AVANCEIII核磁共振谱仪操作规程
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1.9 40 1 .921 1.902 1.3 94 1 .375 0.965 0.9 46 0 .928
0. 000
4.样品管 样品管使用应注意问题 （1）样品管必须保持干净，避免沾染灰尘或划伤。 （2）不能使用试管刷刷洗样品管 （3）新的样品管不一定是干净的 样品管的旋转： 可以提高分辨率； 缺陷是有旋转边带
0 2
1H和13C在不同静磁场中的共振频率
B0[T]
1.41 1.88 2.11 2.35 4.70 5.67 7.05 9.40 11.74 14.09
共振频率 [MHz]
1H
13C
60
15.1
80
20.1
90
22.63
100
25.15
200
50.3
250
62.9
300
76.4
400
100.6
三、操作软件
topspin2.1程序，用于整个核磁仪器的控制、实验数据的采 集和处理、分析等。
topspin2.1程序的窗口简介
命令行
工具栏
数
据
保 存
谱图显示区
区
实验状态显示窗口
第三部分实验操作指南
样品的准备 样品测试 数据的处理 数据的输出
500
125.7
600
150.9
五、傅里叶变换谱仪的工作原理： 磁化矢量、射频脉冲和FID信号
B
B0
0
M
RF 脉冲，覆盖了 很宽的频率范围。
M 接收器 Receiver
当相应频率的射频场(RF)脉冲照射时,宏观 磁化矢量将围绕着射频场作用的方向从Z-轴 转到X-Y平面上.由该平面上的检测线圈检测 出时间域的FID信号,再通过傅立叶变换得到 频率域的核磁共振谱图.
三、原子核的磁性
原子核具有质量并带正电荷，大多数 核有自旋现象，在自旋时产生磁矩 ，磁矩的方向可用右手定则确定， 核磁矩和核自旋角动量P都是矢量， 方向相互平行，且磁矩随角动量的增 加成正比地增加 = P
—磁旋比，不同的核具有不同的磁 旋比，对某元素是定值。是磁性核的 一个特征常数
• 核的自旋角动量是量子化的,与核的自旋量子数I 的关系如下:
（Acetone）、氘代二甲基亚砜（DMSO）、氘代二甲基 甲酰胺（DMF）、氘代三氟醋酸（TFA）等。 选择时应考虑：溶解度 、溶剂信号对样品频谱的干扰、 粘滞性、成本、水含量
3.标准样品-用于定标
(1) 氢 谱
氘代氯仿、氘代二甲基亚砜、氘代丙酮等溶剂中，加入四 甲基硅烷 (CH3)4Si ， 值为0ppm，缩写：TMS
重水：六甲基二硅醚（HMDC, 值为0.07ppm), 4,4-二甲基-4-硅代戊磺酸钠（DSS, 水溶性，作为极性化合 物的内标，但三个CH2的 值为0.5~3.0ppm,对样品信号有影 响）
（2）磷谱
85%磷酸作为内标， 值为0ppm。 （3）氟谱
化C学FC位l3移作定为位内-标78，.5ppm值为0ppm。通常用三氟乙酸作为内标
第一部分核磁共振的基本原理 第二部分核磁共振仪器结构简介 第三部分核磁共振实验操作
第一部分核磁共振的基本原理
一、核磁共振 是一种物理现象，一种用来研究物质的分子结构
及物理特性的光谱学方法.将磁性原子核放入强磁场 后，用适宜频率的电磁波照射，它们会吸收能量，发 生原子核能级跃迁，同时产生核磁共振信号，得到核 磁共振。
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；
静磁场下原子核的磁性
无静磁场
静磁场B0存在时
△E与外磁场强度成正比, B0越大,能级分裂越大, △E越大
四、核磁共振的条件
如果以一定频率的电磁波照射处于磁场B0中的核，且 射频频率恰好满足下列关系时：
h =ΔE ΔE=γh B0/2π （核磁共振条件式）
FID信 号 S(t) FT
S()
第二部分核磁共振谱仪介绍——
400MHz AVANCEIII核磁共振谱仪
一、仪器的组成
磁体系统
机柜
磁体系统，
包括磁体， 探头、匀场 系统和前置 放大器 （HPPR）
