第十四章 核磁共振波谱法与质谱简介讲解
《核磁共振波谱法》PPT课件
采样间隔
扫描次数
选择适当的采样间隔，以确保谱图的准确 性和分辨率。
增加扫描次数可以提高谱图的信噪比，但 也会增加实验时间。因此，需要权衡信噪 比和实验时间，选择适当的扫描次数。
定性分析与定量分析
定性分析
通过比较已知样品和未知样品的NMR谱图，确定未知样品的组成和结构。
定量分析
通过测量样品中不同组分的峰面积或峰高，计算各组分的含量。需要建立标准 曲线或使用内标法进行定量分析。
样品稳定性
确保样品在NMR实验过程中保 持稳定，避免由于化学变化导 致谱图失真。
样品溶剂
选择适当的溶剂，以保证样品 的溶解和稳定性，同时避免对
NMR谱图产生干扰。
实验参数的选择与优化
磁场强度
脉冲宽度
根据实验需求选择适当的磁场强度，以提 高检测灵敏度和分辨率。
选择合适的脉冲宽度，以获得最佳的信号 强度和分辨率。
《核磁共振波谱法》ppt课件
汇报人：可编辑 2024-01-11
目录
• 核磁共振波谱法概述 • 核磁共振波谱法的基本原理 • 核磁共振波谱仪 • 核磁共振波谱法的实验技术 • 核磁共振波谱法的应用实例
01
核磁共振波谱法概述
定义与原理
定义
核磁共振波谱法是一种利用核磁共振现象进行物质结构和动力学研究的分析方法 。
化学位移是由于不同化学环境中的原子核受到不 同程度的磁场扰动，导致其能级分裂的差异。
通过测量化学位移，可以推断出原子核所处的化 学环境，进而确定分子的结构。
耦合与裂分
当两个或多个相邻的原子核相互作用 时，它们之间的能级会发生耦合，导 致谱线裂分。
通过分析裂分的谱线，可以进一步解 析分子内部的相互作用和结构信息。
第十四章 核磁共振波谱法
1、解释下列名词（1）屏蔽效应和去屏蔽效应屏蔽效应：绕核电子在外加磁场的诱导下，产生与外加磁场方向相反的感应磁场，使原子核实受磁场强度稍有降低，这种核外电子及其他因素对抗外加磁场的现象称为~。
去屏蔽效应：当次级磁场的磁力线与外磁场一致时，使得处于此空间的质子实受外磁场强度增加，这种效应为~。
（不定）（2）自旋偶合和自旋分裂自旋偶合是核自旋产生的核磁矩间的相互干扰，又称为自旋-自旋偶合。
自旋分裂是由自旋偶合引起共振峰分裂的现象，又称为自旋-自旋分裂。
（3）化学位移和偶合常数由于屏蔽效应的存在，不同化学环境的氢核的共振频率（进动频率，吸收频率）不同，这种现象称为化学位移。
当自旋体系存在自旋-自旋偶合时，核磁共振谱线发生分裂。
由分裂所产生的裂距反映了相互偶合作用的强弱，称为偶合常数。
（4）化学等价核和磁等价核在核磁共振谱中，有相同化学环境的核具有相同的化学位移，这种有相同化学位移的核称为化学等价。
分子中一组化学等价核（化学位移相同）与分子中的其他任何一个核都有相同强弱的偶合，则这组核为磁等价核。
2、略3、为什么强照射波照射样品，会使NMR信号消失，而UV与IR吸收光谱法则不消失？4、为什么用δ值表示峰位，而不用共振频率的绝对值表示？为什么核的共振频率与仪器的磁场强度有关，而偶合常数与磁场强度无关？由于屏蔽常数很小，不同化学环境的氢核的共振频率相差很小，要精确测量其绝对值较困难，并且屏蔽作用引起的化学位移的大小与外磁场强度成正比，在磁场强度不同的仪器中测量的数据也不同，因此，用共振频率的相差值来表示化学位移，符合为δ。
有两种表达P286。
因为核磁矩在外磁场中产生能级分裂，高能级与低能级的能量差随着外磁场强度的增大而增大，跃迁时所吸收的能量增大。
根据ν=γ·Ho/2π可知，核磁共振频率与外磁场强度成正比。
由于原子核间的自旋偶合起源于磁核间的干扰，是通过成键电子传递的，所以偶合常数的大小只与偶合核间距离、角度、电子云密度有关，与外磁场强度无关。
第14章核磁共振波谱法-2013秋
