核磁共振2
核磁共振T1与T2区别
核磁共振T1与T2区别来源：李起航的日志1、T1观察解剖结构较好。
2、T2显示组织病变较好。
3、水为长T1长T2，脂肪为短T1短T2。
4、长T1为黑色，短T1为白色。
5、长T2为白色，短T2为黑色。
6、水T1黑，T2白。
7、脂肪T1白，T2灰白。
8、T2对出血敏感，因水T2呈白色。
T1加权成像、T2加权成像所谓的加权就是“突出”的意思T1加权成像（T1WI）----突出组织T1弛豫（纵向弛豫）差别T2加权成像（T2WI）----突出组织T2弛豫（横向弛豫）差别。
在任何序列图像上，信号采集时刻横向的磁化矢量越大，MR信号越强。
T1加权像短TR、短TE——T1加权像，T1像特点：组织的T1越短，恢复越快，信号就越强；组织的T1越长，恢复越慢，信号就越弱。
T2加权像长TR、长TE——T2加权像，T2像特点：组织的T2越长，恢复越慢，信号就越强；组织的T2越短，恢复越快，信号就越弱。
质子密度加权像长TR、短TE——质子密度加权像，图像特点：组织的rH 越大，信号就越强；rH 越小，信号就越弱。
脑白质：65 % 脑灰质：75 % CSF：97 %常规SE序列的特点最基本、最常用的脉冲序列。
得到标准T1 WI 、T2 WI图像。
T1 WI观察解剖好。
T2 WI有利于观察病变，对出血较敏感。
伪影相对少（但由于成像时间长，病人易产生运动）。
成像速度慢。
FSE脉冲序列原理：FSE脉冲序列，在一次900脉冲后施加多次1800复相位脉冲，取得多次回波并进行多次相位编码，即在一个TR间期内完成多条K空间线的数据采集，使扫描时间大大缩短。
在一次成像中得到同一层面的不同加权性质的图像。
T1WI——短TE，20ms 短TR,300~600ms ETL—2~6T2WI——长TE，100 长TR，4000 ETL—8~12优点：时间短，显示病变。
缺点：对出血不敏感，伪影多等。
IR序列特点IR序列具有强T1对比特性；可设定TI，饱和特定组织产生具有特征性对比图像(STIR、FLAIR)；短TI 对比常用于新生儿脑部成像；采集时间长，层面相对较少。
核磁共振-2
2.
磁等价（Magnetic equivalence）
两个核（或基团）磁等价必须同时满足下列两条件： 1） 它们是化学等价的。 2） 它们对任意另一核的偶合常数 J 相同（数值和符号）。 Magnetic equivalence has two strict requirements: • • Magnetically equivalent nuclei must have identical δ. Magnetically equivalent nuclei must have equal coupling (same J values) to all other nuclei in the molecule.
磁不等价的经典例子是：
从分子对称性很容易看出两个氢是化学等价的，两个F也是化学 等价的。但以某一指定的 F 考虑，一个 H 和它是顺式偶合，而另一 个 H 和它是反式偶合，不符合上述第二条件，因此两个 H 化学等价 而磁不等价。同理，两个 F 也是磁不等价的。
苯环对位取代衍生物和对称三取代苯：
HA和HA′； HB和HB′ 化学等价，但磁不等价。
Example: a three-carbon chain a quintet only if 3JAB = 3JBC. , the n+1 Rule predicts
HB
Pascal’s triangle
When JAB ≠ JBC
Case 1: JAB is only slightly different from JBC. 1 Th the multiplet, since the lines do not quite overlap.(Broadening occurs because the peak separation in Hertz is too small in magnitude for the NMR instrument to be able to distinguish) . Example: the spectrum of the second methylene protons of propylbenzene is simulated as follows. The splitting pattern gives a crude sextet.
