核磁共振(NMR)培训课件
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核磁共振氢谱及碳谱(NMR)PPT课件
核磁共振氢谱及碳谱
13C 谱
碳谱的特点
13C谱测定的困难：
1. 天然丰度低：~1.1%; 而 1H: 99.98%
2. 相 对 灵 敏 度 低 : gCgH/4, 因 此 其 相 对 灵 敏 度 为 (gC/gH)3=0.016。
3. 再考虑到弛豫等因素，总体来讲，13C的灵敏度要比 1H低约6000倍。
1Ｈ耦合的碳谱无法解释，因为往往会重叠在一起 。
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3
碳谱的特点
3. 由于碳谱的化学位移范围很大，在较为复杂的分子中， 1Ｈ耦合的碳谱无法解释，因为往往会重叠在一起 。 因此实际上我们通常使用的13C谱是质子去耦谱。
ppt精选版
4
碳谱的特点
13C谱的优点：
1. C构成化合物的骨架，因而C谱能够提供结构鉴定的 重要信息
160 140 120 100 90 80 70 60 50 40 30 ppm
• 对C而言，C=1.988，即C的信号强度最大可达到原来
的3倍，再加上谱线有几条合并成1条，总的强度增加
就更大。
ppt精选版
32
1H去耦脉冲序列
x
y
I
x
S
y, -y b
y
ppt精选版
Deco up le
33
1H去耦脉冲序列
小，|p|减小，dC减小。
• 如电子体系：电子密度r与dC有一个线性关
系
dC = 160r + 287.5 (ppm)
即电子密度r越大，化学位移越小
ppt精选版
11
烷烃中C的化学位移
• 取代基电负性对化学位移的影响
a. 取代基电负性越大，相邻的a-C原子越往低场移，
13C 谱
碳谱的特点
13C谱测定的困难：
1. 天然丰度低：~1.1%; 而 1H: 99.98%
2. 相 对 灵 敏 度 低 : gCgH/4, 因 此 其 相 对 灵 敏 度 为 (gC/gH)3=0.016。
3. 再考虑到弛豫等因素，总体来讲，13C的灵敏度要比 1H低约6000倍。
1Ｈ耦合的碳谱无法解释，因为往往会重叠在一起 。
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3
碳谱的特点
3. 由于碳谱的化学位移范围很大，在较为复杂的分子中， 1Ｈ耦合的碳谱无法解释，因为往往会重叠在一起 。 因此实际上我们通常使用的13C谱是质子去耦谱。
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4
碳谱的特点
13C谱的优点：
1. C构成化合物的骨架，因而C谱能够提供结构鉴定的 重要信息
160 140 120 100 90 80 70 60 50 40 30 ppm
• 对C而言，C=1.988，即C的信号强度最大可达到原来
的3倍，再加上谱线有几条合并成1条，总的强度增加
就更大。
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32
1H去耦脉冲序列
x
y
I
x
S
y, -y b
y
ppt精选版
Deco up le
33
1H去耦脉冲序列
小，|p|减小，dC减小。
• 如电子体系：电子密度r与dC有一个线性关
系
dC = 160r + 287.5 (ppm)
即电子密度r越大，化学位移越小
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11
烷烃中C的化学位移
• 取代基电负性对化学位移的影响
a. 取代基电负性越大，相邻的a-C原子越往低场移，
核磁共振(nmr)ppt课件
影响化学位移的因素很多，主要有： a.诱导效应 化学位移是由核外电子屏蔽作用引起的， 因此任何影响核外电子密度的因素均会影响 化学位移． 电负性大的取代基（如卤素，硝基，氨基， 羰基，羧基等）的诱导效应均会降低核外电子 的密度从而起了去屏蔽作用，产生的与外磁场 方向相反的诱导磁场强度（B诱）减小.根据B扫 =B0+B诱可知共振所需磁场强度相应降低，即 共振在较低磁场发生，则δ增大
当有不同化学位移的近邻时（一种n个氢， 另一种n’个氢, …),则显示(n+1)(n’+1)…个峰. 如果这些不同化学位移的近邻氢与某氢 核的偶合常数相同，则可把这些氢的总数令 其为n，仍按n+1规律计算分裂的峰数. 由n+1规律所得的复峰，其强度比是双峰 １：１，三重峰１：２：１，即其强度比为 (a+b)n展开式的系数比
b. 反磁各向异性效应