20世纪60年代，计算机技术的发展使脉冲傅立叶 变换核磁共振方法和仪器得以实现和推广，引起 该领域的革命性进步。
现代NMR技术特点
更高灵敏度和分辨率，300、400…,1000MHz 超导NMR 谱仪；
苯环的磁各向异性
δ≈7.3
H
H
H
H
H
H
H
-2.99
H
H
H
H
H
H
H
H H
9.28
H H
双键和叁键的磁各向异性
δ=5.25
δ=2.88
影响化学位移的因素
3.氢键的去屏蔽效应
氢键的形成能使羟基或其它基团上的氢 核的δ值明显增大，氢键起到了相当于去屏蔽 的作用。由于影响氢键形成的因素很多，所 以羟基和氨基上的氢核δ值都有一个较大的变 化范围。
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。
n+1规律示例—偶合常数相等
2-溴丙烷的NMR谱
n+1规律示例－偶合常数不等
δc
δb
Jac Jbc
Hb Hc
Jab Jbc
Ha
δa
CN
Jac Jab
丙稀腈三个氢的自旋分裂图
偶合常数
自旋-自旋偶合时核磁共振谱线发生分裂， 产生的裂距反映了相互偶合作用的强弱， 称为偶合常数，单位为赫兹。对简单偶合
（Δ /J>10），峰裂距 即偶合常数。高级偶 合 （Δ /J<10）,n+1律不再适合，偶合常
有机化学基础知识点核磁共振谱与质谱的应用
有机化学基础知识点核磁共振谱与质谱的应用在有机化学领域，核磁共振谱（Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy，简称NMR）和质谱（Mass Spectrometry，简称MS）是两项重要的分析工具。
它们能够提供有机化合物结构的信息以及分子质量和分子结构的确定。
在本文中，我们将探讨核磁共振谱和质谱的基本原理以及其在有机化学中的应用。
一、核磁共振谱的基本原理及应用核磁共振谱是利用核磁共振现象来研究核自旋的一种分析技术。
在核磁共振谱中，通过测量核自旋在外加磁场中的行为，可以推断分子中不同原子的环境及它们之间的相互作用。
核磁共振谱常用于确定有机化合物的结构，包括取代基的位置和空间构型。
1. 简要介绍核磁共振谱的基本原理核磁共振谱的基本原理是基于与核自旋相关的信息。
核自旋是物质分子中原子核固有的性质。
当分子中存在磁性原子核时，当外加磁场施加在该分子上时，分子中的磁性原子核会受到作用，进而产生共振信号。
核磁共振谱通过测量吸收和辐射的频率，以及两种能量状态之间的能量差，来推断原子核的环境和化学位移。
2. 核磁共振谱在有机化学中的应用核磁共振谱在有机化学中有广泛的应用。
通过核磁共振谱，我们可以确定有机化合物的结构，包括配体和基团的排列方式。
例如，通过分析化合物的质子核磁共振谱，我们可以确定取代基的位置和种类。
此外，核磁共振谱还可以用于分析各种化学反应的进程和动力学，从而帮助研究人员进一步理解化学反应的机理。
二、质谱的基本原理及应用质谱是一种通过分析物质中带电粒子的质量和相对丰度的方法。
在质谱中，样品分子经过电离，生成带电粒子，并经过加速后，通过磁场分离出不同质荷比的离子。
最后通过检测器测量粒子的信号强度，以得到荷质比比例。
1. 简要介绍质谱的基本原理质谱的基本原理是将样品分子离子化并产生带电离子。
然后，将离子加速至高速移动，并通过磁场使具有不同质荷比的离子沿特定轨道旋转。
质谱检测器根据离子飞行的时间和速度等参数生成质谱图，其中质谱图的横坐标表示质量比例，纵坐标表示离子信号的强度。
14第十四章核磁共振波谱法详解
第十四章 核磁共振波谱法
仪器分析
第四节 核磁共振氢谱的解析
一、峰面积和氢核数目的关系
在 1H-NMR谱上，各吸收峰覆盖的面积与引起该吸收的氢 核数目成正比。峰面积常以积分曲线高度表示。
积分曲线总高度(用cm或小方格表示)和吸收峰的总面积相当，
即相当于氢核的总个数。
