核磁共振(NMR)工作原理及基本操作1
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核磁共振(NMR) 工作原理及基本操作
研究物质结构工具之一
NMR现象发现1945。
► 1951
发现化学位移。1952 自旋偶合，NMR技术可 用来研究分子结构。 第一台CW-30MHz。
► 1958 ► 1966
R.R.Ernst实现FT-NMR实验。提高灵敏度， 13C核的测量成为可能。1974 二维实验。 1991 诺贝尔化学奖。
► CD3OD
► C6D6
化学位移相近的峰分开
标准物质
最常用的标准物质是TMS。
CH3 H3C
Si
CH3
CH3
TMS的化学位移被规定为0.00，其它有机物质的大多在此峰的 左边(即为正值)。
核磁管
► 如果使用清洗过后的核磁管，要注意是否洁净。在
使用前一定要反复确认是否有裂纹！！！
=
+
放入样品：将样品管外表擦干净
磁矩在无外磁场时，两种取向的能量是简并的。在有 外磁场时，一个质子， m=+½ 或-½ 。把核描述为 1/2，核自旋(I)。
B0 m=+½
m=-½
原子序数 偶 奇 偶 奇
质量数 偶 奇 奇 偶
I 0
1
实例
12 6
C
15 7
16 8
O
32 16
S
半整数
1
H F
13 6
19 9
31 15
P
11 5
核磁共振实验报告及思考题
1.核磁共振发生条件，原理，及其提供
信息及应用，你对核磁共振有什么认识？ 2.化学品的测试，谱图处理（用MestReNova） 及解析 3.电子版发至shwang@ybu.edu.cn
Leabharlann Baidu
13C
谱最好用10 mg以上。
与样品不发生化学反应。 溶剂的吸收峰对样品信号没有干扰。
氘代试剂的选择
► CDCl3 ► D2O ► DMSO-d6
CDCl3 more than six months old may be acidic enough to exchange away labile protons from our solute molecule 活泼氢 “万能溶剂” 难以回收 溶剂峰与样品峰重叠 熔点低 18℃
1H的两个自旋态布居数相差的数量级为20ppm。
与其它技术，如IR和UV光谱，NMR灵敏度相对较低。
1H和13C在不同静磁场中的共振频率
B0[T] 1.41 1.88 2.11
共振频率 [MHz]
1H 13C
60 80 90
15.1 20.1 22.63
2.35
4.70 5.67
100
200 250
仪器的基本构造
Data processing
rf console
Transmitter
Magnet Sample tube Probe
Receiver
B0 FT
140
120
100
80 PPM
60
40
20
0
rf pulse
FID Sample tube inside coil
Spectrum
原子核是由质子和中子组成的。 质子是一种转动着的带电荷的粒子(Z=1)，故有磁矩。
使中线上下的样品一样多
按lift键
确认有气流的声音 探头内现有样品浮起后，取 下并换上样品 再次按lift键 等待气流平稳后开始实验
匀场好坏的标志
是否对称
峰越细（半峰宽越小） 越好 单峰不应有裂分
基本步骤（氢谱）
1.配好样品,放入磁体(BSMS面板中LIFT) 2.建一个新的实验数据目录、文件名(edc) 3.锁场(lock) 4.自动调谐(atma) 5.自动调节增益rga） 6. BSMS面板中SPIN，匀场，调节Z1 7.设置ns，采样(zg) 8.采样结束后，使用命令(efp) 9.自动相位校正apk 10.基线校正abs 11.转移数据
可定性得到化合物的多方面的结构信息。(也 可定量） 合成化学、药物化学、天然物化学、生物有 机化学、高分子化学、材料化学等学科，结构 确认、认证、鉴定等
樟脑
样品纯度要尽量高
► ►
TLC板多种展开体系下 是一个点 色谱峰单一
氘代溶剂
► ► ► ►
对样品要有足够的溶解度
对1H谱一般5-10mg，
N I=½ I=³/² I=1
C I=½
2 1
B N
整数
H
14 7
►核自旋为零的核，其I=0，因此不能用NMR来检测。
当射频场的频率与核磁场中的拉摩尔进动频率匹 配时，发生共振-----低能级的磁性核吸收一个辐射 量子跃迁至较高能级；同时，位于高能级的核释放 出能量回到低能级。
对NMR来说，射频辐射(rf)，其频率范围与收 音机和电视机的接收频率相同。
25.15
50.3 62.9
7.05
9.40 11.74 14.09
300
400 500 600
76.4
100.6 125.7 150.9
化学位移
电子效应（诱导效应，共轭效应） 邻近基团的磁各向异性
偶合常数
