NMR基本概念.ppt
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核磁共振氢谱(NMR)
氢谱可以用于鉴定生物体内代谢产物的化学结构，有助于了解生物体的代谢过程 和生理状态。
代谢物变化分析
通过比较不同生理状态下的氢谱数据，可以分析代谢产物的变化，从而研究疾病 、营养状况等对生物体的影响。
药物代谢动力学研究
药物代谢过程研究
氢谱可以用于研究药物在体内的代谢过 程，了解药物在体内的转化和排泄机制 。
反应机理研究
总结词
核磁共振氢谱在反应机理研究中具有重要应用，通过监测反 应过程中谱峰的变化，可以揭示反应的中间产物和反应路径 。
详细描述
核磁共振氢谱可以实时监测反应过程中氢原子所处的化学环 境变化，从而揭示反应的中间产物和反应路径。通过分析谱 峰的变化，可以推断出反应过程中各组分的生成和消耗情况 ，有助于深入理解反应机理。
催化剂活性位点研究
总结词
核磁共振氢谱在催化剂活性位点研究中具有独特的应用价值，通过分析催化剂表面吸附物种的谱峰特 征，可以揭示催化剂的活性位点和反应机制。
详细描述
核磁共振氢谱可以用来研究催化剂表面吸附物种的结构和性质。通过分析谱峰的位置和裂分情况，可 以推断出吸附物种所处的化学环境和与催化剂表面的相互作用关系。这些信息有助于揭示催化剂的活 性位点和反应机制，对于优化催化剂性能和提高催化反应效率具有重要意义。
重要信息。
生物医学
用于研究生物大分子的 结构和功能，为疾病诊
断和治疗提供依据。
02
核磁共振氢谱的基本原理
原子核的自旋与磁矩
原子核自旋
原子核具有自旋角动量，使得原子核 具有一定的磁矩。
磁矩与磁场相互作用
能级跃迁
当外加射频场能量与能级分裂相匹配 时，原子核发生能级跃迁，释放出共 振信号。
原子核磁矩在外部磁场中受到洛伦兹 力，产生能级分裂。
代谢物变化分析
通过比较不同生理状态下的氢谱数据，可以分析代谢产物的变化，从而研究疾病 、营养状况等对生物体的影响。
药物代谢动力学研究
药物代谢过程研究
氢谱可以用于研究药物在体内的代谢过 程，了解药物在体内的转化和排泄机制 。
反应机理研究
总结词
核磁共振氢谱在反应机理研究中具有重要应用，通过监测反 应过程中谱峰的变化，可以揭示反应的中间产物和反应路径 。
详细描述
核磁共振氢谱可以实时监测反应过程中氢原子所处的化学环 境变化，从而揭示反应的中间产物和反应路径。通过分析谱 峰的变化，可以推断出反应过程中各组分的生成和消耗情况 ，有助于深入理解反应机理。
催化剂活性位点研究
总结词
核磁共振氢谱在催化剂活性位点研究中具有独特的应用价值，通过分析催化剂表面吸附物种的谱峰特 征，可以揭示催化剂的活性位点和反应机制。
详细描述
核磁共振氢谱可以用来研究催化剂表面吸附物种的结构和性质。通过分析谱峰的位置和裂分情况，可 以推断出吸附物种所处的化学环境和与催化剂表面的相互作用关系。这些信息有助于揭示催化剂的活 性位点和反应机制，对于优化催化剂性能和提高催化反应效率具有重要意义。
重要信息。
生物医学
用于研究生物大分子的 结构和功能，为疾病诊
断和治疗提供依据。
02
核磁共振氢谱的基本原理
原子核的自旋与磁矩
原子核自旋
原子核具有自旋角动量，使得原子核 具有一定的磁矩。
磁矩与磁场相互作用
能级跃迁
当外加射频场能量与能级分裂相匹配 时，原子核发生能级跃迁，释放出共 振信号。
原子核磁矩在外部磁场中受到洛伦兹 力，产生能级分裂。
核磁共振波谱分析ppt课件
DE＝hν ——②
则：处于低能级态的1H就会吸收电磁波的能量，跃迁到 高能级态，发生核磁共振。
11
核磁共振波谱分析
1.2.4 核磁共振的条件
发生核磁共振时，必须满足下式：
n=
g 2p
Ho
3
③式称为核磁共振基本关系式。
❖ 可见，固定H0，改变ν射或固定ν射，改变H0都可满足③ 式，发生核磁共振。
但为了便于操作，通常采用后一种方法。
• 乙酸乙酯的核磁共振氢谱
1H NMR ( 300 MHz, CDCl3 ),δ( ppm) 1.867 ( t, J= 7.2 Hz, 3H ), 2.626 ( s, 3H ), 4.716 ( q, J= 7.2 Hz, 2H )
• s—单峰；d—双峰（二重峰）；t—三峰 （三重峰）；q—四峰（四重峰）；m—多 峰（多重峰）
C6H5CH2CH3 C6H5
CH3
CH2
17
17
核磁共振波谱分析
核磁共振氢谱信号 结构信息
信号的位置 （化学位移）
信号的数目
信号的强度 （积分面积）
信号的裂分 （自旋偶合）
质子的化学环境 化学等价质子的组数 引起该信号的氢原子数目
邻近质子的数目，J（偶
合常数）单位：Hz
18
核磁共振波谱分析
（2）核磁共振数据
19
核磁共振波谱分析
§3 化学位移 (Chemical shift)
化学环境不同 的1H 核在不 同位置（ν） 产生共振吸 收
化学环境不同的1H 核在外磁场中 以不同的Larmor频率进动；1H 核在分子中所处的化学环境不同 导致Larmor频率位移
20
核磁共振波谱分析
NMR培训-实验技术和应用
• 弛豫时间长。13C 的弛豫时间比1H 慢得多，有的化合物中的一些碳 原子的弛豫时间长达几分钟，这使得测定 T1、T2等比较方便。另 外，不同种类的碳原子弛豫时间也相差较大，这样，可以通过测定 弛豫时间来得到更多的结构信息。 • 共振方法多。13C NMR 除质子噪声去耦谱外，还有多种其它的共振 方法，可获得不同的信息。 • 图谱简单。虽然碳原子与氢原子之间的耦合常数较大，但由于它们 的共振频率相差很大，所以-CH-、-CH2、-CH3等都构成简单的 AX、 AX2、AX3体系。因此即使是不去耦的碳谱，也可用一级谱解析，比 氢谱简单。 • 耦合信息少。
共振频率（MHz) B=7.0463T
300 46.05 75.43 21.67 30.40 282.23 121.40
核磁共振的参数