定量分析的方法。
第十四章 核磁共振波谱法
仪器分析
氢核磁共振谱(1H-NMR)
NMR
碳-13核磁共振谱(13C-NMR) 质子类型： CH 3 CH 2 质子化学环境 氢分布 核间关系
CH
1H-NMR
第十四章 核磁共振波谱法
仪器分析
分子中含有的碳原子数
13C-NMR
由哪些基团组成
区别伯、仲、叔、季碳原子
仪器分析
2．自旋－自旋弛豫
处于高能态的核自旋体系将能量传递给邻 近低能态同类磁性核的过程，称为自旋－ 自旋弛豫，又称为横向弛豫。
这种过程只是同类磁性核自旋状态能量交
换，不引起核磁总能量的改变。
第十四章 核磁共振波谱法
仪器分析
其半衰期用
T2 表示。固体试样中各核的相对 位置比较固定，利于自旋－自旋之间的能量 交换，T2 很小，一般为104-105s；气体和液 体试样的 T2 约为1s。
1H-NMR
与 13C-NMR互为补充，是有机化合
物结构测定最重要的两种核磁共振谱。
第十四章 核磁共振波谱法
仪器分析
第一节 核磁共振波谱法的基本原理
一、原子核的自旋
1．自旋分类 ⑴ 偶-偶核 质量数与电荷数（原子序数）皆为偶数的核。 I=0 在磁场中核磁矩等于零，不产生NMR信号。 12 16 如: C O
有机化学基本理论核磁共振谱学与质谱分析
有机化学基本理论核磁共振谱学与质谱分析有机化学基本理论：核磁共振谱学与质谱分析有机化学是研究含碳化合物的成分、结构、性质和反应的一门学科。
在有机化学中，核磁共振谱学和质谱分析是两种重要的实验技术，它们在确定有机化合物的结构和研究有机反应机理中扮演着重要的角色。
本文将详细介绍核磁共振谱学和质谱分析的基本理论。
一、核磁共振谱学核磁共振谱学（Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy，简称NMR）是利用原子核自旋在磁场中的共振吸收现象来研究化学物质结构和性质的一种方法。
核磁共振谱图通过测量信号在不同磁场下的频率来描述分子中的原子核环境，并且可以提供有关原子核类型、化学位移、耦合常数等信息。
核磁共振谱学的基本原理基于自旋磁矩与外磁场的相互作用。
当核自旋矢量与外磁场平行时，能量最低；与外磁场反平行时，能量最高。
在外磁场作用下，核自旋会在两个能级之间发生翻转，吸收或发射电磁辐射。
核磁共振谱图是以吸收信号强度作为纵坐标、化学位移作为横坐标的图谱。
二、质谱分析质谱分析（Mass Spectrometry，简称MS）是一种可以分析有机化合物的质量和分子结构的仪器技术。
通过将待测样品分子中的化合物经过一系列的离子化、加速、分离和检测，能够获得有关化合物质量、相对丰度以及分子离子峰等信息。
质谱分析的基本原理是将待测物质转化为高速离子束，并通过磁场对离子进行分离，使离子按质量-电荷比（m/z）的比例排列。
通过测量各离子峰的质量-电荷比，并与对应质谱库进行比对，可以确定化合物质量和分子结构。
质谱图以质量（质荷比）作为横坐标，相对丰度作为纵坐标绘制。
三、核磁共振谱学与质谱分析在有机化学中的应用核磁共振谱学和质谱分析在有机化学研究中有着广泛的应用。
它们可以用来确定有机化合物的结构、研究反应机理以及定量分析等。
通过核磁共振谱学，可以确定有机分子中不同原子核的化学位移。
不同原子核受到周围环境的影响不同，所以会产生不同的化学位移值。
核磁共振和质谱ppt课件
34 6 1 N 6 . 626 10 100 . 00 10 J s s i exp 0 . 9999 23 1 N . 38066 10 298 J K K j 1
*
核磁共振产生的条件：
(1) 核有自旋(磁性核)
(2)外磁场,使能级裂分;
(3)照射频率与外磁场的比值0 / B0 = / (2 )
*
三.能级分布与弛豫过程：
不同能级上分布的核数目可由Boltzmann 定律计算：