磁共振各序列
磁共振不同序列的原理与应用磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI）是一种基于核磁共振现象的医学成像技术，广泛用于医学领域。
磁共振成像利用磁场、梯度磁场和射频脉冲与人体内的水分子进行相互作用，通过检测信号来获取人体内部的结构和功能信息。
在磁共振成像过程中，各种序列的选择对于获得准确的图像是至关重要的。
下面将介绍几种常用的磁共振序列及其原理和临床应用。
1. T1加权图像T1加权图像是一种基本的磁共振成像序列，常用于显示组织的解剖结构。
T1加权图像主要利用不同组织中的原子核自旋松弛时间的差异来实现图像对比的调节。
在T1加权图像中，脂肪信号较高，水信号较低。
这种序列在显示解剖结构清晰、脑脊液与囊性病灶显示良好方面具有优势。
临床应用上，T1加权图像可以帮助医生评估肿瘤的位置、体积和浸润程度，对于诊断和治疗策略的制定具有重要价值。
2. T2加权图像T2加权图像是另一种常用的磁共振成像序列，可用于显示组织的水分含量和水分子热运动。
T2加权图像中，水信号较高，脂肪信号较低。
相比于T1加权图像，T2加权图像对于肿瘤、炎症和水肿等病变的显示更为敏感。
临床上，T2加权图像常用于检测和评估炎症损伤、水肿、水样囊肿等疾病。
此外，T2加权图像还对于评估心肌梗死的范围和程度、颅内结构及脊柱椎管疾病等有着重要的临床意义。
3. 弥散加权图像弥散加权图像是一种显示组织内部微小结构及水分子弥散状况的序列。
弥散加权图像通过测量水分子在组织中的扩散来提供不同的对比。
在该序列中，组织中的限制性扩散产生低信号，而自由扩散则产生高信号。
临床上，弥散加权图像常用于脑部和肝脏的评估。
特别是在脑卒中早期诊断、定位和判断卒中灶的大小、肝脏病变检测等方面具有重要的临床应用。
4. 动态对比增强序列动态对比增强序列是一种通过注射对比剂并连续扫描来观察组织对比剂的分布和动力学变化情况的序列。
动态对比增强序列可以帮助医生区分不同病变类型、评估血供和血管情况。
第三章 核磁共振2
单键不能自由旋转时，也会产生不等价 H。
• 在开链化合物中，Jgem一般不表 现出来，主要是因为单键旋转较快， 使同碳H趋向平均环境，而表现磁全 同。
• 当有手性基团时或环状化合物， 旋转受阻时，Jgem即明显表现出来。
• •
• 如：
HO Me O Hc
OH
Me
Hb O Ha
• Ha和Hb不同，并相互偶合，是不等价H
• 两个大小相等、方向相反的电偶 极矩相距很近时,构成电四极矩。
9、活泼H与碳上H的偶合
• SH及部分NH：交换慢，有偶合 • COOH、OH：常温，交换快，无偶合 • 低温：偶合 • 在DMSO-d6作溶剂：偶合
（二）几个基本概念
• 卫星峰 • 旋转边带 • 同核偶合 • 异核偶合
2、核的等价性
B1 B2 B3
B1 B2 B3 B1 B2 B3
H0
几率：
＋3△H 1
＋△H 3
－△H 3
－3△H 1
• 则HA受到[H0(1-σ)+3△H],[ H0(1-σ)＋△H]，[ H0(1σ) －△H]和[H0(1-σ)－3△H]四种外磁场作用。
ν1＝γ／2π[H0(1-σ)+3△H], 则HA有三条谱线，峰 面积为1：3：3：1
如：
2
Ha
1
Cl C CH2 Cl
Cl
5.77
3.95
每类氢核不总 表现为单峰，有 时多重峰。
原因：相邻两 个氢核之间的自 旋偶合（自旋干 扰）；
在上一光谱中，可以看到，以 δ3.05ppm 为 中 心 处 出 现 一 组 四 重 峰 ， 在 δ1.85ppm为中心处出现一组三重峰，三重 峰谱线与四重峰谱线的间距相等，这两个t 和q峰信号称为峰的裂分，是由于相邻的原 子核之间的自旋-自旋偶合(自旋干扰))引 起的。自旋偶合引起的裂分现象，称为自 旋裂分，由其引起的多峰间隔，称为偶合 常数，用符号“J”表示，单位为Hz。