• • • • • 化学位移 自旋耦合、耦合常数 信号强度（积分值） 迟豫时间 NOE
化学位移
产生的原因：核外电子屏蔽 ν = (γ/2π) B0（1-σ ）
屏蔽作用的大小与核外电子云密度有关，核外电子云 密度越大，核受到的屏蔽作用越大，而实际受到的外 磁场强度降低越多，共振频率降低的幅度也越大。
•电源
数据采集及处理计算机
采样计算机：控制实验中整台谱 仪各个部件的各种操作 主计算机：提供人－机接口，及 各种软件完成数据处理
实验操作 • • • • 样品配制 仪器准备 实验参数 数据采集
NMR溶剂：
样品要求可溶，一个理想的溶剂必须满足以下的条件： 1. 样品在其中有高溶解度； 2. 在我们所感兴趣的波谱范围内没有溶剂峰； 3. 在做变温实验的温度范围内保持液体状态
• 碳谱中化学位移（C）是最重要的参数。它直接反映了所观察核周围的基 团、电子分布的情况，即核所受屏蔽作用的大小。碳谱的化学位移对核 所受的化学环境是很敏感的，它的范围比氢谱宽得多，一般在 0-250 。 对于分子量在 300-500 的化合物，碳谱几乎可以分辨每一个不同化学环 境的碳原子，而氢谱有时却严重重迭。 • 分子有不同的构型、构象时，C 比 H更为敏感。碳原子是分子的骨架， 分子间的碳核的相互作用比较小，不象处在分子边缘上的氢原子，分子 间的氢核相互作用比较大。所以对于碳核，分子内的相互作用显得更为 重要，如分子的立体异构、链节运动、序列分布、不同温度下分子内的 旋转、构象的变化等，在碳谱的 C值及谱线形状上常有所反映，这对于 研究分子结构及分子运动、动力学和热力学过程都有重要的意义。 • 和氢谱一样，碳谱的化学位移 C也是以 TMS 或某种溶剂峰为基准的。
NMR基本原理ppt课件
近，有利于磁核间能量的转移，T2 仅10-4 ～ 10-5秒。
ppt课件.
33
核磁共振基本原理示意图
ppt课核磁共振只能区分不同元素 的核。 如，H0＝1.4092T时，
1H 的共振频率为60 MHz 13C 的共振频率为15.1 MHz
实际情况并非如此!!!
ppt课件.
27
FT-NMR谱仪特点： 扫描速度快，测定一张谱图只需要几秒-几十秒的时间。 不仅改善1H等天然丰度高的核种的谱图质量，而且使天
然丰度小、绝对灵敏度低的同位素核的核磁共振测定得 以实现。
ppt课件.
28
核磁共振谱示意图：
吸
信号
收
能
量 强 度
ν=
γ 2π Ho
低场
H0
高场
H
磁场强度（频率υ０）
ppt课件.
6
2003年诺贝尔生理学和医学奖 :美国科学家保罗·劳特布尔 (Paul Lauterbur)和英国科学家彼得·曼斯菲尔德(Peter Mansfield )
Peter 用核p磁pt课共件. 振成像“拍摄”的脑截面7图象
2002诺贝尔化学奖: 瑞士科学家库尔特·. 维特里希“for his development of nuclear
(2) 不同原子核,γ不同，相同磁场强度H0，共振频率不同。
如：H0 = 2.35T, 1H 100MHz, 13C 25 MHz
(3) 实现NMR有两种方式：
A. 固定H0 ，逐渐改变照射体系的频率——扫频法
B. 固定照射频率，逐渐改变磁场强度——扫场法
ppt课件.
22
ν=
γ 2π Ho
几种常见核磁共振谱图：
核磁共振氢谱：1H NMR
ppt课件.
33
核磁共振基本原理示意图
ppt课核磁共振只能区分不同元素 的核。 如，H0＝1.4092T时，
1H 的共振频率为60 MHz 13C 的共振频率为15.1 MHz
实际情况并非如此!!!
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27
FT-NMR谱仪特点： 扫描速度快，测定一张谱图只需要几秒-几十秒的时间。 不仅改善1H等天然丰度高的核种的谱图质量，而且使天
然丰度小、绝对灵敏度低的同位素核的核磁共振测定得 以实现。
ppt课件.
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核磁共振谱示意图：
吸
信号
收
能
量 强 度
ν=
γ 2π Ho
低场
H0
高场
H
磁场强度（频率υ０）
ppt课件.
6
2003年诺贝尔生理学和医学奖 :美国科学家保罗·劳特布尔 (Paul Lauterbur)和英国科学家彼得·曼斯菲尔德(Peter Mansfield )
Peter 用核p磁pt课共件. 振成像“拍摄”的脑截面7图象
2002诺贝尔化学奖: 瑞士科学家库尔特·. 维特里希“for his development of nuclear
(2) 不同原子核,γ不同，相同磁场强度H0，共振频率不同。
如：H0 = 2.35T, 1H 100MHz, 13C 25 MHz
(3) 实现NMR有两种方式：
A. 固定H0 ，逐渐改变照射体系的频率——扫频法
B. 固定照射频率，逐渐改变磁场强度——扫场法
ppt课件.
22
ν=
γ 2π Ho
几种常见核磁共振谱图：
核磁共振氢谱：1H NMR
核磁共振基本原理PPT课件
2022/3/22
This paper mainly introduces the design of an intelligent temperature control sy stem which realizes the function of temperature measurement and control by using single bus digital temperature sensor DS18B20 and single chip microcomputer. The core components of the sy stem are AT89C51 microcontroller and DS18B20 temperature sensor.
