NMR-sample
NMR实验技术
1600
1400
1200
1000
800
600
400
Hz
二、液体核磁共振谱分析对样品的要求
1、样品要求：
人们往往把注意力集中在谱仪操作上，而忽视样品准备。作为样品
提供者来说所关心的是得到一个信噪比好、分辩力高的谱图。所以， 花几分钟把样品准备好，可以节省几小时的谱仪的操作时间，同样， 处理好的纯样品可以得到可靠，准确的结构（分离手段的应用与纯 度非常重要）信息 。
一、NMR技术的起源与发展
二、液体NMR谱仪的基本结构和对样品
的要求
三、实验技术，方法,特点和选择
四、实验技术的新进展
一、NMR的起源与发展
1、原理的发现
核磁共振（NMR）现象是于1946年由美国斯坦福大学F. Bloch和哈佛大学的E. M. Purcell领导的两个研究小组分 别在水和石腊中观察到质子在静磁场里对射频（Radio Frequency,RF）辐射的共振吸收现象，即NMR现象。因此， 他们两人获得了1952年的诺贝尔物理学奖。自从1948年由 Bloch教授的几位学生参于制造NMR谱仪后，60多年来核磁 共振不仅形成为一门有完整理论的新兴学科——核磁共振 波谱学，并且各种新的实验技术不断发展，仪器不断完善， 在化学、生物、医学、药物等许多领域得到了广泛的应用。
3、样品管及样品用量:
作为一般常观实验，无论是高场谱仪还是一般谱仪对测试样品管 要求并不高（做大分子样品和微量样品除外），但样品管必需清洗干 净、无残留溶剂和杂质，以免影响测试结果。 虑样品的匀场和接收信号线形正常，另外，是送样量的要求，分了量 在300~500的样品，用样量5mg左右。测13C谱得加倍量。谱图的灵敏 度主要取决于样品的摩尔浓度。
NMR中文操作手册VnmrJ
NMR中文操作手册VnmrJ 22C目录第一章核磁共振简介1.1节核磁共振原理1.2节核磁共振仪器的组成1.3节锁场与匀场1.4节液体核磁共振样品的准备1.5节探头的调谐第二章软件使用入门2.1节Menu Bar2.2节System Tool Bar and User Tool Bar2.3节Locator2.4节Holding Pen2.5节Graphics Controls Bar2.6节Graphics Canvas2.7节Action Controls2.8节Parameter Panel2.9节Hardware Bar第三章基本1D NMR实验的设定、采样、数据处理及绘图3.1节实验前设定3.2节选择实验3.3节设定实验3.4节采集NMR信号3.5节Data处理3.6节图谱显示3.7节绘图3.8节保存与读取文件第四章基本2D NMR实验的设定、采样、数据处理及绘图4.1节二维实验介绍4.2节二维实验设定4.3节二维实验参数设定4.4节启动实验4.5节实验图谱处理4.6节互动式二维彩色谱图显示控制4.7节二维谱图列印附录A常用指令附录B Walkup使用简介第一章核磁共振的基本简介1.1节核磁共振原理中子数和质子数均为偶数的原子核，如12C、16O、32S等，其自旋量子数I＝0，是没有自旋运动的，而中子数和质子数中一为奇数，另一为偶数或二者均为奇数的原子核，其自旋量子数I≠0，具有自旋运动。
后者中I=1/2的原子核，如1H、13C、15N、19F、31P等，由于其电荷是均匀分布于原子核表面，检测到的核磁共振谱峰较窄，是核磁共振研究得最多的原子核，I等于其它整数或半整数的原子核，由于其电荷在原子核表面的分布是不均匀的，具有电四极矩，形成了特殊的弛豫机制，使谱峰加宽，给核磁共振的检测增加了难度。
作为一个带电荷的粒子，原子核的自旋运动会产生一个磁矩μ，它与原子核的自旋角动量P呈正比：µ=γP，其中γ称为旋磁比（gyromagnetic ratio），它是一个只与原子核种类有关的常数。
NMR操作规程
核磁共振实验操作规程一、测试前的准备将样品管插入转子中，然后用定深量筒控制样品管的高度。
如果样品管插入的太长，有可能会损坏探头。
二、常规1H NMR样品的测试1. 升降样品时注意气流的控制。
2. 调用测试过的标准实验的数据参数。
3. 在命令行中输入“edc” 回车，建立一个新的实验，输入name 和user。
4.“lock”回车，选择的溶剂，进行锁场，待锁场完场后，进行手动匀场。
5. 根据具体的样品，设置“ns”扫描次数，“sw”谱宽，“o1p”中心位移。
6.“getprosol”回车，调脉冲参数。
所有参数不用改动，尤其PL1（激发功率）不能修改。
7.“rga”回车，自动增益；“a”进入采样窗口；“zg”回车，开始采样。
8. 带采样完毕后，“efp”傅立叶变换, “apk” 自动相位校正;“abs”自动基线校正；（若溶剂中添加了TMS ，“serf” 自动将TMS 的化位移设置为零。
）。
