《NMR核磁》PPT课件

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1、第十五章核磁共振谱(NMR)nuclearmagneticresonance11946年：布洛赫(FelixBloch)&珀赛尔(EdwardPurcell)因发展了核磁精密测量的新方法及由此所作的发现——核磁共振（1952年获诺贝尔奖）布洛赫(FelixBloch)珀赛尔(EdwardPurcell)21953商品化NMR仪问世30兆赫7000高斯1964超导NMR问世200兆赫4.74特斯拉1971脉冲傅立叶变换NMR问世100兆赫2.35特斯拉1991年诺贝尔化学奖：恩斯特R.R.Ernst（1933－）瑞士物理化学家他的主要成就在于他在发展高分辨核磁共

2、振波谱学方面的杰出贡献。这些贡献包括：一.脉冲傅利叶变换核磁共振谱二.二维核磁共振谱三.核磁共振成像32003年诺贝尔医学奖:美国科学家保罗·劳特布尔(PaulLauterbur)和英国科学家彼得·曼斯菲尔德(PeterMansfield)用核磁共振层析“拍摄”的脑截面图象核磁共振成像技术是核磁共振在医学领域的应用。人体内含有非常丰富的水，不同的组织，水的含量也各不相同，如果能够探测到这些水的分布信息，就能够绘制出一幅比较完整的人体内部结构图像，核磁共振成像技术就是通过识别水分子中氢原子信号的分布来推测水分子在人体内的分布，进而探测人体内部结构的技术。4MRI

3、isusedforimagingofallorgansinthebody.51H-NMR主要提供：峰面积、化学位移、耦合常数及裂分情况。峰面积：和氢数目成正比。化学位移δ：单位ppm乙基苯的核磁共振谱图6第一节核磁共振谱法的基本原理一、原子核的自旋核磁共振主要是由原子核的自旋运动引起的。不同的原子核，自旋运动的情况不同，它们可以用核的自旋量子数I来表示。自旋量子数与原子的质量数和原子序数之间存在一定的关系，大致分为三种情况，见表1：7若原子核存在自旋，产生核磁矩：自旋角动量：核磁矩：µ=Pγ(磁旋比)：原子核磁性大小的量度8讨论:(1)I=0的原子核16O；

4、12C；22S等，无自旋，没有磁矩，不产生共振吸收(2)I=1或I>0的原子核I=1：2H，14NI=3/2：11B，35Cl，79Br，81BrI=5/2：17O，127I这类原子核的核电荷分布可看作一个椭圆体，电荷分布不均匀，共振吸收复杂，研究应用较少；(3)Ｉ＝1/2的原子核1H，13C，19F，31P原子核可看作核电荷均匀分布的球体，并象陀螺一样自旋，有磁矩产生，是核磁共振研究的主要对象，C，H也是有机化合物的主要组成元素。9二、原子核的自旋能级和共振吸收（一）核自旋能级分裂原子核在磁场中有2I+1个取向。以磁量子数m表示每一个取向，则：m=I、I-1

5、、I-2、-I+1、-I如1H（I=1/2），m的取值数为2，m=1/2及-1/2。I=1时：m的取值数为3，m=1、0及-1。10核磁矩的能量：H0：外磁场强度在外场作用下，使原来原子核能级分裂成（2I+1）塞曼能级，能级差为Hoh/211(二)原子核的共振吸收自旋量子数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。当置于外磁场H0中时，相对于外磁场，有（2I+1）种取向：氢核（I=1/2），两种取向（两个能级）：(1)与外磁场平行，能量低，磁量子数ｍ＝＋1/2;(2)与外磁场相反，能量高，磁量子数ｍ＝

6、－1/2;121.原子核的进动—拉莫尔进动Larmorprecession两种取向不完全与外磁场平行，＝54°24’和125°36’相互作用,产生进动(拉莫进动)进动频率0；角速度0；0=20=H0磁旋比；H0外磁场强度；两种进动取向不同的氢核之间的能级差：E=H0（磁矩）13在外磁场中，原子核能级产生裂分，由低能级向高能级跃迁，需要吸收能量。能级量子化。射频振荡线圈产生电磁波。对于氢核，能级差：E=H0（磁矩）产生共振需吸收的能量：E=H0=h0由拉莫进动方程：0=20=H0;共振吸收条件：142.共振吸收条件核磁共

7、振：处于静磁场中的核自旋体系，当拉莫尔进动频率与作用于该体系的射频场频率相等时，所发生的吸收电磁波的现象。(1)v0=v：照射频率等于进动频率。(2)m=±1：只有m=±1的跃迁才是允许的。15三、自旋弛豫氢核置于外加磁场后，低能态核(n+)和高能态核(n-)的比例服从Boltzmann分布：例：H0=1.4092T,T=300K时,1H核即低能态核数仅比高能态核数多十万分之一。当n(-1/2)=n(+1/2)，不会再有吸收，NMR信号消失。16自旋弛豫：高能态的核以非辐射的方式回到低能态。1.自旋-晶格弛豫：纵向弛豫,处于高能态的原子核将能量传递给周围介

8、质而重新回到低能态（非同类原子核），从