❖ 1946年， Purcell和 Bloch观察到核 磁共振现象。 于1952年获得 诺贝尔物理奖
2022/3/22
This paper mainly introduces the design of an intelligent temperature control sy stem which realizes the function of temperature measurement and control by using single bus digital temperature sensor DS18B20 and single chip microcomputer. The core components of the sy stem are AT89C51 microcontroller and DS18B20 temperature sensor.
This paper mainly introduces the design of an intelligent temperature control sy stem which realizes the function of temperature measurement and control by using single bus digital temperature sensor DS18B20 and single chip microcomputer. The core components of the sy stem are AT89C51 microcontroller and DS18B20 temperature sensor.
nmr碳氢耦合
NMR碳氢耦合1. 简介核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance, NMR）是一种重要的分析技术，广泛应用于化学、生物化学、药物化学等领域。
NMR碳氢耦合是NMR技术中的一个重要概念，指的是在NMR谱图中，氢原子的共振峰受到相邻碳原子的影响而出现分裂。
2. NMR基本原理核磁共振是基于原子核的自旋角动量和磁性之间的相互作用原理。
在外加磁场的作用下，原子核会产生一个特定的自旋磁矩。
当外加一个射频脉冲场时，系统会发生共振吸收，产生信号。
3. NMR谱图NMR谱图通常由两个轴表示，横轴表示化学位移（Chemical Shift），纵轴表示信号强度。
化学位移是一个无量纲的数值，表示信号相对于参考物质（通常为三氯甲烷）的偏移程度。
4. NMR碳氢耦合原理NMR碳氢耦合是指在NMR谱图中，氢原子的共振峰受到相邻碳原子的影响而出现分裂。
这种分裂是由于碳原子上的氢原子的自旋与外加磁场相互作用产生的。
5. 耦合常数在NMR碳氢耦合中，耦合常数（coupling constant）是一个重要的参数。
耦合常数表示两个共振峰之间的分裂程度，通常用赫兹（Hz）表示。
耦合常数的大小取决于两个相邻氢原子之间的耦合方式和距离。
6. 耦合模式根据耦合常数的大小，NMR碳氢耦合可以分为三种主要的模式：单重态（singlet）、双重态（doublet）和三重态（triplet）。
单重态表示没有耦合，只有一个峰；双重态表示有两个峰，相对强度为1:1；三重态表示有三个峰，相对强度为1:2:1。
7. 耦合顺序规则在NMR碳氢耦合中，还存在着耦合顺序规则。
根据该规则，如果一个氢原子同时与多个相邻碳原子耦合，那么它的耦合峰会按照一定的顺序出现在NMR谱图中。
8. 碳氢倍增碳氢倍增是NMR碳氢耦合中的一个现象，指的是当一个氢原子同时与多个相邻碳原子耦合时，它的耦合峰会出现多个倍数的分裂。
9. N+1规则N+1规则是NMR碳氢耦合中的一个重要规律，用于预测NMR谱图中峰的分裂情况。
核磁
向相同或相反） . I 为核自旋角动量的简称，原子核由质子和中子组成，质子和中子都有确定的自 12 旋角动量，它们在核内还有轨道运动，相应地有轨道角动量。
…
m=I, I-1, I-2, ……, -I ,有（2I+1）个取向.
分类
Ⅰ Ⅱ
质量数
偶数
原子序数
偶数
自旋量子数（I）
0（如：12C,16O, 32S ） 1,2,3…(I为整数) （ 如：2H, 10B, 14N ）
26
3.样品的制备：
要求样品配制成溶液进行测试。 对溶剂的要求是：易溶解样品；化学惰性；不含质子等。
如：氘代氯仿、氘代苯、重水、氘代丙酮、氘代 二甲亚砜等，
（有时使用不含质子的四氯化碳和二硫化碳作溶剂，但溶解性能不好。） 试样浓度：0.01~0.1mol / L；需要纯样品2-20 mg；傅里叶变换核磁共振波谱仪需要纯样 品1 mg ；（一般用2～20mg的样品溶解在0.5~0.6mL左右的溶剂中测试） 标样浓度（四甲基硅烷 TMS） ： 1%
11
自旋量子数I与原子的质量数和原子序数之间存在一定的关系，大致分为三种情况：
自旋量子数 电子层， 能级 亚电子层， 能级 亚层轨道
(I)
自旋状态
表征粒子 的自旋角 动量的大 小的量子 数。
.
0
(n/2, n= 1, 3, 5, …) ( n= 2, 4, 6, …)
…
…
n-1
±l
±1/2
ms 表征粒子的自旋角动量在外磁场方向上的投影的大小的量子数（正负号表示投影方向与磁场方
辨NMR仪；
1956年：Knight发现元素所处的化学环境对NMR信号有影 响，而这一影响与物质分子结构有关。 1970年：Fourier(pilsed)-NMR 开始市场化。
…
m=I, I-1, I-2, ……, -I ,有（2I+1）个取向.
分类
Ⅰ Ⅱ
质量数
偶数
原子序数
偶数
自旋量子数（I）
0（如：12C,16O, 32S ） 1,2,3…(I为整数) （ 如：2H, 10B, 14N ）
26
3.样品的制备：
要求样品配制成溶液进行测试。 对溶剂的要求是：易溶解样品；化学惰性；不含质子等。
如：氘代氯仿、氘代苯、重水、氘代丙酮、氘代 二甲亚砜等，
（有时使用不含质子的四氯化碳和二硫化碳作溶剂，但溶解性能不好。） 试样浓度：0.01~0.1mol / L；需要纯样品2-20 mg；傅里叶变换核磁共振波谱仪需要纯样 品1 mg ；（一般用2～20mg的样品溶解在0.5~0.6mL左右的溶剂中测试） 标样浓度（四甲基硅烷 TMS） ： 1%
11
自旋量子数I与原子的质量数和原子序数之间存在一定的关系，大致分为三种情况：
自旋量子数 电子层， 能级 亚电子层， 能级 亚层轨道
(I)
自旋状态
表征粒子 的自旋角 动量的大 小的量子 数。
.