9.integrate对样品数据进行积分处理，“xwpr”打印图谱。
三、常规13C NMR样品的测试1. 1-8步同上，“tr”保存数据,“efp”傅立叶变换；若可以了，“stop”，否则为继续采集状态。
2. 如果所设ns次数不够，则可以续采，方法为设置好ns后，“go”回车采样，而不将前面数据覆盖。
四、常规31P NMR样品的测试不锁场实验：（1）打开BSMS键盘，将lock变成灰色。
（2）sweep要变成灰色（即（ON-OFF）中OFF状态）。
调整探头拉杆位置后“w”调谐，调整红色的T和M杆。
注意做完31P(对应2)后调回H、C状态，并逐一对其调谐。
五、注意事项1. 晚上采样时，将样品腔的防尘盖盖上；早上换样注意开气时打开。
2. 不要带具有磁性的物质靠近磁体；3. 本台电脑数据转移请使用光盘；4. 晚上注意最好关闭氮气的总阀！。
NMR中的实验技术
NMR中的实验技术1）样品准备（比较重要）人们往往把注意力集中在谱仪操作上，而忽视样品准备。
作为样品提供者来说所关心的是得到一个信噪比好、分辩力高的谱图。
所以，花几分钟把样品准备好，可以节省几小时的谱仪的时间，同样，处理好的纯样品可以得到可靠，准确的结构（分离手段的应用后纯度非常重要）信息。
2）溶剂选择选择溶剂首先要考虑溶解性，对高场谱仪来说，能溶解几mg也就足够了，要避免溶剂峰遮盖谱峰，一般氧化试剂的氘化纯度在99.5%到99.99%，以上无论怎样纯总会出现一些未氘化的残留峰和杂质峰，尤其是溶剂中的H2O峰常常大于残留峰，如DMSO-d6，C5D5N等，要熟悉所用的氘化试剂可能出现的杂质峰对解析谱图十分重要图画出了常用氘化试剂的杂质峰。
溶解度对观察线宽影响很大，Ή谱尤为突出，常用NMR溶剂分为粘性（苯，二甲基酰胺、二甲基亚砜、吡啶、甲苯和水）和非粘性溶剂（丙酮、乙晴、氯仿和甲烷等）。
最高分辩只能在非粘性溶剂中获得。
丙酮常被用做测试分辩率和线型的溶剂。
常规NMR应用中，粘度问题不十分重要；含活泼氢溶剂妨碍样品中活泼氢观察，在无活泼氢有机溶剂中观察活泼氢，再用D2O交换确证；如用CDCL3检测2H，加D2O交换。
高、低温实验要考虑溶剂的溶点，沸点以及温度与溶解性的依赖关系。
常用高温溶剂有DMSO和DMF，常用低温溶剂是（CO3）2CO和（CD2）CL2，含芳香环溶剂，如苯和吡啶会引起化学位移观测值较大改变；最后一点，要考虑氘化试剂的价格，尽量选便宜的溶剂，D2O和CDCL3最便宜，C5D5N、CD3OD和二氧六环最贵，从NMR观点，最受欢迎的溶剂是CDCL3。
3）样品管及样品用量作为一般常观实验，无论是高场谱仪还是一般谱仪对测试样品管要求并不高（做大分子样品等例外），但样品管必需清洗干净、无残留溶剂和杂质，以免影响测试结果。
高场仪器对样品溶剂的体积要求很严格，要保证一定的体积主要是考虑样品的匀场和接收信号线形正常，另外，是送样量的要求，分了量在300~1000的样品，用样量5mg左右。
NMR基础知识简介
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2020年8月8日
磁场的作用 （对 I = ½）
• 在基态下核自旋是无序的， 彼此之间没有能量差。它们的能态是简并的:
= g h / 4p
• 由于原子核具有核磁矩，当外加一个强磁场时（Bo）, 核磁矩的取向会与外 磁场平行或反平行:
Bo
• 取向与外磁场平行核的数目总是比取向反平行的核稍多.
7
2020年8月8日
正比。 g13C = 6,728 rad / G
仅仅是 g 的原因 ， 1H 的
g1H = 26,753 rad / G
灵敏度就大约是13C的64倍
• 如果考虑同位素的天然丰度, 13C (~1%) 的灵敏度要比1H低上6400倍。
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2020年8月8日
能量和频率
• 能量与频率是相关的，我们可以作一些简单的数学变换：
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2020年8月8日
数据采集
采样快慢决定了观测的谱图的频率范围，在Bruker仪器中，采样的快慢由驻留时 间参数(DW)确定。驻留时间和谱宽间的关系由下试确定：
sw 1 2 dw
dw= 0.5ms
sw=1000 Hz
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2020年8月8日
dw= 1 ms sw=500 Hz
接收器(Receiver)
(14N, 2H, 10B) • 质量数为奇数 I = 半整数 (1H, 13C, 15N, 31P)
• 原子核的自旋态是量子化的:
• m 为磁量子数.
