核磁共振-2012

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1、1核磁共振波谱分析方法87654321023目录核磁共振原理核磁共振仪器核磁共振氢谱核磁共振碳谱样品制备核磁共振在材料研究中的应用4一、核磁共振基本原理A+KLMNO磁矩μ＝0磁矩μ≠0NMRI原子核是否自旋5质量数（中子数+质子数）A原子序数（质子数）Z自旋量子数I核自旋原子核偶数偶数0无偶数奇数整数有奇数奇或偶数半整数有1．原子核的自旋及分类:I＝1/2的原子核，电荷均匀分布在原子核表面，NMR谱线窄，最宜于NMR检测6自旋的原子核具有自旋角动量(ρ)和自旋磁场H在没有外磁场时，自旋核的取向是任意的,并且自旋产生的磁场方向也是任意的.7如果放在外磁场中,

2、其运动方式变成:进动82.自旋核在外加磁场中的取向(旋转方向)取向数=2I+1如:1H的I=1/2,则:9每一种取向都对映一个能级状态，有一个ms。如：1H核：标记ms为－1/2和+1/2103.核磁共振的产生:外界提供的能量等于不同取向原子核的能级差.即:核——原子核自旋I≠0磁——外加磁场H0诱导产生自旋能级分裂共振——能级跃迁111磁体－提供强度大、稳定和均匀的外磁场永久磁铁,超导磁体2探头-将样品管保持在磁场中某一固定位置二、核磁共振仪器:4信号检测及记录处理系统3射频源－发射一定频率的电磁辐射信号12核磁共振仪实物图:131.化学位移:吸收峰所在的

3、相对不同位置(1).化学位移的由来——屏蔽效应化学位移是由核外电子的屏蔽效应引起的。三、核磁共振氢谱都是H核，所以吸收峰的位置应该是相同的,而实际不是这样.14式中：σ为屏蔽常数,反映了核所处的化学环境核外电子对H核产生的这种作用，称为屏蔽效应(如果产生磁场与外加磁场同向,称之为去屏蔽效应)。15显然，核外电子云密度越大，屏蔽效应越强，要发生共振吸收就势必增加外加磁场强度，共振信号将移向高场区；反之，共振信号将移向低场区。16(2).化学位移的表示方法化学位移的差别约为百万分之十，精确测量其绝对值十分困难，现采用相对数值。以四甲基硅（TMS）为标准物质，规定

4、：它的化学位移为零，然后，根据其它吸收峰与零点的相对距离来确定它们的化学位移值。TMS特点：(1)屏蔽效应强，共振信号在高场区(δ值规定为0)，绝大多数吸收峰均出现在它的左边。(2)结构对称，是一个单峰。(3)容易回收(b.p低)，与样品不反应、不缔合。17仪器频率18(3).影响化学位移(电子云密度)的因素:a.电负性:元素的电负性↑，通过诱导效应，使H核的核外电子云密度↓，屏蔽效应↓，共振信号→低场。例如：δ=0.23δ=1.6～2.0δ=3.0~3.5δ=0.2319b磁各向异性效应∏电子产生环电流，磁场侧面与外磁场方向一致，增强了外磁场去屏蔽。SP2

5、杂化诱导作用去屏蔽（i）双键碳上的质子δ=9.4～10δ=4.5～5.7δ=0.2320SP杂化s成份大，键电子更靠近碳原子，对相连的氢原子有去屏蔽效应。（ii）三键碳上的质子21苯环上的6个电子产生较强的环电流诱导磁场，质子位于其磁力线上，与外磁场方向一致，去屏蔽效应要大于双键上的质子。（iii）苯环上的质子22δ=5.28c、共扼效应－去屏蔽δ=3.57δ=3.99δ=5.87δ=5.50..乙烯醚p-π共轭氧上孤对电子的供电子作用，碳原子上的电子密度增加，相对双键上的质子来讲，去屏蔽作用减弱。乙烯酮π-π共轭羰基的吸电子作用使其去屏蔽作用增强23d)

6、氢键效应形成氢键后1H核屏蔽作用减少，实验证明氢键属于去屏蔽效应。(CH3CH2OH/CCl4:a,10%;b,5%;c,0.5%)由于四氯化碳的稀释作用，使氢键的去屏蔽作用减弱abc242513456789101112130C3CHC2CH2C-CH3环烷烃0.2—1.52CH2ArCH2NR2CH2SCCHCH2C=OCH2=CH-CH31.7—3CH2FCH2ClCH2BrCH2ICH2OCH2NO22—4.70.5(1)—5.5OHNH2NH4.6—5.9CR2=CH-R10.5—12RCOOH9—10RCHO6—8.5CHCl3(7.27)常用溶

7、剂的质子的化学位移值D（4）特征质子的化学位移值262、自旋偶合与自旋裂分为什么每类氢核不总表现为单峰、有时出现多重峰？TMS-CH3-CH2ICH3CH2I8.07.06.05.04.03.02.01.00δ/ppm相邻的H核相互作用（即干扰）的结果。这种原子核之间的相互作用，叫做自旋偶合。由自旋偶合引起的谱线增多的现象，叫做自旋裂分。271:3:3:11:2:128(n+1)规律i)某组环境相同的氢核，与n个环境相同的氢核偶合，裂分为(n+1)个峰1:3:3:11:1偶合的一般规则ii)某组环境相同的氢核，分别与n个和m个环境不同的氢核（或I=1/2的

8、核）偶合,则裂分为(n+1)(m+1)个峰29012