芳环和醛基中氢核的δ 较大，三键的氢核δ 较小，其差别不能单由诱导效应来解释．这里 起主要作用的是反磁各向异性效应,下面我们 以苯分子为例加以说明 在外磁场的影响下,苯环的π 电子产生一个 环电流,同时生成一个感应磁场,该磁场方向与 外加磁场方向在环内相反,在环外相同.从图C 可以看到这个感应磁场的方向.苯环上的质子 在环外,因此除受到外加磁场影响外,还受到这 个感应磁场的去屏蔽作用.所以,苯环上的质子 共振应出现在低场,δ 值较大.可以想象若环内
核磁共振(nmr) 教学
（２）核磁共振的基本原理
原子核由质子和中子组成．质子、中子与 电子一样具有自旋运动，因而核也产生磁矩． 并非所有原子核自旋都具有磁矩，实验证明 只有那些原子序数或质量数为奇数的原子自旋 才具有磁矩．例如：１H，１３C，１５N，１７O等. 其大小µ为：
M ( 1 ) N N II
核磁共振(NMR)培训课件
(3)Ｉ＝1/2的原子核 1H，13C，19F，31P
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。
5
仪器组成
液氮： -196℃，保持液氦温度，减少液氦损失。
液氦：
-269℃，提供超低温环境。
超导磁体： 铌钛或铌锡合金等超导材料制备的超导线圈； 在低温4K，处于超导状态;开始时，大电流一 次性励磁后，闭合线圈，产生稳定的磁场，长 年保持不变。
❖ 可测试液体样品或能溶于氘代试剂的固体样品。 ❖ 测试范围1H～109Ag。 ❖ 1H、13C、DEPT、H-H COSY、HSQC、HMBC等
3
原理
❖ 在强磁场中，原子核发生振动能级分裂
❖ 当吸收外来电磁辐射时，将发生核振动能级的跃迁--产生所
谓NMR现象。
B0
B0
M
FT
RF 脉 冲
M 接收器 Receiver
烯醇羟基、酰胺的活泼氢和一些交换速度比较慢的活泼氢一般
表现为宽单峰，交换速度快的活泼氢表现为比较尖锐的单峰羟
基质子和同碳氢发生偶合时则表现为三重峰或二重峰。二是与
样品浓度、温度、溶剂、样品中的水分等因素有关。
25
谱图分析技巧
❖ 活泼氢的化学位移范围（-OH、-NH、-SH）
活泼氢的化学位移变化范围较大，不容易辨认。
CDCl3-7.26ppm、DMSO-2.50ppm、D2O-4.7ppm、丙 酮-2.05ppm
❖杂质峰
杂质含量相对于样品少，所以杂质峰面积较小且与样品
峰面积没有简单的整数比关系。
23
谱图分析技巧
❖ 溶剂效用 溶剂的种类、样品溶液的浓度、pH值等，对核的屏蔽产生相 当的影响。（图例为H2O在不同溶剂中的化学位移变化）
核磁共振波谱法培训课件
1，2，3… 2H, 14N, 58Co, 10B
质子数p, 中子数n
•pI与n0同的为核偶为数磁，性I核= ，0。这可如类以原1产2C子生,核16N的OM,核3R2电S信等荷号分。。布可看作一 •p如I+=n01=的H奇,核1数3为C，,非15IN磁=,半性1整7O核数,个，31(椭P无1吸等/圆2N收,。体M3复/，2R杂等电信，)荷号。研分。究布应不用均较匀少，；共振 •p与n同为奇数，I =整数。如2H, 6Li等。
文档仅供参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。
第一节 概论
一、 核磁共振(NMR)波谱的产生
➢核磁共振(NMR):原子核在磁场中吸收一定频率的电磁波，而发生自 旋能级跃迁的现象。
1
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核磁共振波谱仪
m=2
H0
m=1
m=0
m=0
m= -1
m=-1/2
m= -1
m= -2
I=1/2
I=1
I=2
9
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❖ 若无外磁场，由于核的无序排列，不同自旋方向的 核不存在能级差别。
❖ 磁性核放入磁场中，出现与磁场平行（低能量）和 反平行（高能量）两种能量状态，能量差E=h。
7
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图示：磁性核在外加磁场中的行为
无外加磁场时，样品中的磁性核任意取向。 放入磁场中，发生空间量子化，核磁矩按一
定方向排列。
8
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质子数p, 中子数n
•pI与n0同的为核偶为数磁，性I核= ，0。这可如类以原1产2C子生,核16N的OM,核3R2电S信等荷号分。。布可看作一 •p如I+=n01=的H奇,核1数3为C，,非15IN磁=,半性1整7O核数,个，31(椭P无1吸等/圆2N收,。体M3复/，2R杂等电信，)荷号。研分。究布应不用均较匀少，；共振 •p与n同为奇数，I =整数。如2H, 6Li等。