m = I, (I - 1), (I - 2), … , -I
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2020年8月8日
NMR背景
• 对于 1H, 13C, 15N, 31P （生物相关的核）:
wo
m
NMR操作规程莫老师整理
NMR操作手册注：该手册仅作为参考，不作为正式教材。
（主要是莫老师整理）注意事项：1.手机、可引起磁化的物品不能接近超导磁体。
2.加液氦需要专业公司添加，每次大约需要５１升。
（报警状态：＜４０％，６９％时线圈有漏出，）添加时，应等液氦有喷出时添加（形似火焰），应先将液氦灌入管道后，再插入仪器中，以免温度过高，破坏超导磁体。
液氦添加口有黄色标签；3.液氮添加注意也要在有喷出时加，防止冻伤；每周固定时间加，每次加约４０升；4.样品管的使用要小心，如果在线圈中破碎将导致很大的麻烦。
需要及时将线圈底部拆除，用丙酮浸泡。
如果样品管在线圈中旋转不畅，也需要及时反映。
5.如果程序出现异常，可将计算机程序退出，再重新进入。
硬件设置不需要重新设置。
6.由于我们的房间有一些噪音，在13C谱比较明显会出现：162.336，118.164，73.997，29.826，-14.342ppm的杂峰，请注意在作图时处理。
7.管理员应定期进行基础匀场。
这是在不spin样品的情况下进行的手动匀场。
具体做法：键入bsmsdisp，将出现BSMS Control Suite的对话框，在shim中依次点击Z、Z2、Z3，对每个都进行+-的来回调整，使得lockdisp的图线的位置最高，一般来说，在调完Z、Z2之后，调Z3将出现无论怎么调都位置下降的状况，这表明已经调好了Z方向。
对于X,Y方向也需要调整。
最后键入wsh，出现一个对话框后，键入文件名，按Write，即写入了当前的shim文件。
8.在做长时间扫描的实验时，需要进行Autoshim调整，键入bsmsdisp，将出现BSMS ControlSuite的对话框，将Autoshim中的spin的Z、Z2分布调为1和1～2，X、Y分别调为1，其他都设为0，然后进行Autoshim。
最后键入wsh，出现一个对话框后，键入文件名，按Write，即写入了当前的shim文件。
9.由于13C谱耗时长，扫描400次须耗时1小时以上，因此我们在扫描过程中可以不断地监视其信号的强度。
NMR基本操作规程
Bruker核磁共振操作规程样品准备：1.1送样人员填写送样单，通过沟通获取信息，确定溶剂和实验类型1.2配制样品1.2.1 样品毒性、腐蚀性、熔沸点和溶解度等分析根据样品的情况，采取相应程度的防护措施1.2.2样品溶解根据送样单要求，在样品管中加入适量样品，注入合适氘代溶剂使之完全溶解，用吹风机适当加热，去除溶液中气泡仪器工作环境确认2.1 UPS正常2.2 启动压缩机气泵2.3 检查实验室温度和温度是否正常(空调和除湿机是否工作正常)仪器准备3.1系统登陆输入合法的授权用户和密码，登陆windows系统3.2 工作界面双击桌面上Xwin-nmr进入谱仪工作软件界面3.3 仪器正常检查检查机柜、前放和磁体是否运行正常，探头是否符合当前测试要求。
接线是否合理。
放样4.1 使用量规，将样品管插入合适高度，保证样品在线圈中处于中心位置4.2开启控制板，按lift，待进样口有明显气流出来，保持转子和样品管垂直，放入出气口4.3 再次按lift按钮，将样品送入探头合适位置建立新实验文件5.1在命令行中输入edc, 给出实验名称（Name）、实验号( Expno)以及处理号(procno)，并确定5.2 产生新的空白实验文档根据实验要求选择合适的脉冲序列（pulprog）以及实验参数。
注意：实验中的d1, p[数字], pl[数字]的选择，确保实验所用脉冲功率和宽度在仪器允许范围，避免对仪器造成不可恢复的损坏。
锁场和匀场6.1锁场输入lock，选择合适的溶剂并确保已经锁定6.2 匀场调整控制板上各个方向的按钮，确保锁水平最高；按standby结束匀场调谐7.1在命令行中输入wobb, 输入a进入采样窗口状态7.2 根据工作界面下显示的原子类型，在探头下找到相应的旋钮，调节tune和match使V 形线的最低处处于共振频率上（虚线位置）（也可关注前放即前放中无红灯出现）7.3 结束调谐输入stop,结束调谐开始采样8.1 参数检查输入ased，重新检查5.2中所产生的文件中的各个参数，确保脉冲序列，脉冲强度和宽度等参数合适无误。
NMR基础知识介绍
NMR基础知识介绍NMR（核磁共振）是一种基于原子核的磁性性质进行分析的非常重要的技术。
它能够提供有关分子结构、化学环境、动力学和相互作用等方面的信息。
本文将介绍NMR的基础知识。
首先，了解什么是核磁共振很重要。
核磁共振是原子核固有的属性，当原子核中有未配对的核子时，它会在外部磁场的作用下产生自旋磁矩。
当这些原子核处于外部磁场中时，它们会以不同的能级分布方式依据其自旋状态。
核磁共振技术利用这些特性来研究样品中的原子核。
NMR的基本原理是基于核磁共振的共振现象。
当一定频率的电磁波通过样品时，只有在特定频率时，能够与样品中的原子核产生共振。
这个频率被称为拉莫尔频率。
当原子核共振时，它会从一个自旋状态跃迁到另一个自旋状态，吸收能量。
通过测量吸收能量，我们可以获得关于样品中原子核的信息。
在NMR实验中，我们用术语“化学位移”来描述化学环境对原子核共振频率的影响。
化学位移是一个无量纲量，通过与参考标准（通常为TMS）的比较来确定。
通过测量化学位移，可以确定不同原子的化学结构信息。
除了化学位移，J耦合也是NMR中常见的现象。
J耦合是指两个不同原子核之间的自旋相互作用。
这种相互作用可以提供关于化学结构和空间分布的重要信息。
通过分析J耦合常数，可以确定分子中的连接关系和官能团。
在NMR实验中，我们还常常使用“弛豫时间”来描述分子中核自旋状态的恢复速率。
共有两种类型的弛豫时间：横向弛豫时间（T2）和纵向弛豫时间（T1）。
横向弛豫时间指的是核自旋状态从高能级返回基态的恢复速率，而纵向弛豫时间指的是核自旋状态从基态恢复到高能级的速率。
在NMR实验中，可以使用不同的谱图来描述不同原子核信号。
最常用的是1H-NMR谱图，它提供了关于氢原子的信息。
此外，还有13C-NMR谱图、31P-NMR谱图等，它们可以提供关于碳和磷等原子核的信息。
最后，NMR技术在化学领域有许多应用。
它在有机化学中是一种非常强大的工具，可以用于确定化合物的结构、化学动力学和反应机理等方面。
核磁NMR分析方法(研究生课件)
13
•核磁共振硅谱（ SiNMR）
29
1.3 NMR分析方法的特点
优点： •分析物质的精细结构；
•应用非常广泛；
•不破坏样品。
缺点：
•定量分析误差大； •灵敏度低，需要的样品较多； •难以分析多组分混合物
1.4 NMR的主要应用
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 医学诊断