E E N E h i j i exp exp exp N kT kT j kT
（1）一些原子核像电子一样存在自旋现象， 因而有自旋角动量： I为自旋量子数 角动量： （2）由于原子核是具有一定质量的带正电的粒子，故在自旋时会 产生 核磁矩：m
= P
磁旋比，即核磁矩与自旋角动量的比值，不同的核具有不同的
磁旋比，它是磁核 一个特征（固定）值。
.79270 .70216 1 2 13 0
两能级上核数目差：百万分之十；
*
驰豫(relaxtion)——高能态的核以非辐射的方式回到
低能态
弛豫就是用来描述自旋“忘记”特定指向状态的速度。
•纵向驰豫也称自旋-晶格驰豫
而回到低能级，这种释放能量的方式称为纵向驰豫。 处在高能级的核将能量以热能形式转移给周围分子骨架（晶格）中的其它核， 周围的粒子，对固体样品是指晶格，对液体样品指周围的同类分子或溶剂分子。
横向驰豫也称自旋-自旋驰豫
自旋核之间进行内部的能量交换，高能态的核将能量转移给低能级的核，使它 变成高能态而自身返回低能态，这种释放能量的方式称为横向驰豫。
第十四章核磁讲解
1H γ=2.67519×108T-1s-1 13C γ=6.72615×107T-1s-1
原子核
原子核的进动
2、共振吸收条件
电磁波的能量: E h 0
核自旋能级的能量差:
E
h
2
H0
拉莫尔方程：
2
H0
E h
当电磁波的能量与核自旋能级的能量差相等时，
处于低能态的自旋核吸收一定频率的电磁波
1.0 0ppm (δ)
（高场）
左端为低场高频，右端为高场低频
二、化学位移的表示
1.定义：由于屏蔽效应的存在，不同化 学环境 H核共振频率不同的现象就叫做 化学位移。
不同质子间化学位移的差值约在1～15/百万， 用磁场强度（H）或电磁波频率（ν）表示都不 方便，因而规定用一个相对的量δ来表示， 单位ppm（百万分之一）。
例： CH3Br, 标准物：四甲基硅烷TMS ①H0=1.4092T, νCH3=60MHz+162Hz, νTMS=60MHz
162Hz 60106 Hz
106
2.70 ppm
二、化学位移 ② H0=2.3487T, νCH3=100MHz+270Hz, νTMS=100MHz
270Hz 106 2.70( ppm)
0
2
H0
三、自旋弛豫
驰豫历程：激发核通过非辐射途径损失能量而恢复至基态 的过程，是维持连续NMR信号必不可少的过程。
低能态核和高能态核的比例符合Boltzmann分布
Boltzmann分布：
n
ΔE
e kT
rhH0
e 2πkT
核磁共振波谱法讲义课件
环境科学中的应用
总结词
核磁共振波谱法在环境科学中也有重要的应 用。
详细描述
核磁共振波谱法可用于研究环境中的污染物 和天然有机物。通过测量水中、土壤中、大 气中有机污染物的核磁共振信号，核磁共振 波谱法能够提供关于污染物的种类、浓度和 分布的信息。此外，核磁共振波谱法还可用 于研究天然有机物（如腐殖质）的组成和降
多维核磁共振技术
多维核磁共振技术是一种通 过使用多个频率和磁场分量 来解析核磁共振信号的技术
。
通过多维核磁共振技术，可 以获得更丰富的化学位移信 息和耦合常数信息，从而更
好地解析分子结构。
多维核磁共振技术被广泛应 用于有机化学、材料科学等 领域，对于研究有机分子结 构、材料组成等具有重要意 义。
06 核磁共振波谱法实验操作演示
药物代谢与动力学研究
总结词
核磁共振波谱法在药物代谢与动力学研 究中具有广泛的应用。
VS
详细描述
核磁共振波谱法可用于研究药物在体内的 代谢过程和动力学行为，进而揭示药物的 作用机制和药效。通过测量药物分子在不 同时间点的代谢产物和浓度，核磁共振波 谱法能够提供关于药物吸收、分布、代谢 和排泄的重要信息，有助于新药开发和优 化治疗方案。
耦合常数