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第一节 概论
一、 核磁共振(NMR)波谱的产生
➢核磁共振(NMR):原子核在磁场中吸收一定频率的电磁波，而发生自 旋能级跃迁的现象。
1
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核磁共振波谱仪
m=2
H0
m=1
m=0
m=0
m= -1
m=-1/2
m= -1
m= -2
I=1/2
I=1
I=2
9
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❖ 若无外磁场，由于核的无序排列，不同自旋方向的 核不存在能级差别。
❖ 磁性核放入磁场中，出现与磁场平行（低能量）和 反平行（高能量）两种能量状态，能量差E=h。
7
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图示：磁性核在外加磁场中的行为
无外加磁场时，样品中的磁性核任意取向。 放入磁场中，发生空间量子化，核磁矩按一
定方向排列。
8
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核磁共振NMR波谱学原理和其应用培训课件
两个相邻能级的能级差为E= ħ B0 所以E正比于BO
E
m=-½ ()
0
E
E2
m=+½ ()
B1
B2
B0
核磁共振NMR波谱学原理和其应用
28
2.17 能级的布居数(population)
在宏观的样品中，在热平衡时，在不同的能级中， 磁性核是如何分布的呢？这可用Boltzmann来回答
N = e-2
6
8
16
奇
奇
H F P N I=½ 1
19
1
9
31
15
15
7
偶
奇
半整数
C 13 6
I=½
B 11 5
I=³/²
奇
偶 整数
H2
1
N 14
7
I=1
核磁共振NMR波谱学原理和其应用
17
► 核自旋为零的核，其I=0，因此不能用NMR来检测。
核磁共振NMR波谱学原理和其应用
18
2.1.3 核自旋的多重度
核磁共振NMR波谱学原理和其应用
4
1.2 仪器的基本构造
Data processing
rf console
Transmitter Receiver
核磁共振NMR波谱学原理和其应用
Magnet Sample tube Probe
5
B0 FT
rf pulse
FID
Sample tube inside coil
2.1.2 核自旋
► 质子是一种转动着的带电荷的粒子(Z=1)，故有磁 矩。
► 磁矩只有两种可能的取向，在无外磁场时，这两种 取向的能量是简并的，习惯上采用核自旋量子数m 来表征。如对一个质子， m=+½ 或-½ 。把这种核 描述为1/2的核自旋(I)。
核磁共振(NMR)培训讲解35页PPT
核磁共振(NMR)培训讲解
41、实际上，我们想要的不是针对犯 罪的法 律，而 是针对 疯狂的 法律。 ——马 克·吐温 42、法律的力量应当跟随着公民，就 像影子 跟随着 身体一 样。— —贝卡 利亚 43、法律和制度必须跟上人类思想进 步。— —杰弗 逊 44、人类受制于法律，法律受制于情 理。— —托·富 勒
45、法律的制定是为了保证每一个人 自由发 挥自己 的才能 ，而不 是为了 束缚他 的才能 。—— 罗伯斯 庇尔
1、最灵繁的人也看不见自己的背勇气承担命运这才是英雄好汉。——黑塞 4、与肝胆人共事，无字句处读书。——周恩来 5、阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根
41、实际上，我们想要的不是针对犯 罪的法 律，而 是针对 疯狂的 法律。 ——马 克·吐温 42、法律的力量应当跟随着公民，就 像影子 跟随着 身体一 样。— —贝卡 利亚 43、法律和制度必须跟上人类思想进 步。— —杰弗 逊 44、人类受制于法律，法律受制于情 理。— —托·富 勒
45、法律的制定是为了保证每一个人 自由发 挥自己 的才能 ，而不 是为了 束缚他 的才能 。—— 罗伯斯 庇尔
1、最灵繁的人也看不见自己的背勇气承担命运这才是英雄好汉。——黑塞 4、与肝胆人共事，无字句处读书。——周恩来 5、阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根
核磁共振-第一部分课件
这样的原子核可称为磁性核，是核磁共振的 研究对象。
磁矩是一矢量，由 核自身的旋转成。
• 根据原子物理原理，原子核的磁矩取决于原子
