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核磁共振波谱法Nuclear magnetic resonance spectroscopy（NMR） 要求 1．了解核磁共振仪的基本结构和化学位移的表示方法； 2．掌握化学位移的产生及其影响因素，自旋偶合和裂分； 3．熟悉核磁共振的基本原理，1H NMR一级图谱的解析； 4. 了解13C 谱，并能解析一般化合物的13C NMR 。 第一讲 原子核的自旋 atomic nuclear spin 核磁共振现象 nuclear magnetic resonance 核磁共振条件 condition of nuclear magnetic resonance 核磁共振波谱仪 nuclear magnetic resonance spectrometer 化学位移 chemical shift 一、概述 1. Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy, NMR 研究原子核对射频辐射的吸收，它是对各种有机和无机物的成分、结构进行定性分析的最强有力的工具之一，有时亦可进行定量分析 。 * 与UV-vis和红外光谱法类似，NMR也属于吸收光谱，只是研究的对象是处于强磁场中的原子核对射频辐射的吸收。 进 展 NMR的飞跃性进展表现在下列几个方面： （1）谱仪磁场从低强度发展到高强度：30M Hz?1000 M Hz （2）实现了二维NMR以及三维NMR 研究蛋白质的三级结构 （3）实现了固体材料的分析 高分辨NMR技术 NMR成像技术 是最有效的结构鉴定方法、是有机、生物、药物、 物理、材料、医学等研究者不可缺少的重要工具！ 二、NMR的基本原理 NMR的产生 原子核的自旋：原子核围绕某个轴作自旋运动?自旋角动量 自旋量子数 磁 矩：原子核自旋产生磁场 ? 磁矩 比例因子 ? 称为磁旋比，不同的原子其值不同。 原子核的自旋 atomic nuclear spin 讨论: 2 核磁共振现象 nuclear magnetic resonance 3 核磁共振条件 condition of nuclear magnetic resonance 4. 驰豫过程 能级分布与弛豫过程 何为弛豫？ 高能态的核通过非辐射途径释放能量而及时返回到低能态的过程称为弛豫。 由于弛豫现象的发生，使得处于低能态的核数目总是维持多数，从而保证共振信号不会中止。 弛豫越易发生，消除“磁饱和”能力越强。 处于高能级的核将其能及时转移给周围分子骨架(晶格)中的其它核，从而使自己返回到低能态的现象。 固体样品---分子运动困难--- T1 最大---谱线变宽---弛豫最少发生； 晶体或高粘度液体---分子运动较易--- T1 下降---谱线仍变宽---部分弛豫; 气体和液体---分子运动容易--- T1 较小---弛豫明显。 总结：样品流动性降低(从气态到固态)， T1 增加，纵向弛豫越少发生。 横向弛豫：又称自旋-自旋弛豫 两个相邻的核处于不同能级，但进动频率相同时，高能级核与低能级核通过自旋状态的交换而实现能量转移所发生的弛豫现象。 气体---自旋核间能量交换不易--- T2最大---谱线变宽最小—横向弛豫最难发生。 固体样品---结合紧密---自旋核间能量交换容易---T2最小--- 横向弛豫容易。 5 核磁共振波谱仪 nuclear magnetic resonance spectrometer 样品的制备： 傅立叶变换核磁共振波谱仪 超导核磁共振波谱仪： 三、化学位移 chemical shift 化学位移： chemical shift 2 化学位移的表示方法 分子中处于不同化学环境的原子核，由于屏蔽作用不同而产生的共振吸收峰的移动通常很小，很难精确测定，所以用相对值表示。即待测物中加一标准物质（TMS），分别测定待测物和标准物的吸收频率?x和?s，以下式来表示化学位移?： 上式适用于固定磁场改变射频的扫频式仪器。 ?无量纲，对于给定的质子峰，其值与射频辐射无关。 对于固定射频频率, 改变外磁场磁感强度的扫场式仪器： 四甲基硅烷 [(CH3)4Si ,TMS]： 分子中有12个氢核,所处的化学环境完全相同，在谱图上是一个尖峰。 TMS的氢核所受的屏蔽效应比大多数化合物中氢核大，共振频率最小，吸收峰在磁场强度的高场出现 TMS对大多数有机化合物氢核吸