第3章 核磁共振H谱幻灯片.ppt

第3章核磁共振氢谱 一、概述 二基本原理 三、核磁共振氢谱的主要参数 四、氢谱在结构解析中的应用 核磁共振皮谱与紫外-可见光谱及红外光谱的区别 照射频率不同而引起的跃迁类型不同 紫外-可见 200-700nm 价电子能级跃迁 红外 2.5-50μm 分子振动-转动能级跃迁 核磁共振 60㎝-300m 原子核自旋能级跃迁 测定方法不同 紫外、红外 不同波长的透光率 核磁共振 共振时感应电流强度 核磁共振波谱法的发展简史 1946年发现核磁共振现象-是由哈佛大学的Purcell与斯坦福大学的Bloch等人在1946年发现的，为此，于1952年获诺贝尔奖。 1953年出现了第一台30MHz连续波核磁共振波谱仪 1958年出现了60MHz仪器，而使1H-NMR、19F-NMR及31P-NMR．得到迅速发展。 60年代PFT-NMR问世（13C、15N） 60年代相继出现脉冲Fourier变换NMR，(PFT-NMR或简称FT-NMR)技术。使天然丰度很低的,13C及15N等的NMR信号直接的测定成为可能。 第一节基础原理 核磁共振的基本原理 产生核磁共振的必要条件 核的能级跃迁 仪器的结构 一、核磁共振的基本原理 核磁共振的自旋与自旋角动量、核磁炬及磁旋比 磁性原子核在外加磁场中的行为特性 1 .1核磁共振的自旋与自旋角动量、核磁炬及磁旋比 核磁共振波谱法原理： 原子核在强磁场中，吸收无线电波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，这种现象称为核磁共振。测定核磁共振时电流的变化信号就可以判断原子核的类型及所处的化学环境，从而进行化合物的结构分析。 1、核的自旋取向、自旋取向数、能级状态 弛豫过程 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。 弛豫过程与饱和 所有的吸收光谱、波谱具有共性。当电磁波量子能量与样品分子量能级差相等，样品吸收电磁波量子，从低能级跃迁到高能级。同样在此频率的电磁波作用下，样品分子也能从高能级回到低能级，放出该频率的电磁波量子。量过程是相反的。因波尔慈曼分布，低能级粒子多于高能级粒子，二发生量过程的几率是相同的，因此课观察到净吸收。但要观察到电磁波量子的吸收，必须低能级粒子多于高能级粒子（能级上的粒子数又称布居数） 弛豫过程 高能级粒子可以通过自发辐射回到低能级，但自发辐射的几率与量能级间的能量差成正比。一般的吸收光谱，自发辐射能维持光谱的连续产生，保持低能级粒子多于高能级粒子，但在核磁共振中，△E非常小，自发辐射的几率实际为0.因此若要能在一定时间内持续检测到核磁共振信号，必须有某种过程使原子核能回到低能级，以保持低能级粒子数略大于高能级粒子数。该过程就是弛豫过程。 电子对核的磁屏蔽效应 四、仪器的结构 连续波核磁共振仪 四、仪器的结构 脉冲傅里叶变换核磁共振仪 第二节核磁共振氢谱的主要参数 化学位移及影响因素 峰的裂分及耦合常数 峰面积与氢核数目 氢谱测定技术 双键 苯的核磁共振图谱 练习 1．下列哪一组原子核的核磁矩为零；不产生核磁共振信号的是（????? ） A 2H、14N??? ????? B 19F、 12C???? ??????? C 1H、 13C??? ??????D 16O、 12C? 2、下列有机物分子在核磁共振氢谱中只给出一种信号的是（ ） A HCHO B CH3OH C HCOOH D CH3COOCH3 3. 不影响化学位移的因素是（????? ）? A 核磁共振仪的磁场强度?? ???????? B 核外电子云密度?? C 磁的各向异性效应? 　　　?????? Ｄ 内标试剂?? 4．自旋量子数I=1/2的原子核在磁场中，相对于外磁场，有多少种不同的能量状态？（???? ?） A 1?? ????????B ２ ????????????C ４ ?????????　 D 0? 5．下面四个化合物质子的化学位移最小的者是（??? 　） A CH3F?????????? ????????????B CH4??? ??????????? C CH3Cl? ????????????? D CH3Br 6. 使用60MHz 核磁共振仪，化合物中某质子和四甲基硅烷之间的频率差为120Hz，其化学位移值δ为（　??? ） A 120??????????? B 1.20? ???????????? C 0.20 ?????????????