核磁共振波谱法剖析PPT精品课件

2021/3/1
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时间：20XX.XX.XX
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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。
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常见结构单元化学位移范围
O
H
C OH C O
O ~2.1
H3C C
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….
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奇数 奇数或偶数 奇数 奇数或偶数
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1/2 (1H，13C) 3/2；5/2….
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。
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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。
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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。
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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。
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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。
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)
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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)
第十一章 核磁共振波谱
Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy NMR
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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 理解化学位移产生的原因及其影响因素。
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一、原子核的自旋
若原子核存在自旋，产生核磁矩：
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
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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;
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。
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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）
~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
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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