源自文库
二、NMR实验前的准备
1.样品
纯度高，不含有磁性物质，样品的完全溶解。
2.溶剂——氘代试剂 重水（D2O）、氘代氯仿（CDCl3）、氘代丙酮
5 .33 1 0.30
32.5 7 0.50
14.1 0 1 3.23 19.72
4.2 5
ppm
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
H1 solvent:aectone C4mimPF6 2004.12.13 T1 X=0.05 good
TMS
8.8 77
7.704 7.64 7
4.350 4.3 32 4 .314 4.026
p h I (I 1) I可以为0，1 ，1，3，2 等值
2
22
代入上式得：
h I (I 1) 2
• 当I=0时,P=0,原子核没有自旋现象,只有I﹥0,原子核才有自旋 角动量和自旋现象
实践证明,核自旋与核的质量数,质子数和中子数有关
质量数（a） 原子序数（Z）自旋量子（I）
例子
奇数 偶数
奇或偶 偶数
1,3,5 222
0
I
1 2
,1H
1
,
13C6 ,19F9 ,15N 7
I
3 2
,11B5
,
35Cl17
,
I
5 2
,17
O8
12C6 ,16O8 ,32S16
偶数
奇数
1，2，3……
I 1,2H1 ,14N 7 , I 3,10B5
无自旋，没有磁矩，不产生共振吸收
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。
本实验室谱仪不需旋转
样品管的清洗 （1）新样品管：丙酮清洗2-3次，50-60度干燥5h。 （2）用过的样品管： a:把样品管内的残留溶液倒入废液池； b:根据样品管使用的氘代试剂的不同，选用不同的溶剂 清洗3次；同时用超声波清洗机超声10min左右； c：用水清洗3次，然后再用乙醇清洗2-3次，最后使用丙 酮清洗3次； d：把清洗过的样品管，50-60oc干燥5h，即可使用。 e：如上述方法不能清洗干净，用无污染的浓硫酸浸泡 几个小时，再重复以上操作清洗。
利用核磁共振光谱进行结构测定，定性与定量分 析的方法称为核磁共振波谱法。简称 NMR
二、核磁共振的应用领域
1.化学结构鉴定：天然产物化学、有机合成化学 2.动态过程的研究：反应动力学、研究平衡过程（化
学平衡或构象平衡） 3.三维结构研究：蛋白质、 DNA/DNA 复合物、多糖 4.药物设计：NMR研究构效关系
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4.样品管 样品管使用应注意问题 （1）样品管必须保持干净，避免沾染灰尘或划伤。 （2）不能使用试管刷刷洗样品管 （3）新的样品管不一定是干净的 样品管的旋转： 可以提高分辨率； 缺陷是有旋转边带
0 2
1H和13C在不同静磁场中的共振频率
B0[T]
1.41 1.88 2.11 2.35 4.70 5.67 7.05 9.40 11.74 14.09
共振频率 [MHz]
1H
13C
60
15.1
80
20.1
90
22.63
100
25.15
200
50.3
250
62.9
300
76.4
400
100.6
三、操作软件
topspin2.1程序，用于整个核磁仪器的控制、实验数据的采 集和处理、分析等。
topspin2.1程序的窗口简介
命令行
工具栏
数
据
保 存
谱图显示区
区
实验状态显示窗口
第三部分实验操作指南
样品的准备 样品测试 数据的处理 数据的输出
500
125.7
600
150.9
五、傅里叶变换谱仪的工作原理： 磁化矢量、射频脉冲和FID信号
B
B0
0
M
RF 脉冲，覆盖了 很宽的频率范围。
M 接收器 Receiver
当相应频率的射频场(RF)脉冲照射时,宏观 磁化矢量将围绕着射频场作用的方向从Z-轴 转到X-Y平面上.由该平面上的检测线圈检测 出时间域的FID信号,再通过傅立叶变换得到 频率域的核磁共振谱图.