核磁共振各序列特点
核磁共振各序列特点
1. T1加权序列：T1加权序列对物质的长T1信号较敏感，较好地显示了组织的解剖结构，如灰质、白质、脑脊液等。
在T1加权序列中，灰质呈现为中等亮度，白质呈现为较暗的信号，而脑脊液呈现为黑色信号。
2. T2加权序列：T2加权序列对物质的长T2信号较敏感，因此可以显示出许多疾病的病变，如水肿、炎症、肿瘤、卒中等。
在T2加权序列中，灰质呈现为暗信号，白质呈现为中等亮度的信号，而脑脊液呈现为明亮的信号。
3. 短T1抑制序列（STIR）：STIR序列对T1时间短的信号敏感，可将脂肪等组织的信号抑制，从而使得病变区域更加清晰地显示。
在STIR序列中，脂肪组织呈现为暗信号，而其他组织呈现为明亮的信号。
4. T2星形加权序列（T2*）：T2*序列对短T2*（T2星形）信号敏感，可用于检测出铁沉积、血液等病变。
在T2*序列中，铁沉积呈现为暗信号，而血液呈现为明亮的信号。
5. 弥散加权成像（DWI）序列：DWI序列对组织中的自由水分子的弥散运动敏感，可用于检测出卒中等病变。
在DWI序列中，病变区域呈现为明亮的信号。
二维核磁共振氢谱-解释说明
二维核磁共振氢谱-概述说明以及解释1.引言1.1 概述核磁共振（NMR）技本是一种非常重要的分析技术，广泛应用于化学、生物化学、药物研究等领域。
其通过原子核所具有的自旋和电荷产生的磁矩，与外加磁场相互作用，从而产生共振现象，通过测定不同原子核在不同化学环境中的共振频率，可以为分子结构的研究提供丰富的信息。
而二维核磁共振氢谱则是核磁共振技术的重要分支，它通过核磁共振原理和多维谱的记录方式，可以进一步提供复杂分子结构的详细信息，成为研究和分析的重要工具。
本文将深入介绍二维核磁共振氢谱的原理、应用和技术发展，以期对该领域的研究工作有所帮助。
1.2 文章结构文章结构部分应该包括对整篇文章的组织和内容安排进行介绍。
可以描述文章的逻辑顺序和各个部分的内容提要，让读者对整篇文章的架构有一个清晰的了解。
例如:文章结构部分将介绍本文的组织结构和内容安排。
首先，对于二维核磁共振氢谱的原理将进行详细的解释和讨论，包括其基本概念和相关理论知识。
其次，将探讨二维核磁共振氢谱在不同领域的应用，以及其在科学研究和医学诊断中的重要性。
最后，将阐述二维核磁共振氢谱的技术发展以及对未来可能的影响。
通过这样的结构安排，读者可以清晰了解本文的内容和重点讨论的方向。
1.3 目的本文的目的在于深入探讨二维核磁共振氢谱在化学领域中的重要性和应用价值。
通过对二维核磁共振氢谱原理、应用和技术发展的全面介绍，可以帮助读者更深入地理解这一技术在分析化学物质中的作用。
同时，也旨在对未来二维核磁共振氢谱技术的发展方向进行展望，为相关领域的研究和实践提供一定的指导和借鉴。
通过本文的阐述，读者将能够更好地把握二维核磁共振氢谱的前沿动态，从而为相关领域的研究和应用提供帮助和启发。
2.正文2.1 二维核磁共振氢谱的原理二维核磁共振氢谱（2D NMR）是一种核磁共振（NMR）技术，它通过在两个独立的核磁共振实验中收集数据，并通过两个独立的核磁共振实验之间的相互关联来提供额外的信息。
核磁共振2
化合物 CH3F CH3OH CH3Cl CH3Br CH3I CH4
• 多取代基对化学位移的影响：多取代比单取代有较强的效应， 化学位移向低场移动。 表4-5 多取代基对δ的影响 化合物 δ/ppm CHCl3 7.27 CH2Cl2 5.30 CH3Cl 3.05
• 取代基距离对化学位移的影响：取代基的影响随距离
NH2
NH2 CH3
6 . 6 9 ( 6 .7 6 )
Br
(7 .0 6 ) 7 .0 1 7 .7 1 (7 .7 1 )
I I
7 .4 1 (7 .6 2 ) 6 .9 8 (6 .7 0 )
