第8章核磁共振波谱法.ppt

第八章核磁共振波谱分析(NMR)
化学位移
核磁共振基本原理
自旋-自旋偶合
核磁共振谱仪
一维核磁共振氢谱
二维核磁共振波谱简介
一维核磁共振碳谱
核磁共振应用简介
本章学****要求
熟悉核磁共振波谱的基本概念和特点;
掌握核磁共振产生的条件和基本原理;
理解化学位移产生的原因及影响因素;
熟悉核磁共振波谱仪的基本结构;
掌握某些常见基团的1H核的化学位移,自旋偶合、偶合裂分的机理及偶合常数;
掌握1H NMR一级图谱的解析,用于确定简单有机物的结构。
熟悉13C NMR图谱的解析。
核磁共振波谱法( NMR):
利用核磁共振光谱进行结构测定、定性与定量分析的方法。
将磁性原子核放入强磁场后,用适宜频率的电磁波照射,它们会吸收能量,发生原子核能级跃迁,同时产生核磁共振信号。
约化Planck常数
核磁共振基本原理
一、原子核的自旋和磁矩
大多数原子核都围绕着某个轴自身作旋转运动,这种自身旋转运动称为核的自旋运动。
各种不同的原子核,自旋的情况不同,原子核自旋的情况可用自旋量子数 I 表示。
若原子核存在自旋:
自旋角动量:
核磁矩:
自旋量子数(I)不为零的核都具有磁矩。具有磁距的原子核称为磁性核(NMR的研究对象)。
带电荷的原子核绕一定的转轴转动,可看成小磁体:
不同的原子核具有不同的磁旋比
核的
磁旋比
核磁矩与自旋量子数(I)相关。实践证明,核自旋量子数与核的质量数、质子数和中子数有关。
质量数为偶数
原子序数为偶数
自旋量子数为0
无自旋
12C6,32S16,16O8
质量数为偶数
原子序数为奇数
自旋量子数为1,2,3
有自旋
14N7
质量数为奇数
原子序数为奇或偶数
自旋量子数为1/2,3/2,5/2
有自旋
1H1 13C6 19F9
31P15
二、核磁矩的空间量子化
当原子核置于外磁场B0中时,相对于外磁场,有(2I+1)种取向:
(1) I=0 的原子核 16 O; 12 C; 22 S等,无自旋,没有磁矩,不产生共振吸收
(2) I=1 或 I >1的原子核
I=1 :2H,14N
I=3/2: 11B,35Cl,79Br,81Br
I=5/2:17O,127I
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
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。同时H、C也是有机化合物的主要组成元素。
*
E
m
=
1
/
2
m
=
-
1
/
2
m
=
1
m
=
-
1
m
=
0
m
=
2
m
=
1
m
=
0
m
=
-
1
m
=
-
2
I
=
1
/
2
I
=
1
I
=
2
B
B
B
m为磁量子数,取值为-I,-I+1,…,I-1,I。