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核磁共振解析
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二、授课主要内容
第一节 核磁共振波谱的基本原理
第二节 核磁共振谱仪简介
第三节 核磁共振氢谱
第四节 核磁共振碳谱
三、学****重点及难点分析
重点：核磁共振的产生条件；所需时间以T2表示，一般的气体及液体样品T2为1秒左右。
驰豫时间决定了核在高能级上的平均寿命T，由
于 ，所以T取决于T1及T2之较小者。
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I=1/2的核的核磁共振基本原理示意图
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二、化学位移（chemical shift）
1、化学位移的产生
诱导磁场：核外电子云受B0的诱导产生的一个方向与B0相反，大小与B0成正比的磁场。
核外电子对原子核有屏蔽作用。原子核实际受到的磁场力为B0(1- )。
原子核在外磁场中的共振频率为：
（ ：屏蔽常数）
化学位移：电子云密度和核所处的化学环境有关，因核所处化学环境改变而引起的共振条件变化的现象。
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2、化学位移的表示方法
处于不同化学环境的原子核，由于屏蔽作用不同而产生的共振条件差异很小，实际操作中采用一标准物质作为基准，测定样品和标准物质的共振频率之差。
磁场强度不同，同一化学环境的核共振频率不同。不同型号的仪器所得化学位移值不同。
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对于固定磁场改变射频的扫频式仪器，化学位移常用位移常数表示，
位移常数
对于固定射频频率改变外磁场强度的扫场式仪器，化学位移为：
在化学位移测定时，常用的标准物是四***硅烷（（CH3）4Si，简称TMS）。
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TMS用作标准物质的优点是：
TMS化学性质不活泼，与样品之间不发生化学反应和分子间缔合；
TMS是一个对称结构，四个***有相同的化学环境，在氢谱和碳谱中都只有一个吸收峰；
Si的电负性（）比C的电负性（）小，TMS中的氢核和碳核处在高电子密度区，产生大的屏蔽效应，NMR信号所需的磁场强度大，与样品信号之间不会重叠干扰；
TMS沸点很低（27℃），容易去除，有利于回收样品。
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3、化学位移的测定（扫场方法）
三、自旋-自旋耦合（spin-spin coupling）
磁核之间的相互干扰称为自旋-自旋耦合，由自旋耦合产生的多重谱峰现象称为自旋裂分。耦合是裂分的原因，裂分是耦合的结果。
自旋耦合的简单原理
自旋核A邻近无其他自旋核存在，则谱图中存在一个吸收峰，峰的位置由 决定。
A核附近有另一自旋核X存在，且X的自旋量子数I=1/2，则A核的共振频率为：
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（ΔB ：X核自旋产生的小磁场）
相邻两个同种自旋核X1和X2对A核的影响
组合类别
X1核的取向
X2核的取向
A核实际受到的磁场强度
几率
（1）
+1/2
+1/2
[B0(1-σ)+2ΔB]
1
（2）
+1/2
-1/2
B0(1-σ)
2
（3）
-1/2
+1/2
（4）
-1/2
-1/2
[B0(1-σ)-2ΔB]
1
A核邻近有两个相同自旋核X1和X2时，裂分为三重峰，各峰的强度比为1：2：1。
A核邻近有三个相同的自旋核时，裂分为四重峰，强度比为1：3：3：1。
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原子核之间的自旋耦合作用是通过成键电子传递的。
耦合作用所产生的两条谱线间距离为J，称作为耦合常数。 表示耦合的磁核之间相互干扰程度的大小，以赫兹为单位。
耦合常数与外加磁场无关，与两个核在分子中相隔的化学键的数目和种类有关。通常在J的左上角标以两核相距的化学键数目，在J的右下角标明相互耦合的两个核的种类。
J的大小还与化学键的性质及立体化学因素有关。
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第二节 核磁共振谱仪简介
按产生磁场的来源不同
永久磁铁
电磁铁
超导磁体
按照射频率不同分为：60MHz，100MHz，200MHz，
300MHz，500MHz。
按射频照射方式不同
连续波核磁共振谱仪（CW-NMR）
脉冲傅里叶交换核磁共振谱仪
（PFT-NMR）
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一、连续波核磁共振谱仪（CW-NMR）
1、磁体
提供一个强的稳定均匀的外磁场。
2、射频发生器