当前位置：文档之家 › 核磁共振波谱法幻灯片

核磁共振波谱法幻灯片

  • 格式：ppt
  • 大小：1.29 MB
  • 文档页数：2

下载文档原格式

  / 2

合集下载

核磁共振与电子顺磁共振波谱法ppt课件

核磁共振与电子顺磁共振波谱法ppt课件
.
3.2 1H－核磁共振波谱
• 3.2.2 谱图表示方法
横坐标表示的是化学位移和耦合常数，而纵坐 标表示的是吸收峰的强度。
由于屏蔽效应而引起质子共振频率的变化量极 小，很难分辨，因此，采用相对变化量来表示化 学位移的大小。一般选用四甲基硅烷(TMS)为标准 物，因为：
CH 3
H 3 C Si CH 3 CH 3
.
3.2 1H－核磁共振波谱
• 3.2.2 谱图表示方法
a) 由于四个甲基中12 个H 核所处的化学环境完全相 同，因此在核磁共振图上只出现一个尖锐的吸收峰；
b) 屏蔽常数 较大，因而其吸收峰远离待研究的峰的
高磁场(低频)区； c) TMS—化学惰性、溶于有机物、易被挥发除去；
此外，也可根据情况选择其它标准物。 含水介质：三甲基丙烷磺酸钠。 高温环境：六甲基二硅醚。
.
3.2 1H－核磁共振波谱
• 3.2.1 化学位移及自旋－自旋分裂
.
3.2 1H－核磁共振波谱
• 3.2.1 化学位移及自旋－自旋分裂
分子内部相邻碳原子 上氢核自旋也会相互干 扰，通过成键电子之间 的传递，形成相邻质子 之间的自旋－自旋耦合， 而导致谱峰发生分裂， 即自旋－自旋分裂。
.
3.2 1H－核磁共振波谱
H=H0 - H0=（1- ）H0 ：屏蔽常数。
0=2μβH /h= 2μβ（1-）H0/h H0=0h/2μβ（1-） 当0固定，氢核的电子密度越大↑→ 屏蔽效应↑→ ↑→ H0 ↑
.
化学位移：
chemical shift
H0=0h/2μβ（1-）
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。

核磁共振光谱法ppt课件

核磁共振光谱法ppt课件

但是，实际上在分辨率较高的核磁共振仪上测得的有机物氢 谱往往会得到许多条氢核共振谱线，且存在许多精细结构。 乙醇的核磁共振图谱如图所示（60MHZ）
(a) 低分辨；
(b)高分辨
一、化学位移及其影响因素
1. 两类化学环境
究其原因发现是由于核所处的化学环境对核磁共振吸收的 影响。不同的化学环境就会产生不同的核磁共振信息，因 此就使核磁共振波谱成为研究有机分子结构的重要手段。
两类化学环境的影响： (1) 质子周围基团的性质不同，使它的共振频率不同，这 种现象称为化学位移。 (2) 所研究的质子受相邻基团的质子的自旋状态影响，使 其吸收峰裂分的现象称为自旋－自旋裂分。
2. 化学位移及其表示
化学位移的产生： 当原子核置于强磁场中，其周围运 动着的电子就会产生一个方向相反 的感应磁场，这种对抗外磁场的作 用，称为电子的屏蔽效应。由于核 外电子云的屏蔽作用，使原子核实 际受到的磁场作用减小，为使核磁 发生共振，必须增加外加磁场的强 度以抵消电子云的屏蔽作用。
（二）脉冲傅里叶变换核磁共振波谱(PFT-NMR)
CW-NMR采用的是单频发射和接收方式，在某一时刻内， 只能记录谱图中很窄一部分信号，即单位时间内获得的信息很 少,对于低浓度及信号强度弱的试样（如13C）测定灵敏度低。
PFT-NMR是采用多道发射机同时发射多种频率，使处于 不同化学环境的核同时共振，再采用多道接收装置同时得 到所有的共振信息，因此大大提高了分析速度和灵敏度。
磁 矩 μ （核磁子）* 2.79268 0.85741 2.688 0 0.7023 0.4073 0 -1.893 2.628 1.1305
磁旋比，γ （T－1·S-1·10-8） 2.675 0.4102 0.8583 0 0.6721 0.1931 0 -0.3625 2.5236 1.083