核的自旋角动量P，其大小为：
P2 h I(I1 )I(I1 )
(1.1)
I为原子核的自旋量子数（I=0,1/2,1,3/2…..) h为普朗克常数。
原子核的自旋量子数
发生共振。也可固定 ，改变H0 (扫场)。
氢核（1H）：1.409 T 共振频率 60 MHz
2.305 T 共振频率 100 MHz
磁场强度：1高斯(GS)=10-4 T(特拉斯）
例题：核磁共振条件的计算
• 已知1H的旋磁比γ=26753弧度/秒.高斯，求磁 场强度H0为10000高斯时，共振频率ν是多少？
hvH0
= H0 / (2 )
= H0 / (2 )
B、根据选择定则，得到如下结论：
1) 同一种核, 磁旋比为定值,H0变，射频频率
2) 变。 2）不同原子核，不同，产生共振的条件不同，
需要的磁场强度H0和射频频率不同。
3） 无H0， E=0，所有质子能级相同 有H0， E ‡ 0，能级分裂 固定H0，改变 (扫频) ，不同原子在不同频率处
• 核磁共振的产生： 在外加磁场中，自旋的原子核具有不同的能级， 如用一特定的频率ν的电磁波照射样品，并使
0
h E H 0
原子核即可进行能级之间的跃迁，产生核磁共振 吸收。
E/hH 0/2
第六节 核磁宏观理论
1、宏观磁化强度
H0 z
y x
M H0 z
y x
单位体积内原子核磁矩的矢量和为宏观磁化强度 矢量, 其方向与外磁场方向相同。
H0
M
磁矩是一矢量，由 核自身的旋转成。
• 根据原子物理原理，原子核的磁矩取决于原子
核的自旋角动量P，其大小为：
P2 h I(I1 )I(I1 )
(1.1)
I为原子核的自旋量子数（I=0,1/2,1,3/2…..) h为普朗克常数。
原子核的自旋量子数
发生共振。也可固定 ，改变H0 (扫场)。
氢核（1H）：1.409 T 共振频率 60 MHz
2.305 T 共振频率 100 MHz
磁场强度：1高斯(GS)=10-4 T(特拉斯）
例题：核磁共振条件的计算
• 已知1H的旋磁比γ=26753弧度/秒.高斯，求磁 场强度H0为10000高斯时，共振频率ν是多少？
hvH0
= H0 / (2 )
= H0 / (2 )
B、根据选择定则，得到如下结论：
1) 同一种核, 磁旋比为定值,H0变，射频频率
2) 变。 2）不同原子核，不同，产生共振的条件不同，
需要的磁场强度H0和射频频率不同。
3） 无H0， E=0，所有质子能级相同 有H0， E ‡ 0，能级分裂 固定H0，改变 (扫频) ，不同原子在不同频率处
• 核磁共振的产生： 在外加磁场中，自旋的原子核具有不同的能级， 如用一特定的频率ν的电磁波照射样品，并使
0
h E H 0
原子核即可进行能级之间的跃迁，产生核磁共振 吸收。
E/hH 0/2
第六节 核磁宏观理论
1、宏观磁化强度
H0 z
y x
M H0 z
y x
单位体积内原子核磁矩的矢量和为宏观磁化强度 矢量, 其方向与外磁场方向相同。
H0
M
核磁共振NMR培训课件
14N
99.63
15N
0.37*
17O
0.037*
*天然丰度越低，测定越困难。
B0 = 2.35T E(J) (MHz)
6.6x10-26 1.7x10-26 6.2x10-26 2.7x10-26 0.5x10-26 0.6x10-26 0.9x10-26
100 25 94 40.5 7 10 13.5
核磁共振NMR
磁性核在外加磁场中的行为
(1)无外加磁场时，样品中的磁性核任意取向。 (2)放入磁场中，核的磁角动量取向统一，与磁场
方向 平行或反平行
核磁共振NMR
2
(1)无外加磁场时，磁性核的能量相等。 (2)放入磁场中，有与磁场平行（低能量）和反平行
（高能量）两种，出现能量差E=h。
核磁共振NMR
P h I(I1) 2π
I 0的核为磁性核，可以产生NMR信号。
I = 0的核为非磁性核，无NMR信号。
核磁共振NMR
13
原子核组成(质子数p与中子数n)与自旋量子数I的 经验规则：
p与n同为偶数，I = 0。如 12C, 16O, 32S等。 p + n =奇数，I =半整数(1/2, 3/2等)。 如 1H, 13C, 15N, 17O, 31P等。 p与n同为奇数，I =整数。如2H, 6Li等。
• 自旋-自旋驰豫(spin-spin relaxation)：样品分子核
之间的相互作用。高能态的核把能量传给低能态而自己
回到基态。这种弛豫不改变高、低能级上核的数目，但
任一选定核在高能级上的停留时间(寿命)改变。自旋-自
旋驰豫的时间用T2表示。
核磁共振NMR
26
4、NMR信号的灵敏度
NMR(核磁共振)PPT课件
式中：ω— 角速度；v — 进动频率（回旋频率）；
γ— 旋磁比（特征性常数）
.
