核磁共振PPT.

位移的表示方法
与裸露的氢核相比， TMS的化学位移最大，但规 定 TMS=0，其他种类氢核的 位移为负值，负号不加。
小，屏蔽强，共振需
要的磁场强度大，在高场出 现；大，屏蔽弱，共振需 要的磁场强度小，在低场出 现，如右图；
= [（ 样 - TMS) / TMS ] 106 (ppm)
电磁波辐射
共振条件：
(1) 核有自旋(磁性核) ； (2)外磁场H0，能级裂分； (3)照射频率与外磁场的比值0 / H0 = / (2 )
信号
共振条件： 0 = H0 / (2 ) （1）对于同一种核 ，磁旋比 为定值， H0变，射频频率变。
吸 收 能 量 0 低 场 H0 高 场
4．样品管：外径5mm的玻璃管, 测量过程中旋转, 磁场作用均匀。
第二节
核磁共振与化学位移
一、核磁共振与化学位移
理想化的、裸露的氢核；满足共振条件： 0 = H0 / (2 ) 产生单一的吸收峰； 实际上，氢核受周围不断运动着的电子影响。在外磁场作 用下，运动着的电子产生相对于外磁场方向的感应磁场，起 到屏蔽作用，使氢核实际受到的外磁场作用减小： H=（1- ）H0 ：屏蔽常数。 越大，屏蔽效应越大。 = [ / (2 ) ]（1- ）H0 由于屏蔽作用的存在，氢核产生共振需要更大的外磁场强 度（相对于裸露的氢核），来抵消屏蔽影响。
在外磁场中，原子核能 级产生裂分，由低能级向高 能级跃迁，需要吸收能量。 能级量子化。射频振荡 线圈产生电磁波。 对于氢核，能级差： E= H0 （磁 矩）产生共振需吸收的能量：
E= H0 = h 0 由拉莫进动方程：0 = 2 0 = H0 ; 共振条件： 0 = H0 / (2 )
（2）不同原子核，磁旋比 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） 固定H0 ，改变（扫频） ，不同原子核在不同频率处 发生共振（图）。也可固定 ，改变H0 （扫场）。扫场方式 应用较多。 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H0的单位：1高斯（GS）=10-4 T（特拉斯）
在1950年，Proctor等人研究发现：质子的共振频率与其结 构（化学环境）有关。在高分辨率下，吸收峰产生化学位移 和裂分，如右图所示。
由有机化合物的核磁共振图，可获得质子所处化学环境的 信息，进一步确定化合物结构。
四、核磁共振波谱仪
1．永久磁铁：提供外磁 场，要求稳定性好，均匀， 不均匀性小于六千万分之 一。扫场线圈。 2 ．射频振荡器：线圈垂 直于外磁场，发射一定频 率的电磁辐射信号。 60MHz或100MHz。 3 ．射频信号接受器（检 测器）：当质子的进动频 率与辐射频率相匹配时， 发生能级跃迁，吸收能量， 在感应线圈中产生毫伏级 信号。
1．位移的标准
没有完全裸露的氢核，没 有绝对的标准。 相对标准：四甲基硅烷 Si(CH3)4 （TMS）（内标）
位移常数 TMS=0
Baidu Nhomakorabea
2．为什么用TMS作为基准?
（1）12个氢处于完全相同的化学环境，只产生一个尖峰；
（2）屏蔽强烈，位移最大。与有机化合物中的质子峰不重迭； （3）化学惰性；易溶于有机溶剂；沸点低，易回收。
二、 核磁共振现象
自旋量子数 I=1/2的原子核 （氢核），可当作电荷均匀分 布的球体，绕自旋轴转动时， 产生磁场，类似一个小磁铁。
当置于外加磁场H0中时， 相对于外磁场，可以有 （2I+1）种取向： 氢核（I=1/2），两种 取向（两个能级）： (1)与外磁场平行，能量低， 磁量子数ｍ＝＋1/2; (2)与外磁场相反，能量高， 磁量子数ｍ＝－1/2;
(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； (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，C，H也是有 机化合物的主要组成元素。
核磁共振波谱
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 核磁共振基本原理 核磁共振与化学位移
自旋偶合与自旋裂分
谱图解析与化合物结构确定 碳-13核磁共振
第一节
一、 原子核的自旋
核磁共振基本原理
I：自旋量子数； h：普朗克常数； 核磁子=eh/2M c
若原子核存在自旋，产生核磁矩； h I ( I 1) 自旋角动量： 2 核 磁 矩：
g I ( I 1)
自旋量子数（I）不为零的核都具有磁矩，原子的自旋 情况可以用（I）表征： 质量数 偶数 原子序数 偶数 自旋量子数I 0
偶数
奇数
奇数
奇数或偶数
1，2，3….
1/2；3/2；5/2….
(1) I=0 的原子核O（16）;C（12）;S（32） 等 ，无自旋，没有磁矩，不产生共振吸收。
二、影响化学位移的因素
1、电负性
与质子相连元素的电负性 越强，吸电子作用越强，价 电子偏离质子，屏蔽作用减 弱，信号峰在低场出现。 -CH3 ， =1.6~2.0，高场； -CH2I， =3.0~3.5，低场 -O-H， -C-H，
1、化学位移：
0 = [ / (2 ) ]（1- ）H0
由于屏蔽作用的存在，氢核产生共振需 要更大的外磁场强度（相对于裸露的氢 核），来抵消屏蔽影响。 在有机化合物中，各 种氢核周围的电子云密度 不同（结构中不同位置） 共振频率有差异，即引起 共振吸收峰的位移，这种 现象称为化学位移。
2、化学位移的表示方法
核磁共振现象：
两种取向不完全与外磁场平行，＝54°24’ 和 125 °36’ 相互作用, 产生进动(拉莫进动) 进动频率 0； 角速度0；
0 = 2 0 = H0 磁旋比； H0外磁场强度；
两种进动取向不同的氢核之间 的能级差：E= H0 （磁矩） 高能量
低能量
三、核磁共振条件