0
(n/2, n= 1, 3, 5, …) ( n= 2, 4, 6, …)
…
…
n-1
±l
±1/2
ms 表征粒子的自旋角动量在外磁场方向上的投影的大小的量子数（正负号表示投影方向与磁场方
辨NMR仪；
1956年：Knight发现元素所处的化学环境对NMR信号有影 响，而这一影响与物质分子结构有关。 1970年：Fourier(pilsed)-NMR 开始市场化。
nmr 孔隙度
nmr 孔隙度（最新版）目录1.NMR 简介2.NMR 孔隙度的定义和测量方法3.NMR 孔隙度的应用4.NMR 孔隙度的影响因素5.结论正文1.NMR 简介核磁共振（NMR）是一种广泛应用于化学、物理、生物等领域的实验技术，可以用来研究物质的结构、组成和性质。
NMR 的基本原理是利用核磁共振现象来探测原子核的磁共振信号，从而得到分子的结构信息。
2.NMR 孔隙度的定义和测量方法MR 孔隙度（Pore Size by NMR）是一种通过核磁共振技术测量孔隙尺寸的方法，主要用于研究多孔材料、土壤、岩石等孔隙结构。
NMR 孔隙度的定义是指孔隙空间中，能够容纳核磁共振信号的孔隙体积与总体积的比值。
MR 孔隙度的测量方法通常分为两步：首先是测量样品的 T1 弛豫时间，然后是测量样品的 T2 弛豫时间。
通过这两个弛豫时间，可以计算出NMR 孔隙度。
3.NMR 孔隙度的应用MR 孔隙度在许多领域都有广泛的应用，包括土壤科学、地质学、环境科学、催化剂研究等。
在土壤科学中，NMR 孔隙度可以用来研究土壤的孔隙结构和水分分布；在地质学中，NMR 孔隙度可以用来研究岩石的孔隙结构和流体分布；在环境科学中，NMR 孔隙度可以用来研究污染物在土壤中的传输和分布；在催化剂研究中，NMR 孔隙度可以用来研究催化剂的孔隙结构和活性。
4.NMR 孔隙度的影响因素MR 孔隙度的测量结果受到许多因素的影响，包括样品的物理性质、核磁共振仪器的性能、测量条件等。
为了获得准确的 NMR 孔隙度测量结果，需要在样品制备、仪器校准、测量条件控制等方面进行严格的操作。
5.结论MR 孔隙度是一种通过核磁共振技术测量孔隙尺寸的方法，具有非破坏性、快速、准确等优点。
NMR 孔隙度在许多领域都有广泛的应用，包括土壤科学、地质学、环境科学、催化剂研究等。
NMR解析及应用
NMR解析及应用
XX,
汇报人：XX
目录 /目录
01
点击此处添加 目录标题
04
NMR在有机化 学中的应用
02
NMR基本原理
05
NMR在无机化 学中的应用
03
NMR谱线解析
06
NMR在生物化 学中的应用
01 添加章节标题
02 NMR基本原理
原子核自旋磁矩
原子核自旋：原子核在静止状态下的自身旋转
磁矩：描述原子核自旋产生的磁场强度和方向的物理量
核磁共振现象的特 点：非破坏性、高 灵敏度、高分辨率 ，可以获取分子内 部的结构和动力学 信息
共振条件
磁性核：具有磁矩的原子核 磁场：均匀的静磁场 射频场：特定频率的电磁波 磁共振：磁性核在射频场中吸收能量，产生磁共振现象
信号检测
NMR信号的产生：原子核在外部磁场中吸收能量，产生共振信号
信号的检测：使用射频线圈检测共振信号，并将其转换为电信号
NMR谱图可以提供反应物、中间 体和产物的结构信息
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
NMR技术可以揭示化学反应的微 观过程
NMR技术可以帮助确定反应的化 学方程式和反应条件
固体结构分析
NMR在无机化学中的应用：固体 结构分析
NMR在固体结构分析中的应用： 确定晶体结构、研究晶体缺陷等
添加标题
添加标题
04
NMR在有机化学中的 应用
有机化合物结构鉴定
NMR技术：核磁共振技术，用于分析有机化合物的结构
氢谱：通过分析氢原子的化学位移，确定有机化合物的结构
碳谱：通过分析碳原子的化学位移，确定有机化合物的结构 耦合常数：通过分析氢原子与碳原子的耦合关系，确定有机化合物的结 构
XX,
汇报人：XX
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04
NMR在有机化 学中的应用
02
NMR基本原理
05
NMR在无机化 学中的应用
03
NMR谱线解析
06
NMR在生物化 学中的应用
01 添加章节标题
02 NMR基本原理
原子核自旋磁矩
原子核自旋：原子核在静止状态下的自身旋转
磁矩：描述原子核自旋产生的磁场强度和方向的物理量
核磁共振现象的特 点：非破坏性、高 灵敏度、高分辨率 ，可以获取分子内 部的结构和动力学 信息
共振条件
磁性核：具有磁矩的原子核 磁场：均匀的静磁场 射频场：特定频率的电磁波 磁共振：磁性核在射频场中吸收能量，产生磁共振现象
信号检测
NMR信号的产生：原子核在外部磁场中吸收能量，产生共振信号
信号的检测：使用射频线圈检测共振信号，并将其转换为电信号
NMR谱图可以提供反应物、中间 体和产物的结构信息
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NMR技术可以揭示化学反应的微 观过程
NMR技术可以帮助确定反应的化 学方程式和反应条件
固体结构分析
NMR在无机化学中的应用：固体 结构分析
NMR在固体结构分析中的应用： 确定晶体结构、研究晶体缺陷等
添加标题
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04
NMR在有机化学中的 应用
有机化合物结构鉴定
NMR技术：核磁共振技术，用于分析有机化合物的结构
氢谱：通过分析氢原子的化学位移，确定有机化合物的结构
碳谱：通过分析碳原子的化学位移，确定有机化合物的结构 耦合常数：通过分析氢原子与碳原子的耦合关系，确定有机化合物的结 构
材料的核磁共振 (NMR)
吸收谱。
大于或等于1
1）I = 3/2：
81Br等
11B、35C1、79Br、
原 子 核 核 电 荷 分布 是一
核磁共振的研究
个椭圆体，电荷分布不均匀。上应用还很少。 它们的共振吸收常会产生复 杂情况。
2) I = 5/2： 17O、127I； 3)I = 1： 2H、14N等。
1.3 核磁共振现象
自旋核的角速度0，进动频率0与外加磁场
强度H0的关系可用拉摩尔公式表示：
0 2 0 H 0
式中 是各种核的特征常数，称磁旋比，各种核有
它的固定位值。
所以，与吸收光谱相似，为了产生共振，可
以用具有一定能量的电磁波照射核。当电磁波
的能量符合下式时，
E 2H 0 h 0
J常常等于两裂分峰之间的裂距，一般在20Hz以下。 偶合常数也是重要的结构信息。例如：
C C
Ha Hb
Ha
C C
Ha Hb
C C
Hb
Jab =0-3.5Hz
偶合常数的特点：
Jab =5-14Hz
Jab =12-18Hz
① J与H0无关。不同H0作用下或不同场强的仪器测得的J值相同。
② 两组相互干扰的核J值相同。
位移。
化学位移的表示方法
a．位移的标准
没有完全裸露的氢核，没
有绝对的标准。
相对标准：四甲基硅烷 位移常数 Si(CH3)4 （TMS）（内标）
TMS = 0
b．为什么用TMS作为基准?
