第六章核磁共振(NMR).pptVIP

主要内容 （5）因对核磁共振研究的杰出贡献而获诺贝尔奖的科学家 （6）核磁共振定义 与紫外、红外比较：共同点都是吸收光谱 谱图中化合物的结构信息 谱图解析步骤 谱图解析步骤 谱图解析实例1 确定过程: 谱图解析实例2 确定过程: 谱图解析实例3 确定过程: 液体NMR在无机材料中的应用 1、水泥助磨剂：官能团结构等 2、混凝土外加剂 固体NMR 在化学、物理、生物、材料、矿物等方面的研究中，常常遇到无法溶于液体和无法变成液体的固体样品，即使溶解在溶剂中，也会丧失固体各向异性的有关信息。 近20年来，在 液体NMR 技术和 NMR成像 技术大力发展的同时，固体高分辨NMR 也得到了迅速的发展。固体NMR的理论和技术方面所取得的成就，代表了NMR的发展水平。 固体NMR的特点 固体和液体在本质上的区别是固体分子的运动不自如，它只能限于不改变晶格位置的振动和局部范围的转动，而如液体那样的平动和翻滚运动都是不可能的，所以各种相互作用都不能被平均掉，反映在NMR谱上，就会出现许多复杂的效应，最重要的效应是线宽和线形。 对固体谱的讨论涉及到各种相互作用，最重要的有化学屏蔽各向异性相互作用，偶极—偶极相互作用，四极偶合相互作用。 在固体NMR的基础理论中，利用坐标变换的基础，采用粉末线形，魔角旋转技术（Magic Angle Spinning），强功率去耦和交叉极化技术等实验技术进行处理。 百年材龄混凝土中水泥结构的变化 样品取自日本东京都府内，于1896年建造的海水引入蓄水池基础。 从它的NMR谱图中可以看出经过百年之后，水泥中的硅氧四面体以高聚态为主。 百年材龄混凝土中水泥的NMR谱图 核磁共振应用趋势 核磁共振适合于液体、固体。如今的高分辨技术，还将核磁用于了半固体及微量样品的研究。核磁谱图已经从过去的一维谱图（1D）发展到如今的二维（2D）、三维（3D）甚至四维（4D）谱图，陈旧的实验方法被放弃，新的实验方法迅速发展，它们将分子结构和分子间的关系表现得更加清晰。 在世界的许多大学、研究机构和企业集团，都可以听到核磁共振这个名词，包括我们在日常生活中熟悉的大集团。而且它在化工、石油、橡胶、建材、食品、冶金、地质、国防、环保、纺织及其它工业部门用途日益广泛。 一些实际的应用 分子结构的测定 化学位移各向异性的研究 金属离子同位素的应用 动力学核磁研究 质子密度成像 T1T2成像 化学位移成像 其它核的成像 指定部位的高分辨成像 元素的定量分析 有机化合物的结构解析 表面化学 有机化合物中异构体的区分和确定 大分子化学结构的分析 生物膜和脂质的多形性研究 脂质双分子层的脂质分子动态结构 生物膜蛋白质——脂质的互相作用 压力作用下血红蛋白质结构的变化 生物体中水的研究 生命组织研究中的应用 生物化学中的应用 在表面活性剂方面的研究 原油的定性鉴定和结构分析 沥青化学结构分析 涂料分析 农药鉴定 食品分析 药品鉴定 7 核磁共振谱图的形式 横坐标：化学位移 （ppm） 纵坐标：吸收强度 （ppm） 化学位移 谱峰积分面积 氢核磁谱图（1H NMR） 26 （1）峰的组数：标志分子中磁不等价质子的种类，多少种 H； （2）峰的强度(面积)：每类质子的数目(相对)，多少个 H； （3）峰的位移(? )：每类质子所处的化学环境，化合物中位置； （4）峰的裂分数：相邻碳原子上 H 质子数； （5）偶合常数(J)：确定化合物构型。 （1）由分子式求不饱和度 （2）由积分曲线求各组1H核的相对数目 （3）解析各基团 （4） 由化学位移，耦合常数和峰数目用一级谱解析氢核 的化学结构单元 （5）推断结构并加以验证 9 δ 5.30 δ 3.38 δ 1.37 C7H16O3，推断其结构 6 1 C7H16O3， ? =1+7+1/2(-16)=0 a. δ3.38和δ 1.37 四重峰和三重峰 —CH2CH3相互偶合峰 b. δ 3.38含有—O—CH2 —结构 结构中有三个氧原子，可能具有(—O—CH2 —)3 c. δ 5.3CH上氢吸收峰，低场与电负性基团相连 正确结构： δ 5.30 δ 3.38 δ 1.37 5 2 2 3 化合物 C10H12O2 8 7 6 5 4 3 2 1 0 正确结构： u=1+10+1/2(