6 . 4 6 ( 6 . 5 7 ) (6 .4 0 )6 . 3 4 7 . 0 5 ( 7 . 0 5 ) (6 .6 8 )6 .6 8
4.4.2 烯烃1H化学位移
烯烃δH受杂化效应和各向异性效应的影响，并二者影响的
方向相同，故δH在4.5~8.0ppm之间。 烯烃δH的大小可给出双键的取代形式、取代基性质、是否 共轭等多种有价值的信息。 预测烯烃质子δH也有经验公式可供利用： δ烯H＝5.25+SCS同+SCS顺+SCS反 其中：5.25是乙烯的δH； （δCH2=CH2 ＝5.25） SCS是取代基参数，同为同碳取代基，顺为顺位取 代，反为反位取代基Rc对烯氢化学位移的影响。 常见基团的SCS见下表:
图4-3-7 苯环π电子云产生的磁场（a）
屏蔽区（b）
5.范德华效应
两个氢原子空间位置非常靠近时，具有负电
荷的电子云互相排斥，其结果氢原子周围电 子云密度降低，屏蔽作用减小，δH变大，这 就是范德华效应。 P135例子。
6.酸氢和氢键
第14章核磁共振-2
6. 高级偶合则需采取其他方法 扩展纵坐标、运用更高频率的仪器、或使用 位移试剂使谱线的化学位移拉开。 也可根据高级偶合的特征谱形确定偶合系统， 推测结构。 7. 其他辅助手段 参考IR、MS、元素分析和UV等数据；标准 谱图对照，计算数据核查。
+1规律
Ø 某基团的H与n个相邻H(即n为相邻碳原子上的质子 数)偶合时，将被分裂成（n + 1）峰 Ø 各峰的强度比为二项式（a+b）n展开式的系数比。 Ø n + 1规律只适用于I = 1/2，且△ν/J > 10 的初级谱。 对于其它I ≠ 1/2，该规律可改为2nI + 1。
29
¦Í =£¨5.80-3.96£© ¡Á60 = 17 J
6.5
由于△υ/J>>10，而且亚甲基(-CH2-)上的两个质子是磁等 价的，因此ClCH2CHCl2的NMR谱属于一级谱。
27
1,1,2-三氯乙烷NMR图谱
28
相邻的氢（自旋核）越多，产生生的裂分数也越多，符 合什么规律？
一级谱的自旋偶合裂分规律n
个……)射频场的频率直接对准与待测核偶合的核的共振频率，且 辐射强度大，使其在两个自旋能态之间迅速来回跃迁（“饱 和”），结果两种取向平均化了，待测核只能感受到偶合的自旋 平均态，能级不发生分裂，从而大大简化了图谱。
35
偶合作用使烯烃原子的共振峰十分复杂（a），而通 过对－CH3质子的去偶之后，图谱大为简化（b）。 NOE(核的Overhauser效应）技术：与去偶法类似 （双共振，但两核空间上靠近），不仅去偶（消除 干扰），而且提高信号强度 36
34
高级图谱往往难以进行谱图解析，须经简化后以一级 图谱技术进行解析，简化方法有： ★ 加大磁场强度 （为什么要发展大磁场强度的NMR仪？） 加大磁场强度后，Δν变大，而J不变，因此Δν/J变大， 直到Δν/J ≥10时，变为一级图谱，即可解析。 ★ 去偶法，或称双照法 引入多个射频场。在进行自旋去偶中，第二个(和第三
核磁共振基本原理 2讲(2)
4. Bloch方程
核磁共振基本原理 2讲 吴季辉
射频场
H＝i2B1 cos t
B0 几十-几百MHz, B1 5-20KHz
线偏振场
核磁共振基本原理 2讲 吴季辉
射频场的分解
bH
x' H
aH
y
B＝i2B1 cost ＝B1 (icost + jsint)
+ B1 (icost - jsint)
t
t
t
dM dt
M x t
i +Mx
i t
M y t
j
+
My
j t
M z t
k
+ Mz
k t
M x i M y j M z k
t
t
t
i
j
k
+Mx t +My t Mz t
M
x
i t
+
M
y
j t
M
z
k t
M x i + M y j + M z k
M
dM dt
(
M t
)
rot
M
核磁共振基本原理 2讲
在外磁场H0作用下，磁矩为的核受到的力矩
T＝×B0
力矩T的作用将会引起角动量的改变