原子核之间的磁相互作用，称之为偶合常数。
积分面积
13C
NMR谱
化学位移的范围， 0～200ppm之间
研究物质结构工具之一
NMR现象发现1945。
► 1951
发现化学位移。1952 自旋偶合，NMR技术可 用来研究分子结构。 第一台CW-30MHz。
► 1958 ► 1966
R.R.Ernst实现FT-NMR实验。提高灵敏度， 13C核的测量成为可能。1974 二维实验。 1991 诺贝尔化学奖。
► CD3OD
► C6D6
化学位移相近的峰分开
标准物质
最常用的标准物质是TMS。
CH3 H3C
Si
CH3
CH3
TMS的化学位移被规定为0.00，其它有机物质的大多在此峰的 左边(即为正值)。
核磁管
► 如果使用清洗过后的核磁管，要注意是否洁净。在
使用前一定要反复确认是否有裂纹！！！
=
+
放入样品：将样品管外表擦干净
磁矩在无外磁场时，两种取向的能量是简并的。在有 外磁场时，一个质子， m=+½ 或-½ 。把核描述为 1/2，核自旋(I)。
B0 m=+½
m=-½
原子序数 偶 奇 偶 奇
质量数 偶 奇 奇 偶
I 0
1
实例
12 6
C
15 7
16 8
O
32 16
S
半整数
1
H F
13 6
19 9
31 15
P
11 5
核磁共振实验报告及思考题
1.核磁共振发生条件，原理，及其提供
信息及应用，你对核磁共振有什么认识？ 2.化学品的测试，谱图处理（用MestReNova） 及解析 3.电子版发至shwang@ybu.edu.cn
Leabharlann Baidu
13C
谱最好用10 mg以上。
与样品不发生化学反应。 溶剂的吸收峰对样品信号没有干扰。
氘代试剂的选择
► CDCl3 ► D2O ► DMSO-d6
CDCl3 more than six months old may be acidic enough to exchange away labile protons from our solute molecule 活泼氢 “万能溶剂” 难以回收 溶剂峰与样品峰重叠 熔点低 18℃
1H的两个自旋态布居数相差的数量级为20ppm。
与其它技术，如IR和UV光谱，NMR灵敏度相对较低。
1H和13C在不同静磁场中的共振频率
B0[T] 1.41 1.88 2.11
共振频率 [MHz]
1H 13C
60 80 90
15.1 20.1 22.63
2.35
4.70 5.67
100
200 250
仪器的基本构造
Data processing
rf console
Transmitter
Magnet Sample tube Probe
Receiver
B0 FT
140
120
100
80 PPM
60
40
20
0
rf pulse
FID Sample tube inside coil
Spectrum
原子核是由质子和中子组成的。 质子是一种转动着的带电荷的粒子(Z=1)，故有磁矩。
使中线上下的样品一样多
按lift键
确认有气流的声音 探头内现有样品浮起后，取 下并换上样品 再次按lift键 等待气流平稳后开始实验
匀场好坏的标志
是否对称
峰越细（半峰宽越小） 越好 单峰不应有裂分
基本步骤（氢谱）
1.配好样品,放入磁体(BSMS面板中LIFT) 2.建一个新的实验数据目录、文件名(edc) 3.锁场(lock) 4.自动调谐(atma) 5.自动调节增益rga） 6. BSMS面板中SPIN，匀场，调节Z1 7.设置ns，采样(zg) 8.采样结束后，使用命令(efp) 9.自动相位校正apk 10.基线校正abs 11.转移数据
可定性得到化合物的多方面的结构信息。(也 可定量） 合成化学、药物化学、天然物化学、生物有 机化学、高分子化学、材料化学等学科，结构 确认、认证、鉴定等
樟脑
样品纯度要尽量高
► ►
TLC板多种展开体系下 是一个点 色谱峰单一
氘代溶剂
► ► ► ►
对样品要有足够的溶解度
对1H谱一般5-10mg，
N I=½ I=³/² I=1
C I=½
2 1
B N
整数
H
14 7
►核自旋为零的核，其I=0，因此不能用NMR来检测。
当射频场的频率与核磁场中的拉摩尔进动频率匹 配时，发生共振-----低能级的磁性核吸收一个辐射 量子跃迁至较高能级；同时，位于高能级的核释放 出能量回到低能级。
对NMR来说，射频辐射(rf)，其频率范围与收 音机和电视机的接收频率相同。
25.15
50.3 62.9
7.05
9.40 11.74 14.09
300
400 500 600
76.4
100.6 125.7 150.9
化学位移
电子效应（诱导效应，共轭效应） 邻近基团的磁各向异性
偶合常数
原子核之间的磁相互作用，称之为偶合常数。
积分面积
13C
NMR谱
化学位移的范围， 0～200ppm之间