第十六章 核磁共振波谱法 PPT课件

第十六章 核磁共振波谱法 PPT课件
量低，稳定
(2)磁量子数ｍ＝－1/2；与外磁场相反，能
量高，不稳定

当m=－1/2时，E2=
－
(
1) 2
h 2
H0

当m=
+1/2时，
E2
=－
1 2
h 2
H0
I=1/2的核自旋能级裂分与H0的关系
由式 E = －ZH0及图可知1H核在磁场 中,由低
能级E1向高能级E2跃迁,所需能量为
在有机化合物中，经常研究的是1H和13C的共振 吸收谱，重点介绍1H核共振的原理及应用
核磁共振波谱与紫外可见、红外光谱的区别
共同点都是吸收光谱
紫外-可见
红外
核磁共振
跃迁类型 不同
电子能级跃迁 振动能级跃迁
自旋原子核发生 能级跃迁
测定方法 不同
透光率 或吸收度
透光率 或吸收度
共振吸收法
核磁共振波谱的分类
按原子核种类分为1H、13C、19F、31P等 氢核磁共振谱 (氢谱，1H-NMR，质子核磁共振
谱 )，主要提供三方面信息：①质子类型及 其化学环境；②氢分布；③核间关系 碳—13核磁共振谱(碳谱， 13C-NMR)，可给出 丰富的碳骨架
核磁共振波谱的应用
NMR是结构分析的重要工具之一，在 化学、生物、医学、临床等研究工作 中得到了广泛的应用。
△E=E2－E1=
h 2 H0
△E与核磁矩及外磁场强度成正比, H0越大,能
级分裂越大, △E越大
2. 原子核的共振吸收
（1）原子核的进动 如果在磁场中的氢核的磁矩方向 与外磁场成一定的角度时，则在 外加磁场的影响下，核磁矩将围 绕外磁场进行拉莫尔进动 。进动 频率ν与外加磁场强度H0的关系可 用Larmor方程表示：

