[医学]第八章 B核磁共振谱
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第八章核磁共振谱光谱学习要求:1、学会如何借助光学技术来分析化合物的结构。
2、掌握谱图分析,了解各种质子化学位移的位置。
3、知道影响化学位移的因素。
由上面的讨论可知,对于一个未知物,红外光谱可以迅速地鉴定出未知物分子中具有的哪些官能团,能指出是什么类型的化合物,但它难以确定未知物的精细结构。
自20世纪50年代中期,核磁共振技术开始应用于有机化学,对有机化学产生了巨大的影响,已发展成为研究有机化学最重要的工具之一,成为有机化合物结构测定不可缺少的手段。
8.1基本原理(1)核磁共振现象核磁共振是由原子核的自旋运动引起的。
不同的原子核,自旋运动的情况不同,它们可以用核的自旋量子数I来表示。
核的自旋量子数与原子的质量数和原子序数之间存在着一定的关系:当原子的质量数和原子序数两者之间是奇数或两者均为奇数时,I≠0,该原子核就有自旋现象,产生自旋磁矩。
如等。
当原子的质量数和原子序数均为偶数时,I=0,原子核不能产生自旋运动,也没有磁矩,如等。
当I≠0的原子核置于一均匀的外磁场(H O)中时,核的自旋具有(2I+1)个不同的取向。
对于氢原子核(I=1/2),其自旋产生的磁矩在外磁场中可有两种取向:一种是与外磁场方向相同,称为顺磁取向。
该取向的磁量子数m=+1/2,或用α表示。
另一种是与外磁场方向相反,称为反磁取向。
该取向的磁量子数m=-1/2,或用β表示。
反磁取向的能量较顺磁取向的能量高,这两种取向的能量差⊿E与外加磁场的强度成正比。
⊿E=式中h为普朗克常量,γ为核常数,称为核磁比。
对于氢原子,γ=26750。
以上关系如图9-28所示。
不过即使在很强的外加磁场中,⊿E数值也很小。
对于氢原子核,当H0=14092G(高斯,1G=10-4T)时,⊿E仅为2.5×10-5kJ/mol,当H0=23468G时,⊿E约为4×10-5kJ/mol,相当于电磁波谱中射频区的能量。
若外界提供电磁波,其频率适当,能量恰好等于核的两个自旋能级之差,hγ=⊿E则此原子核就可以从低能级跃迁到高能级,发生核磁共振吸收。
绪论单元测试1.本课程学习的四大谱主要是哪四类?A:质谱 (Mass Spectra, 简称MS)B:核磁共振谱 (Nuclear Magnetic Resonance Spectra,简称NMR)C:紫外-可见光谱(Ultraviolet-visible Absorption Spectra,简称UV)D:红外光谱(Infrared Spectra, 简称IR )答案:ABCD2.凡是合成、半合成药物或者是由天然产物中提取的单体或组分中的主要组分,都必须确证其化学结构。
A:错B:对答案:B3.确证结构的方法主要有两种:第一,可以采用经典的理化分析和元素分析方法;第二,目前国内外普遍使用的红外、紫外、核磁和质谱四大谱解析,必要时还应增加其他方法,如圆二色散、X光衍射、热分析等。
A:错B:对答案:B4.红外光谱特别适用于分子中功能基的鉴定。
A:错B:对答案:B5.核磁共振谱对有机化合物结构的解析非常有用,应用在四大谱中最为广泛。
A:对B:错答案:A第一章测试1.在关于紫外光谱正确的是()。
A:紫外光谱也叫振-转光谱B:紫外光谱是电子能级跃迁,不涉及振动能级和转动能级的跃迁C:紫外光谱能级跃迁需要吸收0.5―1eV能量D:紫外光谱属于电子光谱答案:D2.丙酮的紫外-可见光区中,对于吸收波长最大的那个吸收峰,在下列四种溶剂中吸收波长最短的是哪一个()。
A:水B:甲醇C:乙醚D:环己烷答案:A3.分子的紫外-可见吸收光谱呈带状光谱,其原因是什么()。
A:分子电子能级的跃迁伴随着振动、转动能级的跃迁B:分子中价电子运动的离域性质C:分子中价电子能级的相互作用D:分子振动能级的跃迁伴随着转动能级的跃迁答案:A4.在下列化合物中,哪一个在近紫外光区产生两个吸收带()。
A:丁二烯B:环己烷C:丙烯醛D:丙烯答案:C5.在化合物的紫外吸收光谱中K带是指()。