共振频率b 100 25.144 94.08 94.08 19.865 40.481
检测灵敏度c 1 1.76x10-4 0.83 0.83 3.69x10-4 0.0663
a
磁旋比的单位是107弧度/特斯拉/秒； b 共振频率以1H频率为100MHz作参考； c 检测灵敏度以1H为1作为参考，并考虑了同位素的天然丰度。
1.1 NMR分析方法的发展
Otto Stern 1943年物理奖 发现了质子的磁矩
Isidor Isaac Rabi 1944年物理奖 用共振方法记录原子 核磁特性
Felix Bloch 1952年物理奖 精确地测量了核磁矩并 发现了核磁共振现象
Edward Mills Purcell
1952年物理奖 精确地测量了核磁矩并发 现了核磁共振现象
核磁共振波谱解析的主要参数
核磁共振波谱解析的主要参数核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance, NMR）波谱是一种高分辨无损的分析技术，广泛应用于化学、生物化学、药学、材料科学等领域。
核磁共振波谱解析的主要参数包括信号强度、化学位移、偶合常数、弛豫时间以及分辨率等。
下面将对这些参数进行详细介绍。
1. 信号强度（Signal Intensity）：信号强度反映了溶液中特定核的相对丰度或浓度。
在NMR波谱中，信号强度通常用积分面积或峰高度表示。
2. 化学位移（Chemical Shift）：化学位移是核磁共振波峰在频率轴上的位置。
它是相对于参考物质（通常是四氢呋喃或二甲基硫醚）定义的，并且与共振核周围的电子环境有关。
化学位移通常以δ值表示，以部分百万分之一（ppm）为单位。
3. 偶合常数（Coupling Constant）：偶合常数是描述磁共振核之间相互作用的参数。
它反映了不同核自旋之间的耦合程度。
在NMR波谱中，可以通过峰间的分裂模式来确定偶合常数。
4. 弛豫时间（Relaxation Time）：弛豫时间是核磁共振过程中，自旋系统从高能态向低能态返回的速度。
主要有纵向弛豫时间（T1）和横向弛豫时间（T2）两个参数。
T1反映了自旋系统恢复到热平衡所需的时间，而T2则是自旋之间能量转移和相干性的衰减时间。
5. 分辨率（Resolution）：分辨率是指NMR波谱中两个峰之间的最小频率差。
它取决于核磁共振仪的仪器分辨率和样品的纯度。
较高的分辨率意味着可以分辨更多的峰并提供更多的结构信息。
除了以上主要参数外，还有一些其他与NMR波谱解析相关的参数：6. 强度归一化（Normalization）：强度归一化用于将不同波峰的信号强度标准化，以便比较不同实验的结果。
7. 脉冲宽度（Pulse Width）：脉冲宽度是指核磁共振仪在激发和检测过程中所施加的射频脉冲的宽度。
脉冲宽度的选择将影响到信号的强度和分辨率。
NMR中常用的英文缩写和中文名称
NMR中常用的英文缩写和中文名称1、APT Attached Proton Test2、质子连接实验ASIS Aromatic Solvent Induced Shift 芳香溶剂诱导位移3、BBDR Broad Band Double Resonance 宽带双共振4、BIRD Bilinear Rotation Decoupling 双线性旋转去偶（脉冲）5、COLOC Correlated Spectroscopy for Long Range Coupling 远程偶合相关谱6、COSY ( Homonuclear chemical shift ) COrrelation SpectroscopY （同核化学位移）相关谱7、CP Cross Polarization 交叉极化8、CP/MAS Cross Polarization / Magic Angle Spinning 交叉极化魔角自旋9、CSA Chemical Shift Anisotropy 化学位移各向异性10、CSCM Chemical Shift Correlation Map 化学位移相关图11、CW continuous wave 连续波12、DD Dipole-Dipole 偶极-偶极13、DECSY Double-quantum Echo Correlated Spectroscopy 双量子回波相关谱14、DEPT Distortionless Enhancement by Polarization Transfer 无畸变极化转移增强15、2DFTS two Dimensional FT Spectroscopy 二维傅立叶变换谱16、DNMR Dynamic NMR 动态NMR17、DNP Dynamic Nuclear Polarization 动态核极化18、DQ(C) Double Quantum (Coherence) 双量子（相干）19、DQD Digital Quadrature Detection 数字正交检测20、DQF Double Quantum Filter 双量子滤波DQF-COSY21、Double Quantum Filtered COSY 双量子滤波COSY22、DRDS Double Resonance Difference Spectroscopy 双共振差谱23、EXSY Exchange Spectroscopy 交换谱24、FFT Fast Fourier Transformation 快速傅立叶变换25、FID Free Induction Decay 自由诱导衰减26、H,C-COSY 1H,13C chemical-shift COrrelation SpectroscopY 1H,13C化学位移相关谱27、H,X-COSY 1H,X-nucleus chemical-shift COrrelation SpectroscopY 1H,X-核化学位移相关谱28、HETCOR Heteronuclear Correlation Spectroscopy 异核相关谱29、HMBC Heteronuclear Multiple-Bond Correlation 异核多键相关30、HMQC Heteronuclear Multiple Quantum Coherence 异核多量子相干31、HOESY Heteronuclear Overhauser Effect Spectroscopy 异核Overhause效应谱32、HOHAHA Homonuclear Hartmann-Hahn spectroscopy 同核Hartmann-Hahn 谱33、HR High Resolution 高分辨34、HSQC Heteronuclear Single Quantum Coherence 异核单量子相干35、INADEQUATE Incredible Natural Abundance Double Quantum Transfer Experiment 稀核双量子转移实验（简称双量子实验，或双量子谱）36、INDOR Internuclear Double Resonance 