(1) 12个氢处于完全相同的化学环境，只产生一个尖峰； （2）屏蔽强烈，位移最小。与有机化合物中的质子峰不重迭；
1. 峰的裂分
峰的裂分原因:自旋-自旋偶合
现代仪器分析 第六章 核磁共振波谱法PPT课件
❖核磁共振波谱(NMR spectrum)：以 核磁共振信号强度对照射频率(或磁 场强度)作图所得图谱。
❖核磁共振波谱法：利用核磁共振波 谱进行结构（包括构型、构象）测定 、定性及定量的方法。
第一节 概 述
核：磁性质的原子核 磁：外加磁场 共振：吸收射频辐射产生核自旋能
级跃迁，产生NMR信号
研究的对象是处于强磁场中原子核对射频辐射的吸收
③
H0=0
E＝
h
2
H
0
m＝+1/2
I (I 1) I (I 1)
I＝1/2核的能级分裂
ω0 = 2πν0 = γH0 ν0 = γH0/ (2π)
h 0
E
h 2
H0
0
2
H0
第 三 节 核磁共振波谱仪
（一）主要组成及部件的功能
共振吸收法是利用原子核在磁场中，能级跃迁时核磁矩方 向改变而产生感应电流，来测定核磁共振信号。
结论：质量数和电荷数两者或其一为奇数时，才有非零的核自 旋量子数。
I = 0 时，P = 0，原子核无自旋现象 I≥ ½ 时，原子核有自旋现象
Ｉ＝1/2的原子核
11H ,
163C,
199F ,
175N ,
P 31
15
原子核可看作核电荷均匀分布的球体，并象陀螺一样自旋，有磁 矩产生，是核磁共振研究的主要对象，C，H也是有机化合物 的主要组成元素。
2、物理化学研究方面 可以研究氢键、分子内旋转及测定反应速率常数等。
第一节 概 述
3、在定量方面 可以测定某些药物的含量及纯度检查。
4、医疗与药理研究 由于核磁共振具有能深入物体内部，而不破坏样品的特点，因 而可进行活体研究，在生物化学药品方面也有广泛应用。如酶 活性、生物膜的分子结构、癌组织与正常组织鉴别、药物与受 体间的作用机制等。近年来，核磁共振成像仪，已用于人体疾 病的诊断。
❖核磁共振波谱法：利用核磁共振波 谱进行结构（包括构型、构象）测定 、定性及定量的方法。
第一节 概 述
核：磁性质的原子核 磁：外加磁场 共振：吸收射频辐射产生核自旋能
级跃迁，产生NMR信号
研究的对象是处于强磁场中原子核对射频辐射的吸收
③
H0=0
E＝
h
2
H
0
m＝+1/2
I (I 1) I (I 1)
I＝1/2核的能级分裂
ω0 = 2πν0 = γH0 ν0 = γH0/ (2π)
h 0
E
h 2
H0
0
2
H0
第 三 节 核磁共振波谱仪
（一）主要组成及部件的功能
共振吸收法是利用原子核在磁场中，能级跃迁时核磁矩方 向改变而产生感应电流，来测定核磁共振信号。
结论：质量数和电荷数两者或其一为奇数时，才有非零的核自 旋量子数。
I = 0 时，P = 0，原子核无自旋现象 I≥ ½ 时，原子核有自旋现象
Ｉ＝1/2的原子核
11H ,
163C,
199F ,
175N ,
P 31
15
原子核可看作核电荷均匀分布的球体，并象陀螺一样自旋，有磁 矩产生，是核磁共振研究的主要对象，C，H也是有机化合物 的主要组成元素。
2、物理化学研究方面 可以研究氢键、分子内旋转及测定反应速率常数等。
第一节 概 述
3、在定量方面 可以测定某些药物的含量及纯度检查。
4、医疗与药理研究 由于核磁共振具有能深入物体内部，而不破坏样品的特点，因 而可进行活体研究，在生物化学药品方面也有广泛应用。如酶 活性、生物膜的分子结构、癌组织与正常组织鉴别、药物与受 体间的作用机制等。近年来，核磁共振成像仪，已用于人体疾 病的诊断。
核磁共振波谱 ppt课件
在有机化合物中，各 种氢核 周围的电子云密度 不同（结构中不同位置） 共振频率有差异，即引起 共振吸收峰的位移，这种 现象称为化学位移。
ppt课件
28
1. 化学位移表示方法： 位移的标准 没有完全裸露的氢核，没有绝对的标准。 相对标准：四甲基硅烷 Si(CH3)4 （TMS）
（内标）, 位移常数 TMS=0
ppt课件
13
ppt课件
14
ppt课件
15
3. 核磁共振仪 ： A. 连续波核磁共振仪
(1)固定外磁场强度 H0 不变，改变电磁波频率ν ，称 为扫频。
(2)固定电磁波频率ν 不变，改变磁场强度 H0 ，称为 扫场。
两种方式的共振仪得到的谱图相同，实验室多 数采用后一种，如60 MHz，100 MHz，400 MHz就是 指电磁波频率。
试样浓度：5-10%；需要纯样品15-30 mg； 傅立叶变换核磁共振波谱仪需要纯样品1 mg ； 标样浓度（四甲基硅烷, TMS） ： 1%； 溶剂：1H谱 四氯化碳，二硫化碳；氘代溶剂：氯
仿，丙酮、苯、二甲基亚砜的氘代物；
ppt课件
25
二、１H-NMR的化学位移
由于化学环境不同，即各种氢核 周围的电子云 密度不同（结构中不同位置），引起分子中的H核 磁共振信号位置的变化称为化学位移，用 表示。
实际上，氢核受周围不断运动着的电子影响。在外磁场 作用下，运动着的电子产生相对于外磁场方向的感应磁场， 起到屏蔽作用，使氢核实际受到的外磁场作用减小：
H=（1- ）H0 ：屏蔽常数。 越大，屏蔽效应越大。
ppt课件
27
0 = [ / (2 ) ]（1- ）H0
由于屏蔽作用的存在，氢核产生共振需 要更大的外磁场强度（相对于裸露的氢 核），来抵消屏蔽影响。
ppt课件
28
1. 化学位移表示方法： 位移的标准 没有完全裸露的氢核，没有绝对的标准。 相对标准：四甲基硅烷 Si(CH3)4 （TMS）
（内标）, 位移常数 TMS=0
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15
