核磁解谱机理.doc

第四节 核磁共振谱(NMR)
核磁共振氢谱与碳谱就是在化学领域应用极为广泛与重要得一种物理分析方法。
Nobel Prize:
1943 O、 Stern --- 测定质子磁距
1944 I、 I、 Rabi --- 测定原子核磁距得共振方法
1952 F、 Bloch and E、 M、 Pucell --- 核磁共振现象
1991 R、 R、 Ernst --- 傅立叶变换核磁共振
确定分子得 C-H骨架及所处化学环境;
核磁共振技术就是珀塞尔(Purcell)与布洛齐(Bloch)始创于1946年,现已成为测定有机化合物结构不可缺少得重要手段。
从原则上说,凡就是自旋量子数不等于零得原子核,都可发生核磁共振。但到目前为止,最有实用价值得实际上只有H1,叫氢谱,常用1HNMR表示;13C叫碳谱,常用13CNMR表示。在基础有机化学中,我们仅讨论氢谱与简单得碳谱。
一)核磁共振原理简介
原子核存在自旋运动,可用自旋量子数 I 表征。
质量数
原子序数
I
NMR信号
电荷分布
偶数
偶数
0
无
均匀
偶数
奇数
1, 2, 3, …
有
不均匀
奇数
奇数或偶数
1/2
3/2, 5/2, …
有
有
均匀
不均匀
NMR: I = 1/2得核,如1H, 13C, 15N, 19F, 31P
基础知识
1、核得自旋与磁性
由于氢原子就是带电体,当自旋时,可产生一个磁场,因此,我们可以把一个自旋得原子核瞧作一块小磁铁。

原子得磁矩在无外磁场影响下,取向就是紊乱得,在外磁场中,它得取向就是量子化得,只有两种可能得取向。
当ms= +1/2时,如果取向方向与外磁场方向平行,为低能级(低能态) 。
当ms= - 1/2 时,如果取向方向与外磁场方向相反,则为高能级(高能态)。
两个能级之差为ΔE:

r为旋核比,一个核常数,h为Planck常数,6、626×10-34J、S。
ΔE与磁场强度(Ho)成正比。给处于外磁场得质子辐射一定频率得电磁波,当辐射所提供得能量恰好等于质子两种取向得能量差(ΔE)时,质子就吸收电磁辐射得能量,从低能级跃迁至高能级,这种现象称为核磁共振。

(1)核磁共振谱仪基本原理示意图
如上图,装有样品得玻璃管放在磁场强度很大得电磁铁得两极之间,用恒定频率得无线电波照射通过样品。在扫描发生器得线圈中通直流电流,产生一个微小磁场,使总磁场强度逐渐增加,
当磁场强度达到一定得值Ho时,样品中某一类型得质子发生能级跃迁,这时产生吸收,接受器
就会收到信号,由记录器记录下来,得到核磁共振谱。


核磁共振氢谱与碳谱
左 右
屏蔽作用: 小 大
固定射频: 低场 高场
固定