核磁共振NMR工作原理及基本操作

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
100
200 250 300 400 500 600
25.15
50.3 62.9 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

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

பைடு நூலகம்
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，
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℃
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。

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]
共振频率 [MHz]
1H 13C
1.41
1.88 2.11
60
80 90
15.1
20.1 22.63
2.35
4.70 5.67 7.05 9.40 11.74 14.09
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
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
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。
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。
仪器的基本构造
Data processing
► 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