dI/dt＝T
因为= I, I＝ / 所以 d/dt＝(×B0)
核磁共振基本原理 2讲 吴季辉
d/dt＝(×B0)
x ( y Bz z By ) y (z Bx x Bz ) z (x By y Bx )
取H0的方向就是z轴的方向
x y B0 y x B0 z 0
磁共振序列解读
磁共振序列解读磁共振序列是指在核磁共振成像（MRI）中使用的一组特定的脉冲序列和参数。
这些序列决定了MRI图像的对比度和空间分辨率。
以下是几种常见的磁共振序列及其解读：1. T1加权序列：T1加权序列使用长TR（重复时间）和短TE（回波时间），以强调组织的长T1弛豫时间，如脂肪和液体。
在T1加权图像中，脂肪呈现为亮信号，而水和其他组织则呈现为暗信号。
这种序列适用于解剖学结构的显示。
2. T2加权序列：T2加权序列使用短TR和长TE，以强调组织的长T2弛豫时间，如液体和炎症区域。
在T2加权图像中，水和炎症区域呈现为亮信号，而脂肪和其他组织则呈现为暗信号。
这种序列有助于检测病变、水肿和炎症。
3. T2星状序列：T2星状序列是一种特殊的T2加权序列，通过使用长TE和梯度回波（GRE）得到。
它可以显示磁敏感性伪影，如金属植入物周围的信号失真。
在T2星状图像中，金属植入物周围的区域呈现为黑色信号，而其他组织则呈现为亮信号。
4. 脂肪抑制序列：脂肪抑制序列通常用于抑制脂肪信号，以提高对其他组织的对比度。
常见的脂肪抑制序列包括脂肪饱和和化学抑制。
这些序列对于检测病变中的液体或增强剂非常有用。
5. 弥散加权序列：弥散加权序列用于评估水分子在组织中的自由扩散程度。
通过使用多个不同的梯度方向和强度，可以获得弥散加权图像。
这些图像可用于评估脑卒中、肿瘤和白质疾病。
总之，磁共振序列是通过使用不同的脉冲序列和参数，以及特定的图像处理技术，来产生MRI图像的方法。
每种序列都有其特定的应用领域和解释方式，可以帮助医生准确诊断和评估疾病。
核磁共振t2谱的面积表示 -回复
核磁共振t2谱的面积表示-回复核磁共振（NMR）是一种重要的分析技术，可用于确定化合物的结构以及研究分子之间的相互作用。
在NMR谱图中，T2（自旋转弛豫时间）谱图提供了关于样品中的不同自旋所占比例的信息。
T2谱的面积表示了各自旋的占比，可以用于解释样品的物理和化学性质。
首先，我们需要了解什么是T2谱图。
在核磁共振实验中，样品会被放置在一个恒定的磁场中，然后通过施加射频脉冲来激发样品中的自旋。
当自旋释放能量返回其基态时，其释放的能量被检测并记录下来。
这个过程被称为自旋弛豫，其中T2是自旋释放能量的衰减速度，即自旋弛豫时间。
T2谱图是通过改变激发射频脉冲的强度和时间来获取的。
强度较高的脉冲将激发更多的自旋，并导致更高的谱线强度。
然而，这些谱线的强度将受到自旋之间的相互作用以及自旋与周围环境之间的相互作用的影响。
这些相互作用会导致自旋在T2时间内失去能量，从而减弱谱线的强度。
在T2谱图中，谱线的面积表示了各自旋的占比。
谱线面积的计算是通过积分峰值信号来完成的，峰值高度代表了自旋的强度，峰值宽度代表了自旋的衰减速度。
因此，通过积分峰值信号并进行归一化处理，可以得到各自旋的相对占比。
T2谱的面积信息可以提供许多关于样品的物理和化学性质的有用信息。
首先，它可以用于计算样品的自旋弛豫时间，这对于了解自旋之间的相互作用以及样品的动力学性质非常重要。
T2谱的面积还可以用于估计样品中不同自旋的浓度。
例如，在分析混合物样品时，可以通过比较谱线的面积来确定不同组分的相对含量。
此外，T2谱的面积还可以提供关于样品结构的信息。
不同类型的自旋具有不同的T2弛豫时间，并且在谱图中表现出不同的峰。
通过观察不同峰的相对面积，可以推断出样品中存在的不同自旋类型的数量和分布。
总之，T2谱的面积是了解样品中不同自旋占比的重要工具。
它可以用于计算自旋弛豫时间、估计样品中不同自旋的浓度以及推断样品的结构。