核间双共振37、INEPT Insensitive Nuclei Enhanced by Polarization 非灵敏核极化转移增强38、INVERSE H,X correlation via 1H detection 检测1H的H,X核相关39、IR Inversion-Recovery 反（翻）转回复40、JRES J-resolved spectroscopy J-分解谱41、LIS Lanthanide (chemical shift reagent ) Induced Shift 镧系（化学位移试剂）诱导位移42、LSR Lanthanide Shift Reagent 镧系位移试剂43、MAS Magic-Angle Spinning 魔角自旋44、MQ(C) Multiple-Quantum ( Coherence ) 多量子（相干）45、MQF Multiple-Quantum Filter 多量子滤波46、MQMAS Multiple-Quantum Magic-Angle Spinning 多量子魔角自旋47、MQS Multi Quantum Spectroscopy 多量子谱48、NMR Nuclear Magnetic Resonance 核磁共振49、NOE Nuclear Overhauser Effect 核Overhauser效应（NOE）50、NOESY Nuclear Overhauser Effect Spectroscopy 二维NOE谱51、NQR Nuclear Quadrupole Resonance 核四极共振52、PFG Pulsed Gradient Field 脉冲梯度场53、PGSE Pulsed Gradient Spin Echo 脉冲梯度自旋回波54、PRFT Partially Relaxed Fourier Transform 部分弛豫傅立叶变换55、PSD Phase-sensitive Detection 相敏检测56、PW Pulse Width 脉宽57、RCT Relayed Coherence Transfer 接力相干转移58、MRECSY Multistep Relayed Coherence Spectroscopy 多步接力相干谱59、REDOR Rotational Echo Double Resonance 旋转回波双共振60、RELAY Relayed Correlation Spectroscopy 接力相关谱61、RF Radio Frequency 射频62、ROESY Rotating Frame Overhauser Effect Spectroscopy 旋转坐标系NOE谱63、ROTO ROESY-TOCSY Relay ROESY-TOCSY 接力谱64、SC Scalar Coupling 标量偶合65、SDDS Spin Decoupling Difference Spectroscopy 自旋去偶差谱66、SE Spin Echo 自旋回波67、SECSY Spin-Echo Correlated Spectroscopy 自旋回波相关谱68、SEDOR Spin Echo Double Resonance 自旋回波双共振69、SEFT Spin-Echo Fourier Transform Spectroscopy (with J modulation) （J-调制）自旋回波傅立叶变换谱70、SELINCOR Selective Inverse Correlation 选择性反相关71、SELINQUATE Selective INADEQUATE 选择性双量子（实验）72、SFORD Single Frequency Off-Resonance Decoupling 单频偏共振去偶73、SNR or S/N Signal-to-noise Ratio 信 / 燥比74、SQF Single-Quantum Filter 单量子滤波75、SR Saturation-Recovery 饱和恢复76、TCF Time Correlation Function 时间相关涵数77、TOCSY Total Correlation Spectroscopy 全（总）相关谱78、TORO TOCSY-ROESY Relay TOCSY-ROESY 接力79、TQF Triple-Quantum Filter 三量子滤波80、WALTZ-16 A broadband decoupling sequence 宽带去偶序列81、WATERGATE Water suppression pulse sequence 水峰压制脉冲序列82、WEFT Water Eliminated Fourier Transform 水峰消除傅立叶变换83、ZQ(C) Zero-Quantum (Coherence) 零量子相干84、ZQF Zero-Quantum Filter 零量子滤波85、T1 Longitudinal (spin-lattice) relaxation time for MZ 纵向（自旋-晶格）弛豫时间86、T2 Transverse (spin-spin) relaxation time for Mxy 横向（自旋-自旋）弛豫时间87、tm mixing time 混合时间88、τc rotational correlation time 旋转相关时间。
核磁共振(NMR)
驰豫：低能级核向高能级跃迁,高能态必须放 出能量回到低能态，使低能态核始终维持 优势。非辐射到低能态的过程称为驰豫。
一个体系通过驰豫过程达到平衡状态
的半衰期需要一定时间，用T1表示，T1越小， 这种驰豫效率越高。
• 2 、 因 为 Si 的 电 负 性 （ 1.9 ） 小 于 碳 的 电 负 性 （2.6），TMS质子处于高电子密度区，产生较大 的屏蔽效应，其质子信号比产生一般质子信号所 需磁强度均大，处于最高场，因此，不干扰样品 信号。
• 3、TMS是烷烃，化学性质不活泼，与样品无作用。 • 4、TMS易溶于有机溶剂 • 5、沸点低（27℃），易于回收样品。
合物结构测定的基本原理
• 6. 了解脉冲傅立叶变换核磁共振测定方法的原理 • 7. 了解1H-NMR及13C-NMR的测定条件以及简化图谱
的方法，并能综合应用图谱提供的各种信息初步判 断化合物的正确结构
主要内容
• 1. 核磁共振原理 • 2. 核磁共振仪器 • 3. 氢核磁共振（1H-NMR） • 碳核磁共振（13C-NMR） •
1.原子核的自旋
氢原子核的自旋会沿着它的自转轴产生一个 微小的磁场，它本身就好象一个小磁铁。
Nuclear magnetic dipole moment caused by spinning nucleus
+
Direction of Spin of hydrogen
nucleus
1.原子核的自旋
• 如要B的0为频2率.3是5T1,010HM发H生z,而核1磁3C共是振25所M需Hz.