3. 核磁共振仪 ： A. 连续波核磁共振仪
(1)固定外磁场强度 H0 不变，改变电磁波频率ν ，称 为扫频。
(2)固定电磁波频率ν 不变，改变磁场强度 H0 ，称为 扫场。
两种方式的共振仪得到的谱图相同，实验室多 数采用后一种，如60 MHz，100 MHz，400 MHz就是 指电磁波频率。
试样浓度：5-10%；需要纯样品15-30 mg； 傅立叶变换核磁共振波谱仪需要纯样品1 mg ； 标样浓度（四甲基硅烷, TMS） ： 1%； 溶剂：1H谱 四氯化碳，二硫化碳；氘代溶剂：氯
仿，丙酮、苯、二甲基亚砜的氘代物；
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二、１H-NMR的化学位移
由于化学环境不同，即各种氢核 周围的电子云 密度不同（结构中不同位置），引起分子中的H核 磁共振信号位置的变化称为化学位移，用 表示。
实际上，氢核受周围不断运动着的电子影响。在外磁场 作用下，运动着的电子产生相对于外磁场方向的感应磁场， 起到屏蔽作用，使氢核实际受到的外磁场作用减小：
H=（1- ）H0 ：屏蔽常数。 越大，屏蔽效应越大。
ppt课件
27
0 = [ / (2 ) ]（1- ）H0
由于屏蔽作用的存在，氢核产生共振需 要更大的外磁场强度（相对于裸露的氢 核），来抵消屏蔽影响。
核磁共振波谱PPT课件
H C C H
H
δ =5.28
δ =3.57
H
H
δ =3.99
..
C H OCH3
C H
H C C H
O C CH3
H
δ =5.50
乙烯醚
p-π 共轭
乙烯酮 π -π 共轭
四、氢键效应
H H C C H H O H O C C H H
正丁烯-2-醇 δ 1% 1 纯液体 5
H 小, δ 大, H0 低
NMR信号
无
有 有 有
11B 5 1H 1 35Cl
原子核 12C 16O 32S 6 8 16
13C 6 17 19F 9 15N 7 31P 15 33S 16 79Br 81Br 17O 35 35 8 2H 1 14N 7
3/2 5/2… 1,2,3
具有自旋角动量(p)的核在自旋时会产生核磁矩(μ) :
五、各种环境中质子的化学位移
酚-OH
醇-OH 硫醇-SH 氨-NH2 羧酸-OH
HO Ar
C OH
C SH
O C OH
C NH2
H
醛
杂环 芳香 烯
O
C H
H N
N
H
H
C CH2
C H
醇、醚
炔
O CH
H2 O C
C CH
O CH3
δ/ppm
12
11
S CH3
10
9
N CH3
8
7
6
5
4
O
3
C CH3
2
射频辐射→原子核(强磁场下能级分裂) →吸收→能级跃迁→NMR
测定有机化合物的结构，1H NMR─氢原子的位置、环境以 及官能团和C骨架上的H原子相对数目） 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自旋能级对射频辐射的吸收。 2. 发展历史 1924年：Pauli 预言了NMR的基本理论，即：有些核同时具 有自旋和磁量子数，这些核在磁场中会发生分裂；
简述nmr的原理
简述nmr的原理
NMR (核磁共振) 原理是基于原子核在外加磁场下的行为。
其原理如下：
1. 原子核具有自旋，因此可以看作一个带电的旋转体。
当一个外加磁场作用在原子核上时，其自旋会对齐或反对齐于磁场方向。
2. 每个原子核都有特定的共振频率。
当原子核处于对齐状态时，可以通过给原子核施加一定频率的电磁辐射（通常是射频谱线），使其吸收能量并跃迁到反对齐状态。
3. 当外加的射频辐射停止时，原子核会从反对齐状态返回到对齐状态并释放出吸收的能量。
这些能量以特定的频率重新辐射出来，形成特定的谱线，称为核磁共振谱。
4. 核磁共振谱中的信号强度和频率都与样品中的原子核种类、数量以及化学环境有关。
因此，通过测量核磁共振谱，可以确定样品中的分子结构、组成和化学环境。
总的来说，核磁共振通过测量不同原子核的共振频率和信号强度，从而提供了有关样品结构和成分的信息，被广泛应用于化学、生物化学、医学等领域。
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20 世纪 60 年代，计算机技术的发展使脉冲傅里叶变换核磁共 振方法和谱仪得以实现和推广，引起了该领域的革命性进步 。随着 NMR 和计算机的理论与技术不断发展并日趋成熟， NMR 无论在广度和深度方面均出现了新的飞跃性进展，具体 表现在以下几方面：
发展历史
1. 仪器向更高的磁场发展，以获得更高的灵敏度和分辨率 ，现己有 300、400、500、600MHz，甚至 1000MHz的 超导 NMR 谱仪；
原子核的质量和所带电荷:原子核由质子和中子组成，其中质 子数目决定了原子核所带电荷数，质子与中子数之和是原子核 的质量。原子核的质量和所带电荷是原子核最基本的属性。 原子核一般的表示方法是在元素符号的左上角标出原子核的质 量数，左下角标出其所带电荷数（ 有时也标在元素符号右边 ，一般较少标出）。如：11H, 21D, 126C等。 由于同位素之间有相同的质子数，而中子数不同，即它们所带 电荷数相同而质量数不同，所以原子核的表示方法可简化为只 在元素符号左上角标出质量数，如1H、2D（或2H）、12C 等。
原子核的磁性和磁矩
和自旋角动量一样,核磁矩也是空间方向量子化的，它在 z轴上的 分量 +z也只能取一些不连续的值：
uz=gn*uN*m
(4)
m 为磁量子数，可取 m =I、I -1、I -2… -I.
