核磁质谱的学习教案.pptxVIP

核磁质谱的学习教案第1页/共51页 2前 言 过去50年，波谱学已全然改变了化学家、生物学家和生物医学家的日常工作，波谱技术成为探究大自然中分子内部秘密的最可靠、最有效的手段。NMR是其中应用最广泛研究分子性质的最通用 的技术：从分子的三维结构到分子动力学、化学平衡、化学反应性和超分子集体、有机化学的各个领域。 1946年 Purcell（哈佛大学） 和 Bloch（斯坦福大学）发现核磁共振现象，他们获得1952年Nobel物理奖 1951年 Arnold 发现乙醇的NMR信号，及与结构的关系 1953年 Varian公司试制了第一台NMR仪器 第2页/共51页 3NMR发展近二十多年发展 高强超导磁场的NMR仪器，大大提高灵敏度和分辨率； 脉冲傅立叶变换NMR谱仪，使灵敏度小的原子核能被测定； 计算机技术的应用和多脉冲激发方法采用，产生二维谱，对判断化合物的空间结构起重大作用。英国R.R.Ernst教授因对二维谱的贡献而获得1991年的Nobel奖瑞士科学家库尔特·维特里希因“发明了利用核磁共振技术测定溶液中生物大分子三维结构的方法”而获得2002年诺贝尔化学奖。第3页/共51页 41H-NMR how many types of hydrogen ? how many of each type ? what types of hydrogen ? how are they connected ?第4页/共51页 5NMR谱的结构信息 化学位移 偶合常数 积分高度第5页/共51页 61. 核磁共振的基本原理1.1 原子核的自旋、磁矩 1.2 自旋核在磁场中的取向和能级1.3 核的回旋和核磁共振1.4 弛豫过程第6页/共51页 7●核磁共振的研究对象是具有磁矩的原子核。● 原子核是带电的粒子，在自旋的同时将产生磁矩。● 但并非所有同位素的原子核都有自旋运动，只有存在自旋运动的原子核才有磁矩。● 原子核的自旋运动与量子数I 有关，I=0 的原子核的没有自旋运动，I≠0 的原子核的有自旋运动。1.1 原子核的自旋、磁矩=第7页/共51页 8 哪些原子核有自旋现象？自旋量子数I与原子核的中子数与质子数(质量数A和原子序数Z)有关: A Z I 自旋形状 NMR信号 原子核 偶数 偶数 0 无自旋现象 无 12C,16O, 32S, 28Si, 30Si 奇数 奇数或偶数 1/ 2 自旋球体 有 1H, 13C, 15N, 19F, 31P 奇数 奇数或偶数 3/2, 5/2,--- 自旋惰球体 有 11B, 17O, 33S, 35Cl, 79Br,127I 偶数 奇数 1, 2, 3, --- 自旋惰球体 有 2H, 10B, 14N第8页/共51页 9同位素的天然丰度第9页/共51页 10 为什么说NMR氢谱的灵敏度高，碳谱灵敏度低？ 1H的天然丰度为99.9984%， 13C天然丰度为 1.108%，综合其他因素， 13C 谱的相对灵敏度仅为1H的1.59%。所以说13C 谱需要累积更多次，需要更多时间或样品。第10页/共51页 11 一些原子核有自旋现象，因而具有角动量，原子核是带电的粒子，在自旋的同时将产生磁矩，磁矩和角动量都是矢量，方向是平行的。h：普朗克常数 PN：自旋角动量， I：自旋量子数 I=1/2，1，3/2……