3.内标（基准物质）的选择
NMR各种谱图PPT课件
基本 2D 操作 (cosy,noesy,hsqc,hmbc) 进阶操作: 杂核/变温/特殊 2D/T1/其它
正确的解谱步骤 各种 NMR 检测谱图
实验室规定: 门禁/收费 培训: 各种操作/参数
基本/特色谱图介绍 谱图处理: 谱仪/商用软件
管理员提供服务: 标准匀场/标准锁场/标准谱图/参数
各种标准管
6
CDCl3
正确的解谱步骤: 氢谱 / 碳谱 5 min
O
H OCH2CH3
H
CH3
结构, 分子式, 理论峰数 积分 (四舍五入), 初评信号峰 标注 abc / 123 (右到左) (活泼氢另给) 结构归属, 溶剂/未知峰标明 样品名/日期, 给 comment
NMR各种谱图介绍
15 min
NMR 解谱
He Hd
O ca
OCH2CH3
CH3 b
pw = 6.4 mix = 0.7 选择照射甲基 b
ed b
照射 b, 发现主要 d 增强 (0.51 %), 表示 b-d 较接近 确认: d, e 的化学位移归属
gHSQC H-C 近程相关
H
4
O
5
6
31
OCH2CH3
(Single Q uantum Correlation)
OCH2CH3
Hd
CH3 b
ed
c
ba
a
He Hd
b
O
ca
OCH2CH3
CH3 b
c
pw = 6.4 nt = 8 ni = 64
d e
相关峰:
a-c; d-e b-d (allylic
H),
b-e
(allylic
核磁共振测定蛋白质结构的流程
核磁共振测定蛋白质结构的流程英文回答：Nuclear Magnetic Resonance (NMR) is a powerful technique used to determine the structure of proteins. The process involves several steps, including sample preparation, data acquisition, and data analysis.Firstly, sample preparation is crucial in NMR experiments. The protein of interest needs to be purified and prepared in a suitable solvent, such as water or a mixture of water and organic solvents. The sample should be highly concentrated to ensure a strong NMR signal.Once the sample is prepared, it is loaded into an NMR spectrometer. The spectrometer consists of a strong magnet and radiofrequency coils. The magnet aligns the nuclear spins of the protein, while the coils generate radiofrequency pulses to excite and detect the spins.Data acquisition is the next step in the NMR process. The spectrometer applies a series of radiofrequency pulsesto the sample, causing the nuclear spins to precess. The precession generates a signal that is recorded by the spectrometer. By varying the parameters of the radiofrequency pulses, such as the frequency and duration, different types of NMR experiments can be performed toobtain specific structural information.After data acquisition, the recorded NMR signals needto be analyzed. This involves processing the raw data to extract meaningful information about the protein structure. Various software tools are available for this purpose,which can perform tasks such as Fourier transformation,peak picking, and spectral assignment.Once the data is processed, the next step is tointerpret the NMR spectra to obtain structural information. This can be done by comparing the experimental spectra with theoretical spectra generated from known protein structures. By matching peaks and analyzing the chemical shifts, coupling constants, and relaxation data, the three-dimensional structure of the protein can be determined.It is important to note that NMR is often used in combination with other structural biology techniques, such as X-ray crystallography and electron microscopy, to obtain a more comprehensive understanding of protein structure and function.In conclusion, the process of using NMR to determine protein structure involves sample preparation, data acquisition, and data analysis. Through careful experimental design and interpretation of NMR spectra, valuable structural information can be obtained, contributing to our understanding of protein function and potentially leading to the development of new drugs.中文回答：核磁共振（NMR）是一种用于测定蛋白质结构的强大技术。
核磁共振光谱NMR光谱
弛豫可分为纵向弛豫和横向弛豫。
32
纵向弛豫：
处于高能级的核将其能量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。又称自旋
-晶格弛豫。
其半衰期用T1表示
横向弛豫： 当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。又称自旋-自旋弛豫。
N NH i N NL
j
E
h
e kT e kT
通 过 计 算 ， 在 常 温 下 ， 1H 处 于 B0 为 2.3488T的磁场中，处于低能级的1H 核数目仅比高能级的核数目多出百万 分之十六！
会造成什么后果？
27