15
由Larmor方程表明，自旋核的进动频率与外加磁场 强度成正比。当外加磁场强度B0 增加时，核的回旋角 速度增大，其回旋频率也增加。对1H核来说，当磁场 强度B0为1.4092T(1T=104)高斯时，所产生的回旋频 率v为60兆赫（γ =26. 753×107 rad·T−1·s−1）；B0 为2.3487T高斯时，所产生的回旋频率v为100兆赫。
.
22
（2）自旋—自旋驰豫（spin-spin relaxation）：自旋— 自旋驰豫亦称横向驰豫，一些高能态的自旋核把能量转
移给同类的低能态核，同时一些低能态的核获得能量跃
迁到高能态，因而各种取向的核的总数并没有改变，全 体核的总能量也不改变。自旋—自旋驰豫时间用T2来表 示，对于固体样品或粘稠液体，核之间的相对位置较固 定，利于核间能量传递转移，T2约10−3s。而非粘稠液 体样品，T2约1s。
.
4
p为角动量，其值是量子化的，可用自旋量子数表示p 为角动量，其值是量子化的，可用自旋量子数表
p h I（I1）
2
( 5.2 )
式中：h为普郎克常数（6.63×10−34J·s）；−I为 自旋量子数，与原子的质量数及原子序数有关。式中： h为普郎克常数（6.63×10−34J·s）；−I为自旋量子 数，与原子的质量数及原子序数有关。
由永久磁铁和电磁铁获得的磁场一般不能超过2.4T，这相 应于氢核的共振频率为100MHz。对于200MHz以上高频谱仪 采用超导磁体。由含铌合金丝缠绕的超导线圈完全浸泡在液氦 中间，对超导线圈缓慢地通入电流，当超导线圈中的电流达到 额定值（即产生额定的磁场强度时），使线圈的两接头闭合， 只要液氦始终浸泡线圈，含铌合金在此温度下的超导性则使电 流一直维持下去。使用超导磁体，可获得10~17.5T的磁场， 其相应的氢核共振频率为400~750 MHz。
[医学]核磁共振(NMR)课件
![[医学]核磁共振(NMR)课件](https://img.taocdn.com/s3/m/a177988928ea81c759f5784a.png)
核磁共振研究的材料称为样品. 样品可以处于液态,固态. 众所周知,宏观物质是由大量的微观原子或由大量原子 构成的分子组成, 原子又是由质子与中子构成的原子核 及核外电子组成.核磁共振研究的对象是原子核. 一滴水大约由1022分子组成.
H CH H
m
mm (10-6m)
nm (10-9m)
A (10-10m)
二、氢键
DEPT谱：确定C的级数
6
1H——1H NOESY
1H——13C HSQC谱图
• 1H——13C HSQC 实验是异核二维谱，没有对角 线峰。每个相关峰表示相交的氢、碳 峰所对应的氢、 碳原子是直接（一键）相连的。 • HSQC实验可以使氢谱和碳谱中的谱峰指认信息 相互利用、相互印证。 • 当CH 2 上两个氢的化学位移不等时， HSQC 谱 上，一个碳峰就会与两个氢峰有相关。
核磁共振(NMR)课件
NMR与诺贝尔奖
（Isidor Isaac Rabi） 1944
physics
爱德华·珀塞尔 Edward Purcell
Felix Bloch 费利克斯·布洛赫
NMR与诺贝尔奖
核磁共振或简称NMR是一种用来研究物质的分子结构及物理特性
的光谱学方法.它是众多光谱分析法中的一员.