测量相邻原子核间自旋作用的强度和方向，揭示分子结构中的空间构型和相互作用。
04 核磁共振波谱法的实验技术应用
CHAPTER
有机化合物的结构鉴定
要点一
总结词
核磁共振波谱法是一种常用的实验技术，可用于有机化合 物的结构鉴定。
要点二
详细描述
核磁共振波谱法是一种基于核自旋磁矩的实验技术，通过 测量原子核在磁场中的共振频率来确定分子的结构。在有 机化合物的结构鉴定中，核磁共振波谱法可用于确定分子 中各原子的连接方式和化学环境，进而推断出分子的三维 结构。常见的核磁共振波谱法包括一维和二维核磁共振谱 ，其中二维核磁共振谱能够提供更丰富的结构信息。
有机化学中的核磁共振与质谱分析
有机化学中的核磁共振与质谱分析核磁共振（NMR）和质谱分析是现代有机化学中常用的两种仪器分析技术。
它们能够提供有关化合物结构和化学环境的重要信息，对于有机合成、药物研发等领域起着至关重要的作用。
1. 核磁共振（NMR）分析核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance，NMR）是一种通过测量核自旋的行为来研究化合物结构和环境的技术。
核磁共振分析仪器利用磁场对核自旋进行定性和定量分析。
在NMR谱图中，每种核素会产生特定的共振峰，其化学位移和相对强度提供了有机化合物中不同原子的位置和数量信息。
2. 核磁共振谱图解析核磁共振谱图的解析是通过观察不同原子核的化学位移和相对积分强度等信息来确定化合物结构。
在解析核磁共振谱图时，首先观察化学位移，大致可以确定化学环境。
化学位移是指核子相对于内部参考标准（通常是四氢呋喃或二氯甲烷）的移动。
进一步判断化学位移上是否有结构信息的判定主要通过耦合常数和等效质子个数来做决定。
耦合常数是指来自于相邻原子核对特定核的耦合引起的峰裂分裂。
等效质子个数是指拥有相同化学位移的质子的数量。
3. 质谱分析质谱分析（Mass Spectrometry，MS）是一种能够确定化合物分子质量和分子结构的分析技术。
质谱分析仪器通过将化合物分子在真空中电离，并利用磁场加速离子，使之进入质谱仪中。
在质谱仪中，离子会经过质量分析器，按照质量-荷质比的大小进行分离，最后通过检测器得到质谱图。
质谱图上的基峰（Base peak）是质谱峰中最高峰的称呼，其相对强度为100。
其他峰的相对强度相对于基峰来呈现。
质谱峰的质量与荷质比表示了化合物中组成离子的分子量。
4. 核磁共振和质谱分析的应用核磁共振和质谱分析在有机化学中被广泛应用。
它们能够提供关于化合物结构和环境的许多重要信息，进而帮助化学家确定化合物的结构、鉴定未知化合物、研究反应机理等。
通过核磁共振和质谱分析，化学家可以确定分子中的官能团、骨架结构以及它们之间的相对位置。
《仪器分析》——核磁共振波谱法
标准物
～ 有机溶剂时常用四13甲C 基m硅g烷（TMS）
重水时 4，4-二甲基-4硅代戊磺酸钠（DSS）
扫描范围 足够的谱带宽度
19
➢ 当电磁辐射的 0= 时， 产生共振吸收
H
02
0
E
无磁场
1
m =-
2
1
m =+
外加磁场
2
I＝1/2核的能级分裂
1 2
H0
❖ 屏蔽效应 ❖ 屏蔽常数 ❖ 化学位移
20
环内 =-2.99 环外 =9.28
十八碳环壬烯C18H18
1 2
H0
27
苯环
正屏蔽区
负屏蔽区
=7.27
负屏蔽 （向左，低场）
H0
正屏蔽 （向右，高场）
1 2
H0
28
双键
负屏蔽区
负屏蔽 峰左移
H0
正屏蔽区
烯氢的质子处于负屏蔽区， 左移（4.5-5.7）
乙烯氢 5.25
29
叁键
正屏蔽 峰右移
炔氢的质子处于正屏蔽区， 右移 例如：乙炔氢 2.88，乙烯氢 5.25
n
2 3.1 4 1.3 8 10 300
1.0000099
低能态的核仅比高能态核多十万分之一 强射频波照射，吸收饱和，NMR信号消失