随实验进行，低能级核越来越少，最后高、低能级上的 核数目相等--------饱和-----从低到高与从高到低能级的 跃迁的数目相同---体系净吸收为0-----共振信号消失！
问世，NMR开始广泛应用
4
第二阶段 70年代：Fourier Transform的应用
13C-NMR技术（碳骨架） （GC，TLC，HPLC技术的发展） 第三阶段 80年代：Two-dimensional (2D) NMR诞生 （COSY，碳骨架连接顺序，非键原 子间距离，生物大分子结构，……）
5
这个过程称之弛豫过程(Relaxation),即 高能态的核以非辐射的形式放出能量回到 低能态重建Boltzmann分布。
30
两种弛豫过程：
N
h
Relaxation
N+
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谱线宽度
据Heisenberg测不准原理，激发能量E与体系处于激发态的平均时 间(寿命)成反比，与谱线变宽成正比，即：
核磁数据处理方法
核磁数据处理方法一、引言核磁共振（NMR）是一种重要的物理现象，广泛应用于化学、生物、医学等领域。
核磁共振技术通过对样品中的核自旋进行激发和探测，获取样品的结构和性质信息。
在核磁共振实验中，数据处理是不可或缺的一步，它能够对原始数据进行噪声滤除、谱线拟合、峰识别等操作，从而提取有用的信息。
二、数据处理方法1. 数据预处理数据预处理是核磁数据处理的第一步，旨在去除噪声、消除基线偏移等。
常用的数据预处理方法包括：- 噪声滤波：采用滑动平均、高斯滤波等方法，平滑数据曲线，降低噪声的影响。
- 基线校正：通过拟合基线曲线，将基线偏移的影响消除，使得谱线更加清晰。
2. 谱线拟合谱线拟合是核磁数据处理的关键步骤，它能够从复杂的谱线中提取出有用的信息。
常用的谱线拟合方法包括：- 高斯拟合：将谱线拟合为高斯函数，通过调整高斯函数的参数，使得拟合曲线与实际数据吻合度最高。
- 洛伦兹拟合：将谱线拟合为洛伦兹函数，通过调整洛伦兹函数的参数，使得拟合曲线与实际数据吻合度最高。
- Voigt拟合：将谱线拟合为Voigt函数，它是高斯函数和洛伦兹函数的卷积，能够更好地拟合复杂的谱线。
3. 峰识别峰识别是核磁数据处理的重要环节，它能够确定谱线中的峰位、峰面积等参数。
常用的峰识别方法包括：- 阈值法：通过设置一个阈值，将超过阈值的数据点认定为峰位，从而实现峰识别。
- 导数法：通过计算谱线的导数，找到导数为零的点，即为峰位。
- 滑动窗口法：将一个固定大小的窗口在谱线上滑动，找到窗口内的最大值，即为峰位。
4. 数据分析数据分析是核磁数据处理的最终目标，它能够从处理后的数据中提取出有用的化学或生物信息。
常用的数据分析方法包括：- 化学位移分析：通过对峰位的分析，确定样品中不同核自旋的化学位移，从而推断样品的结构和组成。
- 峰面积分析：通过对峰面积的分析，确定样品中不同核自旋的相对含量，从而推断样品的组成比例。
- 峰形分析：通过对峰形的分析，确定样品中不同核自旋的环境和相互作用情况，从而推断样品的性质和结构。
H谱NMR检测方式
H谱NMR检测技术的应用分布在化工、环境、石化、制药、食品和饮料等行业的研发与质量控制领域，满足了生物医学、蛋白质组学和代谢组学等方面的研究和临床需求。
下面我们就一起来学习一下它的检测方式。
H谱NMR检测方式有如下几个步骤：1、试样的制备试样通常是液体或溶于溶剂的固体，可能需要在分析前进行脱气和除去颗粒。
2、试样的导入一个装有试样的薄壁玻璃小瓶被放置在电子线圈或谐振器内，依次安放在NMR波谱仪中心的强磁体内。
磁体使试样内易受影响的原子核与其磁场相一致，从而使它们保持一致的静止排列。
NMR特别适用于质子和（或）中子数为奇数的核，例如，1H。
这些核具有内在的磁矩和角动量，共同使其具备所谓的“自旋”特性。
足够强的磁体能使这些核将其自旋与磁场相一致。
3、数据的采集谐振线圈以正确的频率释放出一个或多个射频脉冲以扰动特定的核，然后当核在所谓的自由感应衰变（FID）过程中通过“弛豫”返回其静止排列时，检测核所释放的能量。
由于FID信号相对于背景噪声通常非常小，所以通常要对多个信号进行平均处化理。
然后，通过傅立叶变换将该信号转换成NMR波谱，显示出核反应的频率。
4、数据的解读对于某个给定同位素的表征清晰的反应频率差异，能揭示出邻近电子的电磁影响（“化学位移”）。
波峰分裂成两个或多个亚峰表示相邻核的磁影响（“自旋耦合”）。
定制的射频脉冲序列可梳理出试样的具体细节，有时会探测多核。
先进的软件可以简化分析和解读，并使数据的采集、分析和报告的许多方面实现自动化。
上海博焱检测技术服务有限公司专业提供NMR核磁，高温核磁，GPC分子量，XRD，TGA, DSC，SEM,TEM，GC-MS,LC-MS等各种大型仪器测试。
为广大高校，企业，研究所提供一站式检测服务，得到了广泛的赞誉和认可。
8_1_nmr_sample_prep FT-NMR 样品制备指南
警示：这些材料所叙述的实验可能是危险的，因此需要高标准的安全训练、特殊的设备和装置，并在合适的人员监管下才能进行。
对于履行这样的安全程序和措施，你负有全部的责任和义务，并独自承担其风险。
对于所提供的任何材料的内容或其执行情况， MIT 将不负任何责任和义务，不承担任何风险。
法律提示7.1. FT-NMR试样制备指南综述：一个好的1H NMR样品约含有10mg左右化合物。
样品溶液中不应存在固体或顺磁性的杂质。
氘代NMR溶剂中不能含有水分，测得的NMR谱图中不应出现溶剂峰。
参考资料：Zubrick第95页的内容对你很有帮助，但是你还必需遵守该指南中的详细说明。
另外，请记住：我们不可能一直在波谱仪上进行操作，因此，获得谱图后先继续实验，不要讨论。
NMR溶剂：典型的氘代溶剂有氘代氯仿(CDCl3)，重水(D2O)，氘代苯(C6D6)，氘代丙酮(CD3C(O)CD3)，氘代乙腈(CD3CN)和氘代四氢呋喃(C4D8O)。
氘代氯仿是至今最为常用的溶剂，将在5.301中被指定使用。
本课程中使用的CDCl3由助教准备。
将来你买到瓶装CDCl3时，需要你自己事先准备。
在CDCl3可用作NMR熔剂之前，必须完成三个重要的步骤：一、在CDCl3中加入数滴标准物TMS（四甲基硅烷）；二、加入经活化的4Å活性分子筛脱水，确保溶剂中没有剩余的水；三、必要的话，加入无水K2CO3颗粒（一种弱碱），以中和CDCl3和分子筛带来的酸性。
在5.301中，我们使用的CDCl3已经经过分子筛的处理，并已经加了TMS，由于我们不会用到对酸敏感的物质，所以没有加入K2CO3。
（注意：不要让水进入氯仿，尽量缩短盛氯仿的瓶子敞开的时间。
只要瓶子敞开，空气中的水就会溶进NMR溶剂中。
）在准备试样之前：1)检查NMR样品池中的深度测量器，确定所需样品的最低高度。
2)做一次标准测试，以确定你的待测样品中含有足够的溶剂。
（提示：将NMR管放在10mL的量筒中，在量筒的外面用记号笔在最低检测高度处做上标记。
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c) C7H16O3-C6H16O2=CH
d) δ 5.3CH上氢吸收峰，低场与电负性基团相连 上氢吸收峰， 上氢吸收峰
O CH 2CH 3
正确结构： 正确结构： HC O CH 2CH 3
O CH 2CH 3
谱图解析与结构确定(3) 谱图解析与结构确定(3)
化合物 C10H12O2，推断结构 ，
7-8芳环上氢，四个峰对位取代 芳环上氢， 芳环上氢 δ 9.87—醛基上上氢，低场 醛基上上氢 醛基上上氢，低场δ δ 9.87—醛基上上氢 醛基上上氢 醛基上 3.87CH3峰，低场与电负性O ，低场 C H CH3O—； ； δ 3.87CH3峰，低场 O 与电负性基团相连 正确结构： 正确结构：
二、谱图解析
1. 谱图解析（1） 谱图解析（ ）
6个质子处 于完全相同 的化学环境， 单峰。 没有直接与 吸电子基团 （或元素） 相连，在高 场出现。
谱图解析（ 2 ） 谱图解析（
质子a与质子b 所处的化学环境不 同，两个单峰。 单峰：没有相邻碳 原子（或相邻碳原 子无质子） 质子b直接与吸电子元素相连，产生去屏蔽效应，峰在低 场（相对与质子a ）出现。 质子b也受其影响，峰也向低场位移。
a O b CH 2 C O CH 2 CH 3 a CH 2
哪个正确?