建立远程连接（片断间的连接、归属季碳） 1D NOESY 及2D HMBC 、NOESY 谱等
构型的确定 1D NOESY 及2D NOESY 、HMQC(HSQC) HSQC)-NOESY 等
其他应用： 代谢组学，特殊的水峰压制实验 主客体化合物的相互作用ROESY 扩散系数的测定DOSY 聚合物的研究
未知物结构解析的过程
1D 1H和13 13C、DEPT 谱(结成合 MS 、IR IR，得出化合物结构的 ，基本信息）
相关主题
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探头： 射频发射线圈，射频接受线圈组成。正向探头： 高频接收线圈在外（通常指1H核）低频接受 线圈在内。反向探头：低频接受线圈在外，高 频接收线圈在内，主要用于反向实验。
6
第二章 实验流程
送样要求 样品准备 锁场匀场的作用 NMR常用实验 谱图分析技巧
7
送样要求
1
课题号
研究室
送样人
送样日期：
12
锁场匀场
❖匀场 通过“匀场”来解决磁场在一定的空间范围内的不均匀性 (相同的原子核在不同的空间位置会感受到不同的磁场强 度)。“匀场”是一种补偿静磁场的不均匀性的过程，通过 调节各组匀场线圈中的电流，使之产生的附加电流能抵消 静磁场的不均匀。
13
锁场匀场
❖匀场对NMR实验的影响
14
锁场匀场
S(t)
核磁共振谱图S(w)
4
原理
(1)I=0的原子核16O、12C、22S等 ，无自旋，没有磁矩，不 产生共振吸收
(2)I=1或I>0的原子核
I=1 ： 2H,14N
I=3/2: 11B,35Cl,79Br,81Br
I=5/2：17O,127I
这类原子核的核电荷分布可看作一个椭圆体，电荷分布不均 匀，共振吸收复杂，研究应用较少；
❖ 影响锁场匀场的因素：
样品溶液要有足够的高度。
样品是否均匀溶解于整个溶液。 溶液中有无悬浮的不溶物。 溶液的粘度。 溶液中是否有气泡。 溶液中是否有Fe3+、Cu2+这样的
顺磁性离子。 当匀场效果不理想，又找不到原
因时，可能是由于核磁管本身的 不均匀造成的
15
NMR常用实验
❖ 1H
(3)Ｉ＝1/2的原子核 1H，13C，19F，31P
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。
5
仪器组成
液氮： -196℃，保持液氦温度，减少液氦损失。
液氦：
-269℃，提供超低温环境。
超导磁体： 铌钛或铌锡合金等超导材料制备的超导线圈； 在低温4K，处于超导状态;开始时，大电流一 次性励磁后，闭合线圈，产生稳定的磁场，长 年保持不变。
19
NMR常用实验
❖ HSQC（异核单量子相关）谱图上显示为1H-13C一键相关。
20
NMR常用实验
❖ HMBC（异核多键相关）谱图上显示1H核与13C核远程 相关（1J、2J、3J）
21
谱图分析技巧
一、氢谱分析
❖化学位移
原子核由于化学环境所引起的核磁共振信号位置的变化。
5.9<
O Me
3.9
❖ 常用的氘代试剂 氘代氯仿、氘代DMSO、氘代丙酮、重水、氘代苯、 氘代DMF氘代甲醇等。
11
锁场匀场
❖ 氘代试剂的作用 试剂用氘代替氢是为了避免在氢谱上出现很强的溶剂峰，同 时也为锁场提供了条件。
❖ 锁场 现在的磁体都是超导的，磁体不会绝对的稳定，可能会出现 微小的变化，这种变化有时候对实验的影响是非常大的。因 此现在的超导核磁的谱仪上都有锁场的氘通道。通过对氘信 号的检测，判断磁场的变化，通过微小的附加电流来补偿磁 场的变化。
O 2.2
CH3
R CH3 0.8
-COOH
❖ 峰面积
4.9< CH
3.6 R O CH3
1.2
H2 C
峰面积与核的数目成正比，根据各峰组的面积比，可以推
测各种核的数目比。 22
谱图分析技巧
❖耦合常数
C-H （1J）
❖溶剂峰
H-C-H （2J）
CH-CH （3J）
氘代试剂中未被氘代的氢。
常用氘代试剂的化学位移：
2
样品名称
3
溶剂 CDCl3
DMSO
D2O
Acetone
其他
4
测试项目 1H 13C DEPT H-H COSY
HSQC
定量碳谱 锡谱 其他
样
5
品 信
息
6
特别声明 样品返回： 否 是
填写要求：
1-2.各项填写清晰方便查找统计。
3-4.注明所用溶剂和需要测试的项目，必要时与分析人员沟通。
