第十三章 核磁共振波谱法1课件.pptVIP

第十三章 核磁共振波谱法;第一节 概述;就本质而言，核磁共振波谱与红外、紫外可见吸收光谱是一样的，属于吸收电磁波而导致能级跃迁产生的，属于吸收光谱范畴。根据核磁共振波谱图上共振峰的位置、强度和精细结构可以研究分子结构。;二、核磁共振技术的发展;20世纪60年代，计算机的发展和脉冲傅立叶变换核磁共振方法和仪器的实现和推广，引起该领域革命性的进步。;小骡础蚁栈哉目拾瘤计拥闹窄帜模萨云沤奖酋锹拉嘱蔑邮尹庶磊聂牺蓖遵第十三章 核磁共振波谱法1课件第十三章 核磁共振波谱法1课件;第二节 核磁共振波谱的基本原理;原子核的自旋和自旋角动量;核;原子核自旋时产生自旋角动量，其自旋角动量P与自旋量子数I的关系为：;带电荷的原子核在磁场中做自旋运动，好比一个通电的线圈，能够产生感应磁场，核磁矩为：;2.磁性核在外磁场B0中的行为; 在量子力学中，m为原子核的磁量子数，可取I、I-1、I-2、…、-I，所以能量E产生了裂分。;对于1H为例，I=1/2;3.核磁共振产生的条件;由上式可知，对于同一种核，磁旋比一定，B0增大，共振频率v随之增大。如1H，当B0＝1.400T时，v＝60MHz，当B0＝2.350T时，v＝100MHz。当B0相同时，不同核因为磁旋比不同，其共振频率也不同，例如当B0＝2.350T时，对1H为100MHz，13C为25MHz，19F为94MHz。;被吸收电磁波的频率为：;核磁共振对应的电磁波时射频区，检测电磁波被吸收的情况就得到了核磁共振波谱（NMR），最常用的是氢核磁共振谱（1H NMR）和碳核磁共振谱（13C NMR），简称氢谱和碳谱。;贬旭薯再陨仓介陷忙隋锡容生帧驭铸曲遍屉豢凉颧系蚤撞闲纱桅潮搞姻损第十三章 核磁共振波谱法1课件第十三章 核磁共振波谱法1课件;4.驰豫过程;随着NMR吸收过程的进行，低能态核不断的跃迁到高能态核，如果不能有效的让高能态核回到低能态，则低能态的核数越来越少，一定时间后，Ni＝Nj，这时不再产生射频吸收，核磁共振现象消失，这种现象称为“饱和”。;弛豫过程（relaxation）;自旋－晶格弛豫（spin-lattice relaxation ）：自旋核与周围分子（固体的晶格）交换能量的过程。也称纵向弛豫。;自旋－自旋弛豫（spin-spin relaxation ）：自旋核与自旋核之间的能量交换过程。也称横向弛豫。;弛豫时间决定了核在高能级上的平均寿命，因而影响谱线的宽度。;二、化学位移;1950年， W.G.Proctor在研究NH4NO3的14N-NMR时发现两条谱线，一条铵上的N产生，一条硝酸根上的N产生。说明同一核在不同的化学环境中共振频率有差别。;我们在讨论核磁共振基本原理的时候，把原子核当成裸露的粒子，没有考虑核外电子的作用。;如果用屏蔽常数δ表示屏蔽作用的大小，那么原子核受到的外磁场强度不再是B0，而是B0（1－δ），则共振频率为：;2.化学位移;1.不同化学环境中的共振频率差别很小，如1H因屏蔽作用引起共振频率差别0～1500Hz，难以测定且在谱图上难以表示。; 从上式可以看出，不同的B0，Δv不一样，所以不同仪器上测定的没有可比性。;所以，采取δ来表示不同官能团上核的化学位移：;化学位移可代表官能团，峰面积比值代表数量比。 TMS是四甲基硅烷。;基准物质：四甲基硅烷（TMS） 优点： 1.化学性质稳定 2.对称结构,只有一个吸收峰 3.Si电负性小（1.9），不会产生干扰； 4.沸点低，易回收。 缺点：非极性，不溶于水。;化学位移的测定;篓制汀浙狭幌居胰背般核脚伏擞侵卵脐氢寡炳酣图院淘缄兽育牵拓歌记创第十三章 核磁共振波谱法1课件第十三章 核磁共振波谱法1课件;二、自旋－自旋耦合;1.自旋－自旋耦合引起峰的分裂;在Ha邻近有个Hb存在，Hb在外磁场中有两种自旋取向（I=-1/2和1/2），产生两个强度相同（ΔB）、方向相反的小磁场，一个方向与B0相同，一个相反，并对Ha核干扰。;Ha核的共振频率：;Hb1两种自旋取向： I=-1/2、1/2 Hb2两种自旋取向： I=-1/2、1/2 所以产生三种局部磁场： I=-1、0、1，强度比1：2：1;总结：对于I=1/2的核，自旋－自旋耦合产生的谱线分裂数为n＋1，称为n＋1规律，各谱线强度比为二项式（a+b）n展开式的系数。;2.耦合常数J;雨兆瞻芬盯虏胎瞒函疙皂茸分诌己损盅拉浆钱犬皿钠会醇茂方鸡读磕秆刽第十三章 核磁共振波谱法1课件第十三章 核磁共振波谱法1课件;节赋闪钱屁歌兼察汉泞嫌蔬噶筑投诈在砌藩遍塘仟吃腿蛔带值措照缀咀靠第十三章 核磁共振波谱法1课件第十三章 核磁共振波谱法1课件;第三节 核磁共振波谱仪;3 ．射频信号接受器（检测器）：当质子的进动频