高能态核
恢复至低能态
14
三、自旋弛豫
非辐射途径
高能态核
恢复至低能态
T-半衰期（驰豫过程所需时间）
两种形式： 1.自旋-晶格弛豫（纵向驰豫） T1 2.自旋-自旋弛豫（横向驰豫） T2
自旋感应产生核磁矩( µ)
µ= P ❖磁旋比 是原子核的特征常数
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分析化学（第2版）谢庆娟
李维斌
第一节 核磁共振波谱法简介
图示：磁性核在外加磁场中的行为
此图说明：无外加磁场时，样品中的磁性核任意取向； 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
10
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分析化学（第2版）谢庆娟
李维斌
第一节 核磁共振波谱法简介
4
全国高职高专药品类专业卫生部“十二五”规划教材
分析化学（第2版）谢庆娟
李维斌
第一节 核磁共振波谱法简介
核磁共振（ NMR ）指原子核放入磁场中，用适宜频率 的电磁波照射，吸收能量后，发生原子核能级的跃迁的 现象。 核磁共振光谱（NMR spectrum）是核磁共振信号的强 度随照射波频率或外磁场磁感强度而改变的曲线。
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全国高职高专药品类专业卫生部“十二五”规划教材
分析化学（第2版）谢庆娟
李维斌
第一节 核磁共振波谱法简介
（二）原子核的进动与核磁共振
(a)地球重力场中陀螺的进动
(b)磁场中磁性核的进动
磁性核：109种元素所有的核均带电荷，具有有磁性的核 具有角动量，即其电荷可以绕自旋轴自转(似带电的陀螺)
9
全国高职高专药品类专业卫生部“十二五”规划教材
= H0 /2
其意义为，当用一定频率电磁波照射1H核时，若电磁辐射所提供的能量恰好等于其 核能级差的能量（△E）时，1H核就吸收电磁辐射的能量，从低能级跃迁至高能级， 从而产生核磁共振吸收。可以通过改变照射电磁波的频率 υ （扫频），或外磁场 的强度 H0 （扫场）来满足核的共振条件。一般情况下是采用改变外磁场的强度 H0 ， 实现核共振。
图说明： (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。
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全国高职高专药品类专业卫生部“十二五”规划教材
分析化学（第2版）谢庆娟
李维斌
第一节 核磁共振波谱法简介 N
S N
N
N S
S
S
用能量等于E的电磁波照射 磁场中的磁性核，则低能级 上的某些核会被激发到高能 级上去(或核自旋由与磁场 平行方向转为反平行)，同 时高能级上的某些核会放出 能量返回低能级，产生能级 间的能量转移，此即共振。
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分析化学（第2版）谢庆娟
李维斌
第一节 核磁共振波谱法简介 化学位移定义
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分析化学（第2版）谢庆娟李源自斌第十四章 核磁共振波谱法和质谱法简介
◆学习目的
◆知识要求
◆能力要求
1
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分析化学（第2版）谢庆娟
李维斌
学习目的
通过学习核磁共振波谱法和质谱法了解核磁 共振波谱法和质谱法产生的原理和在分析检测 中的应用。