A:共轭非封闭体系π→π的跃迁B:σ→σ跃迁C:n→σ跃迁D:共轭非封闭体系n→π的跃迁答案:A6.紫外光谱一般都用样品的溶液测定,溶剂在所测定的紫外光谱区必须透明,以下溶剂可适用于210 nm的是()A:乙醇B:环己烷C:丙酮D:正己烷答案:B7.某化合物在正己烷中测得λmax = 305 nm,在乙醇中测得λmax = 307 nm,请指出该吸收是由下述哪一类跃迁类型所引起的?()A:n→π*B:n→σ*C:σ→σ*D:π→π*答案:D8.在环状体系中,分子中非共轭的两个发色团因为空间位置上的接近, 发生轨道间的交盖作用, 使得吸收带长移, 同时吸光强度增强。
b谱的化学核磁解析核磁共振(NMR)技术已成为化学、生物学和医学等领域中非常重要的研究工具。
b谱作为NMR的一种,对于有机化学、药物化学和材料科学等领域的研究具有重要意义。
以下是关于b谱的化学核磁解析的详细内容:1.谱图获取首先,需要通过实验获取b谱图。
通常,研究人员会将样品放入专门设计的核磁共振管中,并在磁场中进行扫描,以获取谱图数据。
谱图的分辨率和灵敏度对于后续分析至关重要。
2.核类型鉴定在获取谱图后,首先要对样品中的核类型进行鉴定。
b谱主要关注的是1H、13C等原子核的信号。
通过比较标准数据库或已知化合物的NMR数据,可以确定样品中存在的核类型。
3.化学位移分析化学位移是NMR谱图中一个重要参数,它反映了原子核在磁场中的相对位置。
通过分析化学位移,可以推断出原子核所处化学环境的特点,如周围的电子密度、官能团类型等。
这对于确定分子结构中的官能团和骨架信息非常关键。
4.自旋耦合与裂分识别在多原子系统中,不同原子核之间会发生自旋耦合现象,导致谱线发生裂分。
通过识别裂分和耦合常数,可以进一步解析分子内部的连接关系。
这是解析复杂分子结构的关键步骤。
5.定量分析除了结构解析外,NMR还可以用于定量分析。
通过测量不同峰的面积或高度,可以计算出样品中不同组分的相对含量。
这对于确定混合物成分比例或反应产物分析非常有用。
6.动力学研究除了静态结构信息,NMR还可以用于研究分子内部的动力学行为。
例如,研究人员可以测量分子旋转运动的速度、扩散系数等,以了解分子在溶液中的动态特性。
这对于理解分子在生物体内的行为和药物动力学非常有价值。
7.分子结构解析结合以上分析,NMR可以用于确定分子结构的完整信息。
通过解析1H-1H耦合、1H-13C耦合等数据,可以构建出分子中所有原子之间的连接关系,从而确定整个分子的三维结构。
这对于确定新化合物的结构或验证已知化合物的结构非常重要。
8.异构体鉴别异构体是具有相同分子式但不同结构的化合物。
核磁共振图谱课件核磁共振简介核磁共振现象核磁共振(NMR)是一种物理现象,指的是具有奇数个中子的原子核在外加磁场中会产生共振吸收特定频率的射频辐射。
最常见的核磁共振现象是氢原子的核磁共振,即氢核磁共振(^1H NMR)。
发展历史1946年,美国物理学家Bloch和Purcell独立发现了核磁共振现象。
此后,核磁共振技术得到了迅速发展,广泛应用于物理、化学、生物、医学等多个领域。
核磁共振的原理核磁共振的原理基于原子核的自旋和外加磁场之间的相互作用。
具有奇数个中子的原子核(如氢原子核)在外加磁场中会呈现出不同的能级,当射频辐射的频率与原子核的进动频率相原子核会吸收射频辐射,产生核磁共振信号。
核磁共振图谱核磁共振图谱的定义核磁共振图谱是一种用来表征样品中不同核素共振频率和强度信息的谱图。
它反映了样品中不同化学环境下的核磁共振信号,常用于分析化合物的结构、鉴定化合物和了解化合物的物理化学性质。
核磁共振图谱的主要参数1. 化学位移(δ):表示共振信号相对于参照标准的偏移量,化学位移的大小与原子核所处的化学环境有关。
2. 耦合常数(J):表示相邻原子核之间的耦合作用强度,反映了原子核之间的空间接近程度。
3. 积分强度:表示某个特定化学位移处的信号强度,与该化学位移处原子核的数目有关。
核磁共振图谱的类型1. 一维核磁共振图谱:最基本的核磁共振图谱,显示了一个检测器频率维度上的信号。
2. 二维核磁共振图谱:通过两个检测器频率维度上的信号进行绘图,可以提供更丰富的化学信息。
3. 三维核磁共振图谱:通过三个检测器频率维度上的信号进行绘图,具有更高的化学分辨率。
核磁共振图谱的解析核磁共振图谱的解析步骤1. 确定化学位移范围:根据样品的化学成分,确定核磁共振图谱的化学位移范围。
2. 寻找特征峰:在核磁共振图谱中寻找具有代表性的特征峰,这些峰对应于样品中的不同化学环境。
3. 分析耦合常数:根据耦合常数的大小,判断相邻原子核之间的连接方式,从而推断化合物的结构。