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核磁共振氢谱综述

第三章核磁共振是近十年发展起来的一项新技术。它已经成为与元素分析、群外光谱、红外光谱、质谱和其他方法相配合的确定化合物结构的有力工具。目前，核磁共振已经渗透到化学的各个领域。它已广泛应用于有机化学、生物化学、药物化学、洛河化学、无机化学、高分子化学、环境化学、食品化学以及与化学相关的各个学科，对这些学科的发展起到了巨大的推动作用。

在核磁共振测定过程中，样品没有被破坏，仪器可以测量各种数据。

不仅可以测定纯物质，而且可以测定具有非重叠模型的混合物样品。

不仅可以确定有机物质的分子结构，而且许多无机物质的分子结构也可以通过核磁共振技术来确定。3.1核磁共振的基本原理3.1.1原子核的磁矩核是带正电的粒子。如果它们旋转，它们可以产生磁极矩，但不是所有的原子核都能产生自旋。自旋只能由具有奇数个中子和质子的原子核产生，或者由具有奇数个中子和质子的原子核产生。例如1H、13C、15N、19F、31p，119Sn等。

这些可以旋转的原子核在旋转时会产生磁极矩。原子核的自旋运动与自旋量子数I有关，I=0的原子核没有自旋运动。只有I≠0的原子核才有自旋运动。原子核由中子和质子组成，因此有相应的质量和电荷。许多同位素的原子核都有磁矩。这种原子核可以称为磁核，是

核磁共振的研究对象。原子核的磁矩取决于原子核的自旋角动量，即: P=I(I 1)h2π:

I是原子核的自旋量子数。h是普朗克常数。根据I值，原子核可分为以下三类:

(1)如果中子数和质子数是偶数，I=0，如12C、16O、32S等。

这种原子核不能通过核磁共振来确定。(2)如果中子数和质子数中的一个是偶数，另一个是奇数，则I是半整数，例如I=1/2: 1H、13C、15N、19F、31P、37Se等。

I=3/2:

7Li、9Be、11B、33S、35Cl、37Cl等。

I=5/2:

17O、25Mg、27Al、55Mn等。

I=7/

2、9/2等。

(3)如果中子和质子的数量是奇数，则I是整数，如2H(D)、6Li、14N等。I=1；

58Co，I=2；

10B，1=3 .

(2)和(3)类原子核是核磁共振的研究对象。

其中，I=1/2的原子核，其电荷均匀分布在原子核表面，这样的原子核不具有四极矩，其核磁共振谱线较窄，最适合核磁共振检测。每个非零I值的原子核都有自旋角动量p，也有磁矩μ。μ和p之间的

关系为:

μ=γPγ称为磁旋转比，是原子核的一个重要属性。3.1.2在外加磁场中，子场中自旋核的取向和能级的质子核磁共振距离在空间中被量子化。有211种可能的空间方向。这些磁量子数M的值只能作为I。目前，核磁共振已经渗透到化学的各个领域。I，I-广泛应用于有机化学、生物化学、药物化学、洛河化学、无机化学、高分子化学、环境化学、食品化学以及与化学相关的各个学科，对这些学科的发展起到了巨大的推动作用。

在核磁共振测定过程中，样品没有被破坏，仪器可以测量各种数据。

不仅可以测定纯物质，而且可以测定具有非重叠模型的混合物样品。

不仅可以确定有机物质的分子结构，而且许多无机物质的分子结构也可以通过核磁共振技术来确定。3.1核磁共振的基本原理3.1.1原子核的磁矩核是带正电的粒子。如果它们旋转，它们可以产生磁极矩，但不是所有的原子核都能产生自旋。自旋只能由具有奇数个中子和质子的原子核产生，或者由具有奇数个中子和质子的原子核产生。例如1H、13C、15N、19F、31p，119Sn等。

这些可以旋转的原子核在旋转时会产生磁极矩。原子核的自旋运动与自旋量子数I有关，I=0的原子核没有自旋运动。只有I≠0的原子核才有自旋运动。原子核由中子和质子组成，因此有相应的质量和电荷。许多同位素的原子核都有磁矩。这种原子核可以称为磁核，是

核磁共振的研究对象。原子核的磁矩取决于原子核的自旋角动量，即: P=I(I 1)h2π:

I是原子核的自旋量子数。h是普朗克常数。根据I值，原子核可分为以下三类:

(1)如果中子数和质子数是偶数，I=0，如12C、16O、32S等。

这种原子核不能通过核磁共振来确定。(2)如果中子数和质子数中的一个是偶数，另一个是奇数，则I是半整数，例如I=1/2: 1H、13C、15N、19F、31P、37Se等。

I=3/2:

7Li、9Be、11B、33S、35Cl、37Cl等。

I=5/2:

17O、25Mg、27Al、55Mn等。

I=7/

2、9/2等。

(3)如果中子和质子的数量是奇数，则I是整数，如2H(D)、6Li、14N等。I=1；

58Co，I=2；

10B，1=3 .

(2)和(3)类原子核是核磁共振的研究对象。

其中，I=1/2的原子核，其电荷均匀分布在原子核表面，这样的原子核不具有四极矩，其核磁共振谱线较窄，最适合核磁共振检测。每个非零I值的原子核都有自旋角动量p，也有磁矩μ。μ和p之间的

关系为:

μ=γPγ称为磁旋转比，是原子核的一个重要属性。3.1.2子场中自旋核的取向和外磁场中能级质子核磁距离的空间量子化有211种可能的空间取向。这些磁量子数M的值只能取I，I:根据电磁理论，在外磁场中作用于磁场的磁矩μ的能量E为:E=-E=:B0为磁场强度。作用能E属于势能性质，因此核磁矩总是力求与外磁场方向平行。外部磁场越强，En的高阶分裂越大，高能态和低能态之间的能量差越大。

3.1.3核回旋加速器和核磁共振当核磁共振发生时，原子核在能级跃迁过程中吸收电磁波的能量，从而可以探测到相应的信号。在磁场中，被激励的线圈产生磁距离，并且与外部磁场的相互作用导致线圈在扭矩的作用下偏转。同样在磁场中，自旋核的赤道面被转矩偏转，结果是核磁距离围绕磁场的方向旋转，这就是拉莫尔进动。在静态磁场中，具有磁矩的原子核具有不同的能级。此时，如果使用特定频率的电磁波来照明——省略部分——光谱可以分为AB和X部分。AB部分有8条谱线，可分为两组。每一组形成一个AB系统。谱线的位置和强度完全符合AB系统的规律。X部分有6条谱线，其中两条是合成峰，6条谱线的中心是νx值。该系统具有以下特点:

这两组没有重叠，JAX和JBX有相同的标志。

两组峰重叠JAX和JBX符号可以相同或相反。

两组峰完全重叠，JAX和JBX符号相反，可以指定JAX0J和JBXNH SH。这可以简化地图，通常溶剂是D2O。(2)氘代氢氧化钠交换氘代氢氧化钠可以在羰基α碳上交换氢，与氘代氢氧化钠偶联的质