5.信息要详细（包括原料、溶剂、添加剂、预期产物等），最好能与分析人员沟通。
CDCl3-7.26ppm、DMSO-2.50ppm、D2O-4.7ppm、丙 酮-2.05ppm
❖杂质峰
杂质含量相对于样品少，所以杂质峰面积较小且与样品
峰面积没有简单的整数比关系。
23
谱图分析技巧
❖ 溶剂效用 溶剂的种类、样品溶液的浓度、pH值等，对核的屏蔽产生相 当的影响。（图例为H2O在不同溶剂中的化学位移变化）
8
样品准备
❖ 样品量 一般对于1HNMR来说需要的量比较小，大概10mg左 右就可以了，对于二维谱和碳谱浓度要比较大，最好 >50mg。
❖ 溶剂量 一般样品的溶剂量为0.6ml，大概在核磁管中的高度为 4cm左右。溶剂量太小了会影响匀场，进而影响实验 的速度，和谱图的效果。溶剂量太大了嘛，那就太浪 费了。
9
样品准备
❖ 核磁管 首先尽量选用优质核磁管，还有就是最好不要在核磁 管上乱贴标签，这会导致核磁管轴向的不均衡，在样 品旋转的时候影响分辨率，还有可能打碎核磁管造成 重大损失。
❖ 化学位移标准 在溶液中加入少量（一般不超过0.1％）四甲基硅烷
(TMS) ，规定其位移常数TMS=0。
10
样品准备
❖ 溶剂的选择 原则：样品易溶解，溶剂峰和样品峰没有重叠，粘度 低，并且价格便宜。大家在选择的时候主要是样品的 溶解性问题。
16
NMR常用实验
❖ 13C
17
NMR常用实验
❖ 13C DEPT（极化转移增强）能够区分不同种类碳原子通常使 用PO为135°谱图上CH3和CH的峰为正峰，CH2为负峰，季 碳不出峰。通过对比13C谱与DEPT谱即可得出各种碳原子的 个数。
DEPT
18
NMR常用实验
❖ H-H COSY（同核位移相关谱）1H-1H多键相关。
核磁共振(NMR)培 训
1
第一章 仪器介绍
适用范围 核磁共振原理 仪器组成
2
适应范围
❖ NMR是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。
❖ 仪器配备ATMA功能BBFO探头（带有自动调谐功能， 可在无人干预状态下进行多种核的NMR实验）。
❖ 可测试液体样品或能溶于氘代试剂的固体样品。 ❖ 测试范围1H～109Ag。 ❖ 1H、13C、DEPT、H-H COSY、HSQC、HMBC等
3
原理
❖ 在强磁场中，原子核发生振动能级分裂
❖ 当吸收外来电磁辐射时，将发生核振动能级的跃迁--产生所
谓NMR现象。
B0
B0
M
FT
RF 脉 冲
M 接收器 Receiver
6
第二章 实验流程
送样要求 样品准备 锁场匀场的作用 NMR常用实验 谱图分析技巧
7
送样要求
1
课题号
研究室
送样人
送样日期：
12
锁场匀场
❖匀场 通过“匀场”来解决磁场在一定的空间范围内的不均匀性 (相同的原子核在不同的空间位置会感受到不同的磁场强 度)。“匀场”是一种补偿静磁场的不均匀性的过程，通过 调节各组匀场线圈中的电流，使之产生的附加电流能抵消 静磁场的不均匀。
13
锁场匀场
❖匀场对NMR实验的影响
14
锁场匀场
S(t)
核磁共振谱图S(w)
4
原理
(1)I=0的原子核16O、12C、22S等 ，无自旋，没有磁矩，不 产生共振吸收
(2)I=1或I>0的原子核
I=1 ： 2H,14N
I=3/2: 11B,35Cl,79Br,81Br
I=5/2：17O,127I
这类原子核的核电荷分布可看作一个椭圆体，电荷分布不均 匀，共振吸收复杂，研究应用较少；
❖ 影响锁场匀场的因素：
样品溶液要有足够的高度。
样品是否均匀溶解于整个溶液。 溶液中有无悬浮的不溶物。 溶液的粘度。 溶液中是否有气泡。 溶液中是否有Fe3+、Cu2+这样的
顺磁性离子。 当匀场效果不理想，又找不到原
因时，可能是由于核磁管本身的 不均匀造成的
15
NMR常用实验
❖ 1H
(3)Ｉ＝1/2的原子核 1H，13C，19F，31P
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。
5
仪器组成
液氮： -196℃，保持液氦温度，减少液氦损失。
液氦：
-269℃，提供超低温环境。
超导磁体： 铌钛或铌锡合金等超导材料制备的超导线圈； 在低温4K，处于超导状态;开始时，大电流一 次性励磁后，闭合线圈，产生稳定的磁场，长 年保持不变。