三、原子核的磁性
原子核具有质量并带正电荷，大多数 核有自旋现象，在自旋时产生磁矩 ，磁矩的方向可用右手定则确定， 核磁矩和核自旋角动量P都是矢量， 方向相互平行，且磁矩随角动量的增 加成正比地增加 = P
—磁旋比，不同的核具有不同的磁 旋比，对某元素是定值。是磁性核的 一个特征常数
• 核的自旋角动量是量子化的,与核的自旋量子数I 的关系如下:
（Acetone）、氘代二甲基亚砜（DMSO）、氘代二甲基 甲酰胺（DMF）、氘代三氟醋酸（TFA）等。 选择时应考虑：溶解度 、溶剂信号对样品频谱的干扰、 粘滞性、成本、水含量
3.标准样品-用于定标
(1) 氢 谱
氘代氯仿、氘代二甲基亚砜、氘代丙酮等溶剂中，加入四 甲基硅烷 (CH3)4Si ， 值为0ppm，缩写：TMS
重水：六甲基二硅醚（HMDC, 值为0.07ppm), 4,4-二甲基-4-硅代戊磺酸钠（DSS, 水溶性，作为极性化合 物的内标，但三个CH2的 值为0.5~3.0ppm,对样品信号有影 响）
（2）磷谱
85%磷酸作为内标， 值为0ppm。 （3）氟谱
化C学FC位l3移作定为位内-标78，.5ppm值为0ppm。通常用三氟乙酸作为内标
第一部分核磁共振的基本原理 第二部分核磁共振仪器结构简介 第三部分核磁共振实验操作
第一部分核磁共振的基本原理
一、核磁共振 是一种物理现象，一种用来研究物质的分子结构
及物理特性的光谱学方法.将磁性原子核放入强磁场 后，用适宜频率的电磁波照射，它们会吸收能量，发 生原子核能级跃迁，同时产生核磁共振信号，得到核 磁共振。
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；
静磁场下原子核的磁性
无静磁场
静磁场B0存在时
△E与外磁场强度成正比, B0越大,能级分裂越大, △E越大
四、核磁共振的条件
如果以一定频率的电磁波照射处于磁场B0中的核，且 射频频率恰好满足下列关系时：
h =ΔE ΔE=γh B0/2π （核磁共振条件式）
FID信 号 S(t) FT
S()
第二部分核磁共振谱仪介绍——
400MHz AVANCEIII核磁共振谱仪
一、仪器的组成
磁体系统
机柜
磁体系统，
包括磁体， 探头、匀场 系统和前置 放大器 （HPPR）
源自文库
二、NMR实验前的准备
1.样品
纯度高，不含有磁性物质，样品的完全溶解。
2.溶剂——氘代试剂 重水（D2O）、氘代氯仿（CDCl3）、氘代丙酮
5 .33 1 0.30
32.5 7 0.50
14.1 0 1 3.23 19.72
4.2 5
ppm
0
1
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5
6
7
8
9
H1 solvent:aectone C4mimPF6 2004.12.13 T1 X=0.05 good
TMS
8.8 77
7.704 7.64 7
4.350 4.3 32 4 .314 4.026
p h I (I 1) I可以为0，1 ，1，3，2 等值
2
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代入上式得：
h I (I 1) 2
• 当I=0时,P=0,原子核没有自旋现象,只有I﹥0,原子核才有自旋 角动量和自旋现象
实践证明,核自旋与核的质量数,质子数和中子数有关
质量数（a） 原子序数（Z）自旋量子（I）
例子
奇数 偶数
奇或偶 偶数
1,3,5 222
0
I
1 2
,1H
1
,
13C6 ,19F9 ,15N 7
I
3 2
,11B5
,
35Cl17
,
I
5 2
,17
O8
12C6 ,16O8 ,32S16
偶数
奇数
1，2，3……
I 1,2H1 ,14N 7 , I 3,10B5
无自旋，没有磁矩，不产生共振吸收
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。
本实验室谱仪不需旋转
样品管的清洗 （1）新样品管：丙酮清洗2-3次，50-60度干燥5h。 （2）用过的样品管： a:把样品管内的残留溶液倒入废液池； b:根据样品管使用的氘代试剂的不同，选用不同的溶剂 清洗3次；同时用超声波清洗机超声10min左右； c：用水清洗3次，然后再用乙醇清洗2-3次，最后使用丙 酮清洗3次； d：把清洗过的样品管，50-60oc干燥5h，即可使用。 e：如上述方法不能清洗干净，用无污染的浓硫酸浸泡 几个小时，再重复以上操作清洗。
利用核磁共振光谱进行结构测定，定性与定量分 析的方法称为核磁共振波谱法。简称 NMR
二、核磁共振的应用领域
1.化学结构鉴定：天然产物化学、有机合成化学 2.动态过程的研究：反应动力学、研究平衡过程（化
学平衡或构象平衡） 3.三维结构研究：蛋白质、 DNA/DNA 复合物、多糖 4.药物设计：NMR研究构效关系