原子核实受磁场强度稍有降低,这种核外电子及其他因素对抗外加磁场的现象称为~。
去屏蔽效应:当次级磁场的磁力线与外磁场一致时,使得处于此空间的质子实受外磁场强度增加,这种效应为~。
(不定)(2)自旋偶合和自旋分裂自旋偶合是核自旋产生的核磁矩间的相互干扰,又称为自旋-自旋偶合。
自旋分裂是由自旋偶合引起共振峰分裂的现象,又称为自旋-自旋分裂。
(3)化学位移和偶合常数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。
当自旋体系存在自旋-自旋偶合时,核磁共振谱线发生分裂。
由分裂所产生的裂距反映了相互偶合作用的强弱,称为偶合常数。
(4)化学等价核和磁等价核在核磁共振谱中,有相同化学环境的核具有相同的化学位移,这种有相同化学位移的核称为化学等价。
分子中一组化学等价核(化学位移相同)与分子中的其他任何一个核都有相同强弱的偶合,则这组核为磁等价核。
2、略3、为什么强照射波照射样品,会使NMR信号消失,而UV与IR吸收光谱法则不消失?4、为什么用δ值表示峰位,而不用共振频率的绝对值表示?为什么核的共振频率与仪器的磁场强度有关,而偶合常数与磁场强度无关?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小,要精确测量其绝对值较困难,并且屏蔽作用引起的化学位移的大小与外磁场强度成正比,在磁场强度不同的仪器中测量的数据也不同,因此,用共振频率的相差值来表示化学位移,符合为δ。
有两种表达P286。
因为核磁矩在外磁场中产生能级分裂,高能级与低能级的能量差随着外磁场强度的增大而增大,跃迁时所吸收的能量增大。
根据ν=γ·Ho/2π可知,核磁共振频率与外磁场强度成正比。
由于原子核间的自旋偶合起源于磁核间的干扰,是通过成键电子传递的,所以偶合常数的大小只与偶合核间距离、角度、电子云密度有关,与外磁场强度无关。
核磁共振波谱法核磁共振(NMR)波谱是一种基于特定原子核在外磁场中吸收了与其裂分能级间能量差相对应的射频场能量而产生共振现象的分析方法。
核磁共振波谱通过化学位移值、谱峰多重性、偶合常数值、谱峰相对强度和在各种二维谱及多维谱中呈现的相关峰,提供分子中原子的连接方式、空间的相对取向等定性的结构信息。
核磁共振定量分析以结构分析为基础,在进行定量分析之前,首先对化合物的分子结构进行鉴定,再利用分子特定基团的质子数与相应谱峰的峰面积之间的关系进行定量测定。
带正电荷的原子核在作自旋运动时,可产生磁场和角动量,其磁性用核磁矩µ表示,角动量P的大小与自旋量子数I有关(核的质量数为奇数,I为半整数;核的质量数为偶数,I为整数或0),其空间取向是量子化的;µ也是一个矢量,方向与P的方向重合,空间取向也是量子化的,取决于磁量子数m的取值(m=I, I-1,……-I,共有2I+1个数值)。
对于1H、13C 等I =1/2 的核,只有两种取向,对应于两个不同的能量状态,粒子通过吸收或发射相应的能量在两个能级间跃迁。
当自旋量子数I≠0的磁核处于一个均匀的外磁场H0中时,磁核因受到磁场的作用力而围绕着外磁场方向作旋转运动,同时仍然保持本身的自旋。
这种运动方式称为拉摩进动。
原子核的进动频率由下式决定:其中γ为旋磁比,是原子核的基本属性之一。
不同原子核的γ值不同,其值越大,核的磁性越强,在核磁共振中越容易被检测。
如果提供一个射频场,其ν满足:其中h为普朗克常数,则:即射频场的频率正好等于在磁场H0中的核进动频率,那么核就能吸收这一射频场的能量,导致在两个能级间跃迁,产生核磁共振现象。
核磁共振波谱是一专属性较好但灵敏度较低的分析技术。
低灵敏度的主要原因是基态和激发态的能量差非常小,通常每十万个粒子中两个能级间只差几个粒子(当外磁场强度约为2 T 时)。
核磁共振波谱仪常见的有两类核磁共振波谱仪:经典的连续波(CW)波谱仪和现代的脉冲傅里叶变换(PFT)波谱仪,目前使用的绝大多数为后者。
核磁共振波谱法第⼗三章核磁共振波谱法(Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy, NMR )§13-1 核磁共振基本原理1946年,美国科学家Purcell 和Bloch 领导的科研⼩组⼏乎同时发现并证实核磁共振现象,即:磁性原⼦核在强磁场中选择性吸收了特定的射频能量,发⽣核能级跃迁。
将磁性原⼦核放⼊强磁场中,⽤适当频率的电磁波照射,可以发⽣原⼦核能级跃迁,并产⽣核磁共振信号,得到核磁共振谱。
⽬前,NMR 已成为最重要的仪器分析⼿段之⼀,它⼴泛的应⽤于化学、物理、⽣物、医学等多个学科。
现在,NMR 技术较成熟的是1H 谱,可以提供H 原⼦所处位置、化学环境,为确定有机化合物的结构和空间构象提供了重要依据,成为有机物结构分析最有⼒的⼿段。
1、原⼦核的⾃旋很多原⼦核都具有磁矩,这些原⼦核可称为磁性核,是核磁共振研究的对象。
磁性核都有⾃旋现象,具有核⾃旋⾓动量(P ),⾃旋产⽣磁场,具有核磁矩(µ)。
原⼦核的磁矩µ取决于原⼦核的⾃旋⾓动量P :µ= γ·P式中:γ为磁旋⽐,它对某⼀个核是⼀个特征常数。
(如:γH =2.68×108T -1·s -1)⾃旋⾓动量P 是量⼦化的,它与核⾃旋量⼦数I 有下列关系:)1(2+?=I I h P π所以, )1(2+?=I I h πγµ式中:I 为原⼦核的⾃旋量⼦数(取值为0,1/2,1,3/2…),h 为普朗克常数。
很明显,当I=0时,P =0,即原⼦核没有⾃旋现象。
原⼦核可按I的数值分为以下三类:(1) 中⼦数、质⼦数均为偶数,则I =0,此类原⼦核为⽆磁性核。
如12C 、16O 、32S 等。
此类原⼦核不能⽤核磁共振法进⾏测定。
(2) 中⼦数、质⼦数均为奇数,则I 为整数,如2H 、10B 、14N 等。
(3) 中⼦数与质⼦数其⼀为偶数,另⼀为奇数,则I为半整数。