从式（1）和（3）可知自旋量子数 I =0 的核，如12C、16O、32S 等，自旋角动量 P =0，磁矩u =0，是没有自旋，也没有磁矩的核 ，它们不会产生核磁共振现象。
核磁共振谱
胡立宏 研究员
国家新药筛选中心
Simmhulh@ 50801313-212，13601847405
2003-9
Slide number
目录
NMR的基本概念 1H NMR 13C NMR 2 D NMR技术 构型、构象分析 综合结构解析
基本概念
核磁共振（简称为 NMR）是指处于外磁场中的物质原子 核系统受到相应频率（ 兆赫数量级的射频）的电磁波作用时 ，在其磁能级之间发生的共振跃迁现象。检测电磁波被吸收 的情况就可以得到核磁共振波谱。因此，就本质而言，核磁 共振波谱是物质与电磁波相互作用而产生的，属于吸收光谱 （波谱）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。
Байду номын сангаас0 的核，因为有自旋，有核磁矩，就能产生核磁共振信号。
原子核的旋磁比
根据式（1）和（3），原子核磁矩 u和自旋角动量 P 之比为一常 数：
=u/P=e*gN/2mP=gN*uN/h
(5)
称为磁旋比，由式（5）可知 与核的质量、所带电荷以及朗德因子有关。
是原子核的基本属性之一，它在核磁共振研究中特别有用。不同 的原子核的 值不同，例如，1H的 =26.752*107T-1·s-1（T：特斯 拉，磁场强度的单位；s：秒）；13C的 =6.728*107T-1·s-1。核的 旋磁比 越大，核的磁性越强，在核磁共振中越容易被检测。
自旋角动量 P= h/2 I(I+1)1/2 (1)
自旋角动量 P 是一个矢量，不仅有大小，而且有方向。它在直角 坐标系 z轴上的分量 Pz由下式决定：
Pz= h/2 *m
(2)
m 是原子核的磁量子数，磁量子数 m 的值取决于自旋量子数 I，可取 I、I -1、 I -2… -I，共 2I +1 个不连续的值。这说明 P 是空间方向量子化的。
原子核的磁性和磁矩
带正电荷的原子核作自旋运动，就好比是一个通电的线 圈，可产生磁场。因此自旋核相当于一个小的磁体，其 磁性可用核磁矩 u来描述。u也是一个矢量，其方向与P 的方向重合，大小由下式决定：
u=gn*eh/2 mp I(I+1)1/2=gnun I(I+1)1/2 (3) gN称为 g 因子或朗德因子，是一个与核种类有关的因数，可由实 验测得；e为核所带的电荷数；mp为核的质量；un= eh/2mp称作核 磁子，是一个物理常数，常作为核磁矩的单位。
原子核的自旋和自旋角动量
原子核有自旋运动，在量子力学中用自旋量子数 I描述原子核的运动 状态。而自旋量子数 I的值又与核的质量数和所带电荷数有关，即与 核中的质子数和中子数有关。
质量数 质子数 中子数 I
典型核
偶数 偶数 偶数 0
12C, 16O, 32S
偶数 奇数 奇数 n/2(n=2,4,…) 2H, 14N
奇数 偶数 奇数 奇数 偶数
n/2(n=1,3,5,…)
13C, 17O 1H, 19F, 31P, 11B 35Cl, 79Br, 81Br, 127I
原子核的自旋和自旋角动量
与宏观物体旋转时产生角动量（或称为动力矩）一样，原子核在 自旋时也产生角动量。角动量P 的大小与自旋量子数 I有以下关 系：
2. 利用各种新的脉冲系列，发展了 NMR 的理论和技术， 在应用方面作了重要的开拓；
3. 提出并实现了二维核磁共振谱以及三维和多维核磁谱、 多量子跃迁等 NMR 测定新技术，在归属复杂分子的谱 线方面非常有用。瑞士核磁共振谱学家 R.R.Ernst因在 这方面所作出的贡献，而获得 1991 年诺贝尔化学奖；
发展历史
4. 固体高分辨 NMR 技术、HPLC-NMR 联用技术、碳 、氢以外核的研究等多种测定技术的实现大大扩展 了 NMR 的应用范围；
5. 核磁共振成象技术等新的分支学科出现，可无损测 定和观察物体以及生物活体内非均匀体系的图象， 在许多领域有广泛应用，也成为当今医学诊断的重 要手段。
NMR基本原理---原子核的基本属性
发展历史
1946 年美国斯坦福大学的 F. Bloch 和哈佛大学 E.M .Purcell领 导的两个研究组首次独立观察到核磁共振信号，由于该重要 的科学发现，他们两人共同荣获 1952 年诺贝尔物理奖。NMR 发展最初阶段的应用局限于物理学领域，主要用于测定原子 核的磁矩等物理常数。
1950 年前后W .G. Proctor等发现处在不同化学环境的同种原子 核有不同的共振频率，即化学位移。接着又发现因相邻自旋 核而引起的多重谱线，即自旋—自旋耦合，这一切开拓了 NMR 在化学领域中的应用和发展。
发展历史
1. 仪器向更高的磁场发展，以获得更高的灵敏度和分辨率 ，现己有 300、400、500、600MHz，甚至 1000MHz的 超导 NMR 谱仪；
原子核的质量和所带电荷:原子核由质子和中子组成，其中质 子数目决定了原子核所带电荷数，质子与中子数之和是原子核 的质量。原子核的质量和所带电荷是原子核最基本的属性。 原子核一般的表示方法是在元素符号的左上角标出原子核的质 量数，左下角标出其所带电荷数（ 有时也标在元素符号右边 ，一般较少标出）。如：11H, 21D, 126C等。 由于同位素之间有相同的质子数，而中子数不同，即它们所带 电荷数相同而质量数不同，所以原子核的表示方法可简化为只 在元素符号左上角标出质量数，如1H、2D（或2H）、12C 等。
原子核的磁性和磁矩
和自旋角动量一样,核磁矩也是空间方向量子化的，它在 z轴上的 分量 +z也只能取一些不连续的值：
uz=gn*uN*m
(4)
m 为磁量子数，可取 m =I、I -1、I -2… -I.