通过进一步研究T2谱的面积信息，我们可以更好地理解样品的性质和特性。
核磁共振波谱法 2
9
自旋偶合与自旋裂分
如果H 邻近没有其他质子， 共振条件为： 如果Ha邻近没有其他质子，则Ha共振条件为：
ν0 = [γ / (2π ) ](1- σ)H0 π
由公式9-6和9-8 由公式 和
邻近有H 存在， Ha邻近有Hb存在，Hb 在外磁场中有两 种自旋取向，相应产生两种自旋磁场， 种自旋取向，相应产生两种自旋磁场，对Ha 核有干扰。 核有干扰。
O CH 3 H 3C C N CH 3
O H H 3C C N H
与手性碳相连的CH2的两个氢化学不等价。 的两个氢化学不等价。 ⑷ 与手性碳相连的
H2 R1 R C C R2 R3
H 2 CH 3 R 1 C C C R2 CH 3 R 3
自旋体系的分类
核磁共振氢谱谱图分分为一级谱和高级谱（不要求） 核磁共振氢谱谱图分分为一级谱和高级谱（不要求）。 高级谱 一级谱的特征： 一级谱的特征：
22
谱Байду номын сангаас解析的步骤 (3)已知分子式，计算不饱和度 已知分子式，
2x + 2 − y Ω= 2
23
(4)利用化学位移确定各吸收峰所对应的 氢核类型
谱图解析的步骤
（5）根据重峰数、偶合常数及峰形确定基团的连接关系 根据重峰数、 利用n+1规律） n+1规律 （利用n+1规律） 结合元素分析、红外光谱、紫外光谱、质谱、 ( 6) 结合元素分析 、 红外光谱 、 紫外光谱 、 质谱、 13 C 核 磁共振谱和化学分析的数据推导化合物的结构。 磁共振谱和化学分析的数据推导化合物的结构。 (7)仔细核对个组信号的化学位移和偶合常数与推定的结 7)仔细核对个组信号的化学位移和偶合常数与推定的结 构是否相符，必要时， 构是否相符，必要时，找出类似化合物的共振谱进行 比较， 比较，进而确定化合物的结构式 。
第三章-核磁共振氢谱2化学位移电子教案
积分曲线 (integration line)
甲基与苯环质子的积分曲线高度比为 3：2
乙醚的核磁共振氢谱
CH3CH2OCH2CH3
3.4 影响化学位移的因素
氢核受到核外电子的屏蔽作用越大，峰越往高场移动， 化学位移δ值越小。
苯：7.27； 乙烯：5.25；醛氢：9－10
CH 2 CH 2
H2C
H2C
CH 2 0.30 CH 2 0.90
CH 2 1.30
CH 2 2.70
CH 2 3.81
对番烷
H
H
HH
H
H
2
.9
9H
HH
H
H
H 9.28
H
H
H
HH
18轮烯
sp3杂化原子上的质子：单键 C-C单键的σ电子产生的各向异性较小。
四、 Van der Waals效应
Hc HbHa OH a 4.68
b 2.40 c 1.10
Hc HbHO Ha a 3.92 b 3.55 c 0.88
△δHa = 0.76ppm, △δHb = 1.15ppm
Van der Waals效应 • 两核靠得很近时，带负电荷的核外电子云就会相互
碳碳叁键:直线构型，π电子云呈
圆筒型分布，形成环电流，产生 的感应磁场与外加磁场方向相反。
H质子处于屏蔽区，屏蔽效应强， 共振信号移向高场， δ减小。 δ= 1.8～3 H-C≡C-H: 1.8
＋：屏蔽区；－：去屏蔽区
sp2杂化碳原子上的质子：双键、苯环
sp
去屏蔽效应：核外电子产生的感应磁场与外加磁场 方向相同，核所感受到的实际磁场 B有效 大于外磁场。
核磁共振工作原理 (2)
核磁共振工作原理1. 概述核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance，NMR）是一种基于原子核的物理现象进行研究的方法。
它通过在强磁场中对样品进行激发和检测，获取关于样品内部结构和性质的信息。
核磁共振在医学、物理、化学、材料科学等领域具有广泛的应用。