磁共振波谱法NMR.ppt

磁共振波谱法NMR.ppt
第7章 磁共振波谱法（NMR）
（ Nuclear Magnetic Resonance ）
2021/2/11
1
共振发生条件： 外加频率等于物体固有频率
2021/2/11
2
第一节 概述
核磁共振：
在外加强磁场作用下，用能量很低的 射频电磁波照射分子，使原子核发生核自 旋能级跃迁的现象
2021/2/11
特点：①自身旋转
ω
②同时围绕磁场旋转
H0
③自身旋转轴与磁场有
一定的夹角
（a）
（b）
(a)地球重力场中陀螺的进动 (b)磁场中磁性核的进动
2021/2/11
27
Larmor 方程 （表示进动频率与外加磁场的关系）
ν
γ 2π
H0
（1）H0增大，ν增大
（2）H0固定，γ小的核，ν小
2021/2/11
28
2021/2/11
15
2021/2/11
16
2、核磁矩μ
旋转的原子核可看作一个小磁体（带正 电）。其磁性的大小可用核磁矩来表示
2021/2/11
17
自旋角动量的表达式：
P h 2π
I(I1)
I：原子核自旋量子数
如I=0，则P=0，无自旋现象
2021/2/11
18
核磁矩的大小：
μ γP
γ：磁旋比（原子核特征常数）
核磁共振
核自旋能级 跃迁
2021/2/11
5
NMR的应用：
1、有机化合物的结构研究 化学结构的测定 立体结构的研究
2021/2/11
6
2、物质的定量分析 3、医疗与药理研究方面
2021/2/11
7
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
v低能态的核吸收能量自低能态跃迁到高能态，能量 将不再吸收。与此相应，作为核磁共振的信号也将 逐渐减退，直至完全消失。此种状态称作“饱和” 状态。
v在核磁共振条件下，在低能态的核通过吸收能量向 高能态跃迁的同时，高能态的核也通过以非辐射的 方式将能量释放到周围环境中由高能态回到低能态， 从而保持Boltzman分布的热平衡状态。这种通过无 辐射的释放能量途径核由高能态回到低能态的过程 14 称作“弛豫”。
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
1.2.4 核磁共振的条件 发生核磁共振时，必须满足下式：
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。
12
1.2.5 核磁共振的产生
4
1.1 原子核的自旋和自旋磁矩
1.1.1 原子核的自旋运动：自旋量子数(I) 原子的质量数(A) 和原子序数(Z)
• 自旋量子数I = 0 的原子核：没有自旋运动 • 自旋量子数I≠0 的原子核：都有自旋运动
5
原子核自旋
微电流
磁性核
自旋磁矩（μ） μ= γ·P
γ为旋磁比：γ值越大，核的磁性越强，
• 弛豫过程：激发核通过非辐途径损失能量而恢复至基 态的过程。弛豫是维持连续共振信号的必要条件
• 饱和：若无弛豫过程，高、低能级的粒子数很快就能 相等，将不再有核磁共振信号，该现象为饱和。
15
§2 核磁共振谱
2.1 核磁共振谱的表示方法
（1）核磁共振谱图
16
核磁共振氢谱图示
C6H5CH2CH3 C6H5
1 2
H0
9
1.2.2 核磁矩在外磁场中的能量
1H核自旋能级分裂及其与H0的强弱有关：
E＝
g
h 2p
Ho
1
10
根据量子化学，有：
n=
g 2p
Ho
3
γ——磁旋比；h ——普朗克常数；H0 ——外加磁场强度。 Ø 如果用一个处于射频范围的电磁波照射处于H0中的1H， 当电磁波的频率ν射恰好满足
DE＝hν ——②
这种现象称为核磁共振。
2
兆赫频 率器
接受器及 放大器
示波器及 记录器
磁
磁
铁
铁
图16—1 核磁共振仪示意图
v核磁共振仪示意图解释
照射的无线电波(射频波)是由照射频率发生器产生，通 过照射线圈R作用于样品上。样品溶液装在样品管中插入磁 场，样品管匀速旋转以保障所受磁场的均匀性。用扫场线圈 调节外加磁场强度,若满足某种化学环境的原子核的共振条 件时，则该核发生能级跃迁，核磁矩方向改变，在接收线圈 D中产生感应电流(不共振时无电流)。感应电流被放大、记 录，即得NMR信号。若依次改变磁场强度，满足不同化学环 境核的共振条件，则获得核磁共振谱。
• 在外磁场中，有自旋磁矩的原子核的两个相 邻核磁能级的能量差与无线电波的能量相当。 如用一无线电波来照射样品，当无线电波的 能量与原子核的两个相邻核磁能级的能量差 相等时，原子核就会吸收该无线电波的能量， 发生能级跃迁，由低能自旋状态变成高能自 旋状态。这种现象就是核磁共振现象。
13
1.3 饱和与弛豫
1 2
N
H0
N
m=+
1 2
核回旋的频率(ν0) Larmor频率
8
1.2.1自旋核在外磁场中的空间取向-量子化
在外加磁场（HO）中，质子自旋所产生的磁矩有两种取向：
与HO同向或反向，对应于或两个自旋态。
与H0反向，m=-12 高能级
与H0同向，m=+12
产生能级差 E 低能级
0
m=-
1 2
DE
m=+
• 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）
19
§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
检测灵敏度越高
• 1H 26.7519 ×107 T-1 s-1
• 13C 6.7283 ×107 T-1 s-1
• 自旋角动量（P）
6
自旋磁矩 μ
自 旋 轴
1.2 原子核在外磁场B0中的自旋运动 ——进动
重力场中陀螺的运动
7
自旋量子数I= 1/2 的自旋核在外磁场中的运动
Larmor进动
m=-
CH3
CH2
17
17Leabharlann 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
18
（2）核磁共振数据
• 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 )
自旋裂分 自旋偶合
No Image
24
4.2 自旋裂分的规律（一级裂分）
4.2.1 裂分峰的数目 • n + 1 规律（n 为产生偶合的邻近质子数目） （1）自旋偶合的邻近质子相同时，n 个相同
20
3.1 化学位移产生的原因
• 核外电子运动的感应磁场强度 B感应=σB0
• 1H 核实际感受到的磁场强度 B= B0 −B感应 = B0 −σB0 = B0 ( 1 −σ)
21
❖屏蔽效应和屏蔽常数
• 核外电子运动产生的 感应磁场导致1H核实
际感受到的磁场强度 小于外磁场强度。
屏蔽效应 σ 屏蔽常数
Larmor频率位移
22
❖化学位移的来源
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。 Ø 所以，化学位移也可定义为由于屏蔽程度不同而引 起的NMR吸收峰位置的变化。
23
§4 自旋偶合和自旋裂分
4.1 峰的裂分 邻近质子自旋磁矩间的相互作用
核磁共振波谱法
Nuclear Magnetic Resonance NMR
1
§1 核磁共振的基本原理
核磁共振
强磁场中原子 核的自旋运动
无线电波 电磁辐射
v核磁共振
（Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy) NMR是由磁性核在强磁场中，受无线电波幅射而产生
核自旋能级跃迁，导致核磁矩方向改变而产生感应电流，