A
正确：B
O O b C CH 2 CH 3 B
为什么?
谱图解析与结构确定(4) 谱图解析与结构确定(4)
化合物 C8H8O2，推断其结构 ，
10
9
8
7
6
5
4
3
结构确定(4) 结构确定(4)
化合物 C8H8O2， ， u=1+8+1/2(-8)=5
谱图解析（ 3 ） 谱图解析（
裂分与位移
谱图解析（ 4 ） 谱图解析（
苯环上的质子在低场出现。为什么？ 苯环上的质子在低场出现。为什么？ 为什么1H比6H的化学位移大？ 为什么 比 的化学位移大？ 的化学位移大
对比
2. 谱图解析与结构确定(1) 谱图解析与结构确定(1) 化合物 C10H12O2 2 2 5 3
8
7
6
5
4ห้องสมุดไป่ตู้
3
2
1
0
谱图解析与结构确定(1) 谱图解析与结构确定(1)
u=1+10+1/2(-12)=5
δ 3.0和δ 4.30三重峰和三重峰 和 三重峰和三重峰 O—CH2CH2—相互偶合峰 相互偶合峰 δ 2.1单峰三个氢，—CH3峰 单峰三个氢， 单峰三个氢 结构中有氧原子，可能具有： 结构中有氧原子，可能具有： δ 7.3芳环上氢，单峰烷基单取代 芳环上氢， 芳环上氢 O C CH3
δ7.3 δ2.3 δ 5.21 5H 2H 2H 3H δ1.2
结构确定(3) 结构确定(3)
化合物 C10H12O2， ， u=1+10+1/2(-12)=5 a) δ 2.32和δ 1.2—CH2CH3相互偶合峰 和 b) δ 7.3芳环上氢，单峰烷基单取代 芳环上氢， 芳环上氢 c) δ 5.21—CH2上氢，低场与电负性基团相连 上氢，
正确结构： 正确结构：
O 2 O C δ3.0 δ 4.30 a b CH 2 CH
c CH 3 δ2.1
谱图解析与结构确定(2) 谱图解析与结构确定(2)
C7H16O3，推断其结构 ，
9
δ 3.38 δ 5.30 1 6
δ 1.37
结构确定(2) 结构确定(2)
C7H16O3， u=1+7+1/2(-16)=0 ， a) δ3.38和δ 1.37 四重峰和三重峰 和 —CH2CH3相互偶合峰 b) δ 3.38含有 含有—O—CH2结构 含有 结构中有三个氧原子，可能具有(—O—CH2)3 结构中有三个氧原子，可能具有
一、谱图中化合物的结构信息
（1）峰的数目：标志分子中磁不等性质子的种类，多少种； 多少种； （2）峰的强度(面积)：每类质子的数目(相对)，多少个； 多少个； （3）峰的位移(δ )：每类质子所处的化学环境，化合物中位置； 化合物中位置； （4）峰的裂分数：相邻碳原子上质子数； 相邻碳原子上质子数； （5）偶合常数(J)：确定化合物构型。 不足之处： 不足之处： 仅能确定质子（氢谱）。
H 3C O
C H
三、联合谱图解析
（1）C6H12O
1700cm-1, C=0, 醛,酮 <3000 cm-1, -C-H 饱和烃
两种质子 1：3或3：9 -CH3 ：-C(CH3)9 无裂分，无相邻质子
谱图解析 （2）C8H14O4
1700cm-1, C=0, 醛,酮，排除羧酸， 酮 排除羧酸， 醇，酚 <3000 cm-1, -C-H 饱和烃， 饱和烃，无芳环 1．三种质子 4：4：６ ． ： ： 裂分，有相邻质子； ２．裂分，有相邻质子； 裂分为3, ３． δ=1.3(6H) 两个 CH3 裂分为 相邻C有 相邻 有2H; CH3-CH24. δ=2.5(4H) ,单峰 单峰, 单峰 CO-CH2CH2-CO5. δ=4.1(4H) 低场 吸电子 低场(吸电子 吸电子), 两个 -O-CH2-