第七章-核磁共振波谱.ppt

第七章 核磁共振波谱分析,7-1 核磁共振的基本原理,7-1-1 原子核的自旋,原子序数,质量数,量子数I,偶,偶,0,奇、偶,奇,半整数,奇,偶,整数,自旋量子数不为0的核是核磁共振研究的对象。,其中I=1/2的核最宜于核磁共振检测。,7-1 核磁共振的基本原理,7-1-1 原子核的自旋,量子数,原子核,1/2,1,1,H,13,6,C,19,9,F,15,7,N,31,15,P,5/2,17,8,O,3/2,11,5,B,电荷均匀分布，谱线窄，最宜于检测。,7-1 核磁共振的基本原理,7-1-2 原子核的磁矩和自旋角动量,量子数不为0的原子核，由自旋而产生磁矩：,=P,P=h/(2)(I(I+1),1/2,-磁旋比,P自旋角动量,H普朗克常数,I自旋量子数,7-1 核磁共振的基本原理,7-1-4 核磁共振产生的条件,h,=,E=,hH,0,=,H,0,/(2,),磁旋比,H,0,外加静磁场,运用特定频率（,）的电磁波辐照样品：,7-1 核磁共振的基本原理,7-1-5 弛豫过程,原子核弛豫过程,受激态高能级磁核失去能量跳回低能级,的,非辐射,过程。,自旋晶格弛豫,(纵向弛豫）1/T,1,自旋自旋弛豫,(横向弛豫）1/T,2,7-1 核磁共振的基本原理,7-1-5 弛豫过程,E,t h,E=h,=1/,t,Heisenberg测不准原理,粒子在特定运动状态停留时间,7-1 核磁共振的基本原理,7-1-5 弛豫过程,原子核弛豫过程对实验结果影响,=1/,t,固体样品（弛豫效率很高），峰宽,液体样品（弛豫效率较低），峰窄,7-2 核磁共振的基本参数,7-2-1 化学位移,同类原子核在同一射频场中有不同的共振频率,=,H,0,/(2,),H,0,=H,0,-,H,0,=(1-,)H,0,屏蔽常数,原子核所处化学环境的反映,7-2 核磁共振的基本参数,7-2-1 化学位移,同类原子核的实际共振频率,H,0,=H,0,-,H,0,=(1-,)H,0,=,（,1-,）,H,0,/（2,）,=,抗+,顺+,远,7-2 核磁共振的基本参数,7-2-1 化学位移,=,（,1-,）,H,0,/（2,）,=,抗+,顺+,远,使共振信号向高场移动的屏蔽（,感应磁场与H,0,反,）,使共振信号向低场移动的屏蔽（,感应磁场与H,0,同,）,由原子核所处分子中其他部位所产生的屏蔽。,7-2 核磁共振的基本参数,7-2-1 化学位移,=,样品,-,标准物,=,（,标,-,样,）,H,0,/（2,）,=,（,样,-,标,）,10,6,/,标,（ppm),同类磁核在不同化学环境中共振频率之差,四甲基硅烷（TMS）,测量化学位移的基准物质（,1,H，,13,C）,7-2 核磁共振的基本参数,7-2-2 自旋偶合与自旋分裂,H取向,H取向,H核局部,实受磁场,2H,H,0,+2H,0,H,0,0,H,0,2H,H,0,-2H,1,1,2-三氯乙烷分子中-CH,2,-质子的自旋规律,7-2 核磁共振的基本参数,7-2-2 自旋偶合与自旋分裂,1,1,2-三氯乙烷分子中-CH,2,-质子的自旋规律,谱峰1,谱峰2,谱峰3,=,H,0,/(2,),H,0,-2H,H,0,H,0,+2H,核自旋与核自旋间的相互作用,“自旋-自旋”偶合作用。,由自旋-自旋偶合作用产生的谱线分裂,“自旋-自旋”分裂现象。,7-2 核磁共振的基本参数,7-2-2 自旋偶合与自旋分裂,1,1,2-三氯乙烷分子中-CH,2,-质子的自旋规律,谱峰1,谱峰2,谱峰3,=,H,0,/(2,),H,0,-2H,H,0,H,0,+2H,多重峰相互间距称为“,偶合常数,”。,7-2 核磁共振的基本参数,7-2-2 自旋偶合与自旋分裂,自旋分裂的n+1规律,：,n个相邻氢，出现n+1个,分裂峰，各分裂峰面积比为（a+b),n,展开系数比。,自旋分裂应用,：,对于结构分析特别有用，鉴定,分子的基团及其排列次序。,7-2 核磁共振的基本参数,7-2-3 核磁共振的信号强度,NMR谱图上信号,峰强度,正比于,峰面积，,正比于,相对应的,原子核数目。（氢核，质子）,7-3 核磁共振的实验方法,核磁共振波谱仪（Nuclear Magnetic Resonance）,7-3 核磁共振的实验方法,600兆超导核磁共振波谱仪,7-3 核磁共振的实验方法,AC-80核磁共振波谱仪,