19
NMR常用实验
❖ HSQC（异核单量子相关）谱图上显示为1H-13C一键相关。
20
NMR常用实验
❖ HMBC（异核多键相关）谱图上显示1H核与13C核远程 相关（1J、2J、3J）
21
谱图分析技巧
一、氢谱分析
❖化学位移
原子核由于化学环境所引起的核磁共振信号位置的变化。
5.9<
O Me
3.9
❖ 常用的氘代试剂 氘代氯仿、氘代DMSO、氘代丙酮、重水、氘代苯、 氘代DMF氘代甲醇等。
11
锁场匀场
❖ 氘代试剂的作用 试剂用氘代替氢是为了避免在氢谱上出现很强的溶剂峰，同 时也为锁场提供了条件。
❖ 锁场 现在的磁体都是超导的，磁体不会绝对的稳定，可能会出现 微小的变化，这种变化有时候对实验的影响是非常大的。因 此现在的超导核磁的谱仪上都有锁场的氘通道。通过对氘信 号的检测，判断磁场的变化，通过微小的附加电流来补偿磁 场的变化。
O 2.2
CH3
R CH3 0.8
-COOH
❖ 峰面积
4.9< CH
3.6 R O CH3
1.2
H2 C
峰面积与核的数目成正比，根据各峰组的面积比，可以推
测各种核的数目比。 22
谱图分析技巧
❖耦合常数
C-H （1J）
❖溶剂峰
H-C-H （2J）
CH-CH （3J）
氘代试剂中未被氘代的氢。
常用氘代试剂的化学位移：
2
样品名称
3
溶剂 CDCl3
DMSO
D2O
Acetone
其他
4
测试项目 1H 13C DEPT H-H COSY
HSQC
定量碳谱 锡谱 其他
样
5
品 信
息
6
特别声明 样品返回： 否 是
填写要求：
1-2.各项填写清晰方便查找统计。
3-4.注明所用溶剂和需要测试的项目，必要时与分析人员沟通。
5.信息要详细（包括原料、溶剂、添加剂、预期产物等），最好能与分析人员沟通。
CDCl3-7.26ppm、DMSO-2.50ppm、D2O-4.7ppm、丙 酮-2.05ppm
❖杂质峰
杂质含量相对于样品少，所以杂质峰面积较小且与样品
峰面积没有简单的整数比关系。
23
谱图分析技巧
❖ 溶剂效用 溶剂的种类、样品溶液的浓度、pH值等，对核的屏蔽产生相 当的影响。（图例为H2O在不同溶剂中的化学位移变化）
8
样品准备
❖ 样品量 一般对于1HNMR来说需要的量比较小，大概10mg左 右就可以了，对于二维谱和碳谱浓度要比较大，最好 >50mg。
❖ 溶剂量 一般样品的溶剂量为0.6ml，大概在核磁管中的高度为 4cm左右。溶剂量太小了会影响匀场，进而影响实验 的速度，和谱图的效果。溶剂量太大了嘛，那就太浪 费了。
9
样品准备
❖ 核磁管 首先尽量选用优质核磁管，还有就是最好不要在核磁 管上乱贴标签，这会导致核磁管轴向的不均衡，在样 品旋转的时候影响分辨率，还有可能打碎核磁管造成 重大损失。
❖ 化学位移标准 在溶液中加入少量（一般不超过0.1％）四甲基硅烷
(TMS) ，规定其位移常数TMS=0。
10
样品准备
❖ 溶剂的选择 原则：样品易溶解，溶剂峰和样品峰没有重叠，粘度 低，并且价格便宜。大家在选择的时候主要是样品的 溶解性问题。
16
NMR常用实验
❖ 13C
17
NMR常用实验
❖ 13C DEPT（极化转移增强）能够区分不同种类碳原子通常使 用PO为135°谱图上CH3和CH的峰为正峰，CH2为负峰，季 碳不出峰。通过对比13C谱与DEPT谱即可得出各种碳原子的 个数。
DEPT
18
NMR常用实验
❖ H-H COSY（同核位移相关谱）1H-1H多键相关。
核磁共振(NMR)培 训
1
第一章 仪器介绍
适用范围 核磁共振原理 仪器组成
2
适应范围
❖ NMR是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。
❖ 仪器配备ATMA功能BBFO探头（带有自动调谐功能， 可在无人干预状态下进行多种核的NMR实验）。
❖ 可测试液体样品或能溶于氘代试剂的固体样品。 ❖ 测试范围1H～109Ag。 ❖ 1H、13C、DEPT、H-H COSY、HSQC、HMBC等
3
原理
❖ 在强磁场中，原子核发生振动能级分裂
❖ 当吸收外来电磁辐射时，将发生核振动能级的跃迁--产生所
谓NMR现象。
B0
B0
M
FT
RF 脉 冲
M 接收器 Receiver