[VIP资料]核磁共振与电子顺磁共振波谱法.ppt

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第三章核磁共振与电子顺磁共振波谱法
核磁共振(Nuclear ic Resonance, NMR)和电子顺磁共振(Electron ic Resonance, EPR)与UV和IR相同,也属于吸收波谱。EPR又称为电子自旋共振谱(Electron Spin Resonance, ESR)。
NMR和EPR是将样品置于强磁场中,然后用射频源来辐射样品。NMR是使具有磁矩的原子核发生磁能级的共振跃迁;而ESR是使未成对的电子产生自旋能级的共振跃迁。
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第三章核磁共振与电子顺磁共振波谱法
NMR
ESR
研究对象
具有磁矩的原子核
具有未成对电子的物质
共振条件式
磁子/J/T
称为核磁子,
1H的=×10-27
称为玻尔磁子,
电子的=×10-24
g因子
(又称朗德因子,无量纲)
氢核1H的g因子为
gN=
自由电子的g因子为
ge=
结构表征的主要参数
耦合常数J,单位Hz;化学位移,常用单位ppm
超精细分裂常数,常用单位特斯拉
常用谱图
核吸收谱的吸收曲线和积分曲线
电子吸收谱的一级微分曲线
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核磁共振波谱
NMR是研究处于磁场中的原子核对射频辐射(Radio-frequency Radiation)的吸收,它是对各种有机和无机物的成分、结构进行定性分析的最强有力的工具之一,有时亦可进行定量分析。
在强磁场中,原子核发生能级分裂(能级极小:,磁能级差约为2510-3J),当吸收外来电磁辐射(109-1010nm, 4-900MHz)时,将发生核能级的跃迁——产生所谓NMR现象。
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核磁共振波谱
测定有机化合物的结构,1HNMR──氢原子的位置、环境以及官能团和C骨架上的H原子相对数目)
与UV和红外光谱法类似,NMR也属于吸收光谱,只是研究的对象是处于强磁场中的原子核对射频辐射的吸收。
射频辐射——原子核(强磁场下能级分裂)——吸收──能级跃迁──NMR
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1H-核磁共振波谱
化学位移及自旋-自旋分裂
原子核处于外磁场中时,核外电子运动要产生感应磁场,就像形成了一个磁屏蔽,使外磁场对原子核的作用减弱了,即实际作用在原子核上的磁场为,
称为屏蔽常数,它反映了核所处的化学环境。
在一定的辐射频率下,处于不同化学环境的有机化合物中的质子,产生核磁共振的磁场强度或共振吸收频率不同的现象,称为化学位移。
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化学位移及自旋-自旋分裂
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1H-核磁共振波谱
化学位移及自旋-自旋分裂
分子内部相邻碳原子上氢核自旋也会相互干扰,通过成键电子之间的传递,形成相邻质子之间的自旋-自旋耦合,而导致谱峰发生分裂,即自旋-自旋分裂。
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1H-核磁共振波谱
化学位移及自旋-自旋分裂
分裂峰数是由邻碳原子上的氢原子数n决定的,为 n+1,其峰面积之比为二项展开式系数。
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1H-核磁共振波谱
化学位移及自旋-自旋分裂
分裂峰之间的距离称为耦合常数,一般用nJ 表示(n为两 H 氢间的键数),单位为Hz。J是核之间耦合强弱的标志,它说明了它们之间相互作用的能量,因此是化合物结构的属性,与外磁场强度的大小无关。
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