2. 核磁共振的基本原理核磁共振的基本原理可以通过以下几个步骤来描述：2.1 原子核的自旋原子核具有自旋，类似于地球的自转。
自旋可以视为一个微小的磁偶极子，具有旋转角动量和磁矩。
2.2 空间取向量子数原子核的自旋可以沿着磁场方向取向，具有两个可能的状态：沿磁场方向的顺式取向（Spin Up）和反磁场方向的逆式取向（Spin Down）。
这两个状态分别对应不同的能量状态。
2.3 旋磁共振当样品置于强磁场中时，原子核的能级会发生分裂，形成两个能量差异很小的亚能级。
通过外加射频（Radio Frequency，RF）脉冲，可以使原子核发生能级跃迁。
这种能级跃迁称为旋磁共振（Spin Magnetic Resonance）。
在射频场的作用下，原子核从低能级跃迁到高能级，产生吸收或发射射频信号。
2.4 共振条件旋磁共振的共振条件是射频场的频率与共振频率相等。
共振频率与外部磁场强度、核自旋以及核磁矩有关。
2.5 脉冲和检测为了激发和探测样品的核磁共振信号，常使用射频脉冲和接收线圈。
外加射频脉冲可以激发样品的核磁共振信号，而接收线圈可以接收样品发出的射频信号。
3. 核磁共振成像核磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI）是核磁共振技术在医学领域的应用。
它利用原子核的旋磁共振现象，通过对射频信号的处理和图像重建，获取人体内部的结构和功能信息。
核磁共振成像的步骤包括： - 3.1 导入磁场：将患者放置在强磁场中，使患者体内的原子核取向。
- 3.2 射频脉冲激发：使用射频脉冲激发患者体内的核磁共振信号。
- 3.3 信号接收：通过接收线圈接收患者体内产生的射频信号。
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1. 有两个电负性基团靠近形成氢键的质子，分别通过共价键和氢键产 生吸电子诱导作用，造成较大的去屏蔽效应，使共振发生在低场。
2. 分子间氢键形成的程度与样品浓度、测定时的温度以及溶剂类型等 有关，因此相应的质子化学位移值不固定。
3. 在非极性溶剂中，浓度越稀，越不利于形成氢键。因此随着浓度逐 渐减小，能形成氢键的质子共振向高场移动，但分子内氢键的生成 与浓度无关。所以可以用改变浓度的办法区分这两种氢键。
单键的各向异性效应
• 碳碳单键是由碳原子的 sp3杂化轨道重叠而成的。sp3杂化轨道是非球形对称 的，所以也会产生各向异性效应。在沿着单键键轴方向的圆锥是去屏蔽区，而 键轴的四周为屏蔽区。
• 与双键、三键形成的环电流相比，单键各向异性效应弱得多，而且因为单键在 大部分情况下能自由旋转，使这一效应平均化，只有当单键旋转受阻时才能显 示出来。 • 若考虑 C1上的平伏氢（Heq）和直立氢（Hax），C1—C6键与 C1—C2键均分对它 们产生屏蔽和去屏蔽作用，两种作用相互抵销。而 C2—C3键和 C5—C6键的作 用使直立氢（Hax）处于屏蔽区，在较高场共振，而平伏氢（ Heq）处于去屏 蔽区，在较低场共振。两者的化学位移差很小，约 0.5。
二．氢谱
1. 2. 3. 4. 5. 化学位移 耦合常数 自旋体系与峰形分析 双共振 核磁共振与动力学
1. 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。 可以根据化学位移的大小来了解核所处的化学环境， 即了解有机化合物的分子结构。
各种基团中质子化学位移值的范围
影响质子化学位移的因素
诱导效应
• 邻近原子或基团的电负性大小密切相关，电负性强的原子或基团 吸电子诱导效应大，共振发生在较低场，值较大。 • 电负性基团越多，吸电子诱导效应的影响越大，相应的质子化学 位移值越大 • 电负性基团的吸电子诱导效应沿化学键延伸，相隔的化学键越多， 影响越小。
相连碳原子的杂化态