从式（1）和（3）可知自旋量子数 I =0 的核，如12C、16O、32S 等，自旋角动量 P =0，磁矩u =0，是没有自旋，也没有磁矩的核 ，它们不会产生核磁共振现象。
核磁共振谱
胡立宏 研究员
国家新药筛选中心
Simmhulh@ 50801313-212，13601847405
2003-9
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NMR的基本概念 1H NMR 13C NMR 2 D NMR技术 构型、构象分析 综合结构解析
基本概念
核磁共振（简称为 NMR）是指处于外磁场中的物质原子 核系统受到相应频率（ 兆赫数量级的射频）的电磁波作用时 ，在其磁能级之间发生的共振跃迁现象。检测电磁波被吸收 的情况就可以得到核磁共振波谱。因此，就本质而言，核磁 共振波谱是物质与电磁波相互作用而产生的，属于吸收光谱 （波谱）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。
Байду номын сангаас0 的核，因为有自旋，有核磁矩，就能产生核磁共振信号。
原子核的旋磁比
根据式（1）和（3），原子核磁矩 u和自旋角动量 P 之比为一常 数：
=u/P=e*gN/2mP=gN*uN/h
(5)
称为磁旋比，由式（5）可知 与核的质量、所带电荷以及朗德因子有关。
是原子核的基本属性之一，它在核磁共振研究中特别有用。不同 的原子核的 值不同，例如，1H的 =26.752*107T-1·s-1（T：特斯 拉，磁场强度的单位；s：秒）；13C的 =6.728*107T-1·s-1。核的 旋磁比 越大，核的磁性越强，在核磁共振中越容易被检测。
自旋角动量 P= h/2 I(I+1)1/2 (1)
自旋角动量 P 是一个矢量，不仅有大小，而且有方向。它在直角 坐标系 z轴上的分量 Pz由下式决定：
Pz= h/2 *m
(2)
m 是原子核的磁量子数，磁量子数 m 的值取决于自旋量子数 I，可取 I、I -1、 I -2… -I，共 2I +1 个不连续的值。这说明 P 是空间方向量子化的。
原子核的磁性和磁矩
带正电荷的原子核作自旋运动，就好比是一个通电的线 圈，可产生磁场。因此自旋核相当于一个小的磁体，其 磁性可用核磁矩 u来描述。u也是一个矢量，其方向与P 的方向重合，大小由下式决定：
u=gn*eh/2 mp I(I+1)1/2=gnun I(I+1)1/2 (3) gN称为 g 因子或朗德因子，是一个与核种类有关的因数，可由实 验测得；e为核所带的电荷数；mp为核的质量；un= eh/2mp称作核 磁子，是一个物理常数，常作为核磁矩的单位。
原子核的自旋和自旋角动量
原子核有自旋运动，在量子力学中用自旋量子数 I描述原子核的运动 状态。而自旋量子数 I的值又与核的质量数和所带电荷数有关，即与 核中的质子数和中子数有关。
质量数 质子数 中子数 I
典型核
偶数 偶数 偶数 0
12C, 16O, 32S
偶数 奇数 奇数 n/2(n=2,4,…) 2H, 14N
奇数 偶数 奇数 奇数 偶数
n/2(n=1,3,5,…)
13C, 17O 1H, 19F, 31P, 11B 35Cl, 79Br, 81Br, 127I
原子核的自旋和自旋角动量
与宏观物体旋转时产生角动量（或称为动力矩）一样，原子核在 自旋时也产生角动量。角动量P 的大小与自旋量子数 I有以下关 系：
2. 利用各种新的脉冲系列，发展了 NMR 的理论和技术， 在应用方面作了重要的开拓；
3. 提出并实现了二维核磁共振谱以及三维和多维核磁谱、 多量子跃迁等 NMR 测定新技术，在归属复杂分子的谱 线方面非常有用。瑞士核磁共振谱学家 R.R.Ernst因在 这方面所作出的贡献，而获得 1991 年诺贝尔化学奖；
发展历史
4. 固体高分辨 NMR 技术、HPLC-NMR 联用技术、碳 、氢以外核的研究等多种测定技术的实现大大扩展 了 NMR 的应用范围；
5. 核磁共振成象技术等新的分支学科出现，可无损测 定和观察物体以及生物活体内非均匀体系的图象， 在许多领域有广泛应用，也成为当今医学诊断的重 要手段。
NMR基本原理---原子核的基本属性
发展历史
1946 年美国斯坦福大学的 F. Bloch 和哈佛大学 E.M .Purcell领 导的两个研究组首次独立观察到核磁共振信号，由于该重要 的科学发现，他们两人共同荣获 1952 年诺贝尔物理奖。NMR 发展最初阶段的应用局限于物理学领域，主要用于测定原子 核的磁矩等物理常数。
1950 年前后W .G. Proctor等发现处在不同化学环境的同种原子 核有不同的共振频率，即化学位移。接着又发现因相邻自旋 核而引起的多重谱线，即自旋—自旋耦合，这一切开拓了 NMR 在化学领域中的应用和发展。