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分析化学（第2版）谢庆娟
李维斌
第一节 核磁共振波谱法简介
二、波谱图与分子结构 化学位移 原子核在一定强度的磁场中，由于共振吸 收的缘故，要吸收一定频率的电磁辐射， 并在核磁共振谱中的一定位置上出现吸收 峰。由于原子核的性质不同，吸收电磁辐 射的频率不同，而出现吸收峰的位置也不 同。由于核外电子对原子核有一定的屏蔽 作用，因此，原子核受核外电子屏蔽作用 的影响，使吸收峰在核磁共振图谱中的位 置（峰位）发生移动。
NMR的研究对象磁性核与电磁波的相互作用
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分析化学（第2版）谢庆娟
李维斌
第一节 核磁共振波谱法简介
一、核磁共振的基本原理
原子核荷带正电，当其绕轴旋转时产生电流，周围 形成磁场，使得原子核存在磁距μ 。
磁距μ 与自旋角动量 P成正比，比例常数为 ： = P 称为磁旋比，是原子核的重要属性。
NMR利用磁场中的磁性原子核吸收电磁波时产生 的能级分裂与共振现象。
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分析化学（第2版）谢庆娟
李维斌
第一节 核磁共振波谱法简介
例如：1H 核的自旋量子数为 1/2 。在外加磁场中，它只能有两种取向：一种与外磁 场平行，为低能级E1，以磁量子数m=+1/2表征；一种与外磁场逆平行，为高能级E2， 以磁量子数m=-1/2表征。两能级之差△E为： h h E E 1 E 1 mB 0 H0 2 2 2 2 其进动频率为：
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分析化学（第2版）谢庆娟
李维斌
第一节 核磁共振波谱法简介
（一）原子核的自旋 磁性核和非磁性核
磁矩
但是，不是所有的原子核都有磁性。
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全国高职高专药品类专业卫生部“十二五”规划教材
分析化学（第2版）谢庆娟
李维斌
第一节 核磁共振波谱法简介
原子核为带电粒子。原子核自旋的特征用自旋量子数I来描述， 根据I值的不同，原子核分为三类： ①I=0，它们的质子数和质量数均为偶数，在磁场中不产生核磁 共振信号，如12C、16O、32S等。 ②I=整数，它们的质子数为奇数，而质量数为偶数，如2H、14N 等。这类核有自旋和核磁距现象，但因较复杂，目前研究得较少。 ③I=半整数，它们是质量数为奇数的核，如1H、13C 、19F、31P 和 15N等，这类核在磁场中能产生核磁共振信号，且其波谱较简 单。其中碳谱（13C—NMR），尤其是氢谱（1H - NMR），是 有机物结构分析的强有力工具之一。
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分析化学（第2版）谢庆娟
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知识要求
1.了解核磁共振波谱法和质谱法的各自特点和 用途。 2.了解核磁共振波谱和质谱产生的原理。
3.理解共振吸收、化学位移、质谱图等的含义
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案例导入
在 1946 年 ， 哈 佛 大 学 的 Purcell 与 斯 坦 福 大 学 的 Bloch等人首次发现并证实 核磁共振现象，并因此获 得1952年诺贝尔奖。 目前 NMR波谱是分子科学、材料 科学和医学中研究不同物 质结构、动态和物性的最 有效工具之一。
哈佛大学 教授珀塞尔
斯坦福大学
教授布洛赫