• 碳碳单键是碳原子 sp3杂化轨道重叠而成的，而碳碳双键和三
键分别是 sp2和 sp杂化轨道形成的。s电子是球形对称的，离
碳原子近，而离氢原子较远。所以杂化轨道中 s成分越多，成 键电子越靠近碳核，而离质子较远，对质子的屏蔽作用较小。 • sp3、sp2和 sp杂化轨道中的 s成分依次增加，成键电子对质子 的屏蔽作用依次减小，δ值应该依次增大。实际测得的乙烷、 乙烯和乙炔的质子δ值分别为 0.88、5.23 和 2.88。
• 在 sp3杂化体系中由于单键能自由旋转，同碳上的质子大多是磁 等价的，只有构象固定或其他特殊情况才有同碳耦合发生。 • 在 sp2杂化体系中双键不能自由旋转，同碳质子耦合是常见的。
3J与Karplus公式
3J 是两面角的函数。它们之间的关系可以用 Karplus公式表示： 3JH,H=J0cos2-C (0 90 ) 3JH,H=J180cos2-C (90 180 )
接从谱图上量得的裂分峰间距必须乘以仪器的频率才能转化为 Hz。
• 根据核之间间隔的距离常将耦合分为同碳耦合、邻碳耦合和远程耦 合三种。
2J同碳质子耦合常数
• 连接在同一碳原子上的两个磁不等价质子之间的耦合常数称为同 碳耦合常数。用2JH-H或2J 表示。 •
2J
是负值，大小变化范围较大，与结构密切相关。总体上同碳质 子耦合种类较少。
溶剂效应
• 同一化合物在不同溶剂中的化学位移会有所差别，这种由 于溶质分子受到不同溶剂影响而引起的化学位移变化称为 溶剂效应。 • 溶剂效应主要是因溶剂的各向异性效应或溶剂与溶质之间 形成氢键而产生的。
• 由于存在溶剂效应，在查阅或报道化合物的核磁共振数据 时应该注意标明测试时所用的溶剂。如果使用的是混合溶 剂，则还应说明两种溶剂的比例。
5
3
1
活泼氢的化学位移
化合物类型 醇 酚(分子内缔合) 其它酚 烯醇(分子内缔合） 羧酸
（PPM)
0.5-5.5 10.5-16 4-8 15-19 10-13 Ar-SH RSO3H
化合物类型
（PPM)
3-4 11-12 0.4-3.5 2.9-4.8 5-6.5
RNH2, R2NH ArNH2, Ar2NH, ArNHR个原子相互靠近时，由于受到范 德华力作用，电子云相互排斥，导致 原子核周围的电子云密度降低，屏蔽 减小，谱线向低场方向移动，这种效 应称为范德华效应。
Hb HO
Ha
(Hb)=3.55 ppm
(Hc)=0.88 ppm
氢键 • -OH、-NH2等基团能形成氢键。例如，醇形成的分子间 氢键和 -二酮的烯醇式形成的分子内氢键。
各向异性效应
环电流效应
环外氢受到强的去屏蔽作用: 8.9
环内H 在受到高度的屏蔽作用，: -1.8
三键的各向异性效应
三键是一个 键（ sp 杂化）和两 键组成。 sp 杂化形成线性分子，两 对 p 电子相互垂直，并同时垂直于 键轴，此时电子云呈圆柱状绕键轴 运动。炔氢正好处于屏蔽区域内， 所以在高场共振。同时炔碳是 sp 杂 化轨道， C—H 键成键电子更靠近碳， 使炔氢去屏蔽而向低场移动，两种 相反的效应共同作用使炔氢的化学 位移为 2-3 ppm。
RC=NOH
R-SH
7.4-10.2
0.9-2.5
RCONHR’, ArCONHR
RCONHAr, ArCONHAr
6-8.2
7.8-9.4
2. 自旋耦合与耦合常数
自旋耦合的产生
βα A核能级图 β
ββ αβ
αα
A核磁场强度
α
B+Δ B
B
B-Δ B
A核谱峰
影响耦合常数的因素
• 耦合起源于自旋核之间的相互干扰，耦合常数 J 的大小与外磁场强 度无关。 • 耦合是通过成键电子转递的， J 的大小与发生耦合的两个磁核之间 相隔的化学键数目有关，也与它们之间的电子云密度以及核所处的 空间相对位置等因素有关。 • • J与化学位移值一样是有机物结构解析的重要依据。 J 以频率（ Hz）为单位，而核磁共振谱图横坐标是化学位移值，直