核磁共振波谱法剖析PPT精品课件
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《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。
仪器分析第十五章核磁共振波谱法PPT课件
正确结构： H3CO
O CH
2021
37
练习：
C7H16O3，推断其结构
δ 3.38
δ 5.30 6 1
9 δ 1.37
2021
38
解：
C7H16O3， U=（2＋2×7－16）/2=0
a. δ3.38和δ 1.37 四重峰和三重峰 —CH2CH3相互偶合峰
b. δ 3.38含有—O—CH2结构 结构中有三个氧原子，可能具有(—O—CH2)3
2021
20
甲基氢、亚甲基氢与次甲基氢δ值计算
c
O
CH3
CH3－ CH2 －C －O －CH －CH2 －CH3
be
f da
CH3：
δa =0.87+0=0.87
(0.90)
δb =0.87+0.18（β-COR）=1.05 (1.16)
δc =0.87+0.38（β-OCOR）=1.25 (1.21)
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。
2021
25
n+1规律示例
2-溴丙烷的NMR谱
2021
26
偶合常数－偶合类型
偕偶（genminal coupling）：
同碳偶合，常用2J表示。烷烃2J大，但在谱 图上常见不到峰分裂。烯烃2J小，但能见 到分裂。
多少碳原子；它们各属于哪些基团；伯、 仲、叔、季碳原子各有多少等。
弛豫时间T1较长，能准确测定，推测结构 可以直接观测不带氢的各碳官能团的信息，
如羰基、氰基等。 灵敏度低，信号需累加，速度慢。 峰面积与碳数不成正比。
第七章核磁共振波谱法(2)剖析PPT课件
2020/12/9
B0
3.氢键
氢键：C—H…O，C—H…N 氢键→σ↓→δ↑
2020/12/9
五、自旋偶合与自旋分裂 <一>、自旋偶合与自旋分裂
1. 自旋偶合：相邻质子的自旋之间的相互作用
2020/12/9
2. 自旋分裂：自旋偶合引起的谱线增多的现象
CH2ClCHCl2
1
2
对于1 对于2
①↑↑ ②↓↓ ③↑↓，↑↓
导致2分裂成三重峰
①↑ ②↓
导致1分裂成双重峰
2020/12/9
CH3CHO
12 对于1
1
2
对于2
1
2
3
导致1分裂成双重峰
4
导致2分裂成四重峰
2020/12/9
3．偶合常数 自旋偶合产生的分裂峰之间的间距 用J表示，单位为Hz
J 与B0无关
2020/12/9
4. 偶合作用的分类
（1）同碳偶合 （2J）
2020/12/9
例2 C HC H C H 2 C H 2
s p
s p 2
C的电负性：sp> sp2 > sp3 理论预测： δ1 > δ2 > δ3 实际测定： 2.9 5.25 0.9
C H 3 C H 3 s p 3
2020/12/9
例3 乙酰苯
H 3C
邻
CO
间
对
邻位： δ=7.58 对、间位：δ=7.40
H C
H
J值变化范围大， 与结构密切相关
（2）邻碳偶合 （3J） C C
H
H
0~16 Hz
与NMR能够提供有效的立体化学及结构信息密切相关
核磁共振波谱分析法PPT课件
100.00 106 1023 298
J J
s K
s1 1 K
0.999984
两能级上核数目差：1.610-5； 弛豫(relaxtion)——高能态的核以非辐射的方式回到低能态。 饱和(saturated)——低能态的核等于高能态的核。
07:36:45
9
讨论:
exp
E exp kT
h kT
磁场强度2.3488 T；25C；1H的共振频率与分配比：
共振频率
2
B0
2.68 108 2.3488 100.00MHz
2 3.24
Ni Nj
e
xp
6.626 1034 1.38066
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。
07:36:45
11
内容选择：
第一节 核磁共振基本原理 第二节 核磁共振与化学位移 第三节 自旋偶合与自旋裂分 第四节 谱图解析与结构确定 第五节 13C核磁共振波谱
07:36:45
结束
12
核磁共振波谱 分析法
I=2
1H
E2=+ H0
H0
P
E= E2 － E1 = 2 H0 E1=－ H0
07:36:45
4
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。
于外当磁置场于，外有磁（场2I+H10）中种时取，向相：对
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。
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2021/3/1
5
讨论:
质子的共振频率与结构（化学环境）有关。高分辨率下， 吸收峰产生化学位移和裂分。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。
2021/3/1
6
四、核磁共振波谱仪
1．永久磁铁：提供外磁场。
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。60 MHz或 100 MHz。
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，产生信号。
4．样品管：外径5 mm的玻
璃管，测量过程中旋转。
2021/3/1
7
五、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。
2021/3/1
11
七、谱图解析
1）峰的数目：标志分子中磁不等性质子的种类，多少种； 2）峰的强度(面积)：每类质子的数目(相对)，多少个； 3）峰的位移()：每类质子所处的化学环境，化合物中位置； 4）峰的裂分数：相邻碳原子上质子数。
不足之处：仅能确定质子(氢谱)。
6个质子处于完 全相同的化学 环境，单峰。
自旋角动量： 2h I(I1)
核 磁 矩： gI(I1)
I：自旋量子数； h：普朗克常数； 核磁子=eh/2M c；
自旋量子数(I)不为零的核都具有磁矩：
质量数 原子序数 自旋量子数I
偶数 偶数
0
偶数 奇数
1，2，3….
奇数 奇数或偶数 奇数 奇数或偶数
2021/3/1
1/2 (1H，13C) 3/2；5/2….
第十一章 核磁共振波谱
Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy NMR
2021/3/1
1
本章要求
⒈ 理解核磁共振波谱法的基本原理。 ⒉ 了解核磁共振波谱仪主要组成部件的功能。 ⒊ 理解化子核的自旋
若原子核存在自旋，产生核磁矩：
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。
有机化合物中，各种氢核周 围的电子云密度不同，共振频率 有差异，引起共振吸收峰的位移， 称为化学位移。
2021/3/1
8
化学位移的表示方法
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）
两种取向不完全与外磁场平行，相互作用，产生进动，进动频率
0； 角速度0； 0 = 20 = H0， 磁旋比； H0外磁场强度；
进动取向不同的氢核之间的能级差：E= μ H0 (μ--磁矩)
2021/3/1
4
三、核磁共振条件
(1) 核有自旋(磁性核)； (2) 外磁场, 能级裂分;
(3) 照射频率与外磁场的比值0 /H0 = /(2)
2021/3/1
12
THANKS FOR WATCHING
谢谢大家观看
为了方便教学与学习使用，本文档内容可以在下载后随意修改，调整。欢迎下载！
汇报人：XXX
时间：20XX.XX.XX
2021/3/1
13
无自旋，不产生共振吸收 共振吸收复杂 核磁共振研究的主要对象 共振吸收复杂
3
二、 核磁共振现象
1H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， 有 (2I+1)种取向：
(1)与外磁场平行，磁量子数ｍ＝
＋1/2;
(2)与外磁场相反，ｍ＝－1/2;
~3.0
~1.8
H3C N H3C C C
~3.7
H
H3C O
H CC
~0.9 H3C C
15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 化学位移 δ
2021/3/1
10
六、峰的裂分
峰的裂分原因:自旋-自旋偶合 相邻两个氢核之间的自旋偶合（自旋干扰）
峰裂分数
峰裂分数：n+1 规律；相邻碳原子上的质子数
位移常数 TMS=0
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。
2021/3/1
9
常见结构单元化学位移范围
O
H
C OH C O
O ~2.1
H3C C