乙基苯的一维核磁共振氢谱的测定

1、在正式上课前需要强调几个注意事项。第一，进入实验室就要穿上鞋套；第二，仪器室有强磁场，因此带有心脏起搏器者为了自身安全不能进入。此外，请大家将硬币、钥匙、手机、饭卡、银行卡、铁磁性发夹、手表收起来放在自己包里。如果带进仪器室，可能会造成饭卡、银行卡的消磁，手表无法准确工作。第三，乙基苯的一维核磁共振氢谱测定使用的核磁共振谱仪必须有我们实验室发的合格证才能操作，所以本次试验由我负责操作，大家负责观察并且课后完成实验报告。但是大家在观察时不要随便触碰谱仪或者是采样间的电脑。大家现在所在的就是我们的600MHZ实验室。首先跟大家介绍一下实验室的布局。里面是操作间，我们就在里面的通风橱配样。将样品溶解

2、在氘代溶剂中然后转移至核磁管内，样品的体积控制在500L左右为好。两台空气压缩机，隔一段时间就会工作，发生很大声音，大家不要被吓着。它在核磁共振的检测中扮演了相当重要的角色:a控制样品管的升降(换管), b样品管旋转(通过旋转使磁场均匀), c冷却探头, d变温检测时的必需的冷热气源等等。第一项样品管的升降尤其重要,因为现在仪器里放置的样品是重水,要想测定我们今天的目标物质就更换核磁管。配好的样品我们需要对其进行检测。采样间，我们可以通过在电脑上输入各种命令来控制谱仪工作。最里面这一间是仪器间：楼梯边上腔体是磁体；四四方方的机柜是核磁共振谱仪的主机；靠近我们的这四个是备用电源：当停电时，备用电

3、源能够给谱仪供电一段时间。谱仪对于工作时的温度、湿度都有一定的要求，因此仪器间放置了柜式空调，温度常年设置为20摄氏度，冬暖夏凉；此外还有一台除湿机控制仪器间的湿度。我们所在的这一个房间的几台电脑都是用来处理谱仪检测得到的数据。磁性原子核是指具有奇数质子或中子的核。核磁共振发展至今共形成3个分支：液体核磁共振，固体核磁共振（检测对象是固体），磁共振成像。这就是应用于医学上的磁共振成像，原理与液体核磁共振，固体核磁共振相同，但不同的是磁共振成像测出的是图像，液体核磁共振，固体核磁共振得到的是谱图。 核磁共振发展至今，共得到5项与之相关的诺贝尔奖，分别是2项物理学奖，2次化学奖，1次医学奖。那今天

4、我们就来学习乙基苯的一维核磁共振氢谱测定。射频振荡器发射一定频率的电磁辐射信号作用于核磁管，当质子的进动频率与辐射频率相匹配时，发生能级跃迁，吸收能量，在感应线圈中产生信号，经射频信号接受器（检测器）传至记录仪。样品管又称试样管，核磁管。测量过程中由空气压缩机的气流控制使之旋转, 磁场作用均匀。例一就是本次实验得到的结果图。坐标轴表示化学位移，讲解化学位移。可以用右手螺旋定则判断感应磁场的方向。电负性表示吸引电子的能力。电负性取代基具有亲电诱导作用，使 H核外围电子云密度降低，电子云产生的感应磁场减弱，屏蔽效应减弱，即产生了去屏蔽效应，使核感受到的磁场变大，更加接近外加磁场强度，其结果导致 H

5、核共振峰移向低场，增大。分子中的氢与独立的质子不同，其周围有电子，这些电子产生的感应磁场与外磁场的方向相反，抵消了一部分外磁场。若使氢发生核磁共振，必须增大磁场强度即会移向高场。I,Br,Cl,F 电负性逐渐增强，化学位移变大。电子云产生的感应磁场会形成一个闭合回路，因此苯环平面的上下方为屏蔽区，苯环平面处于去屏蔽区。拿乙烯与乙炔举例，乙烯是平面分子与苯环类似，乙烯氢处于去屏蔽区；乙炔氢处于屏蔽区，导致 H核共振峰移向高场，减小。核磁共振检测我们使用氘代溶剂，氘代溶剂中的氢被氘代，因此不含H核，不会干扰样品H核的谱图。在图谱中出现的溶剂峰是氘代不完全残留的氢。常见的氘代溶剂：重水、氘仿、丙酮、

6、二甲基亚砜即DMSO等等。在图中，1.2处的峰上面标了3个化学位移。造成这种现象的原因就是自旋裂分。Ha与Hb化学位移相同，属于化学等价核。但Ha与Hb对Fa 与Fb 耦合常数不同，因此属于磁不等价核。第1次，美国科学家Rabi发明了研究气态原子核磁性的共振方法，获l944年诺贝尔物理学奖。第2次，美国科学家Bloch（用感应法）和Purcell（用吸收法）各自独立地发现宏观核磁共振现象，因此而获1952年诺贝尔物理学奖。第3次，瑞士科学家Ernst因对NMR波谱方法、傅里叶变换、二维谱技术的杰出贡献，而获1991年诺贝尔化学奖。第4次，瑞士核磁共振波谱学家KurtWthrich，由于用多维N

7、MR技术在测定溶液中蛋白质结构的三维构象方面的开创性研究，而获2002年诺贝尔化学奖。同获此奖的还有一名美国科学家和一名日本科学家。第5次，美国科学家PaulLauterbur于1973年发明在静磁场中使用梯度场，能够获得磁共振信号的位置，从而可以得到物体的二维图像；英国科学家PeterMansfield进一步发展了使用梯度场的方法，指出磁共振信号可以用数学方法精确描述，从而使磁共振成像技术成为可能，他发展的快速成像方法为医学磁共振成像临床诊断打下了基础。他俩因在磁共振成像技术方面的突破性成就，获2003年诺贝尔医学奖。 处于不同化学环境中的氢核由于具有不同的屏蔽常数，削弱外磁场的程度不同，要

8、使其都发生共振，补偿的附加磁场强度不同，所产生的共振吸收峰，会出现在图谱的不同位置上。即产生了化学位移。碳谱 在设置参数时选择对氢去耦，因此最终得到的碳谱是一个个的单峰，除溶剂外不会出现裂分。 约几个赫兹 1H的共振频率 （几百万赫兹）与同步变化，所以相对化学位移不会随着外磁场的变化而变化。由于各个核磁仪器的场强不同,对同一样品测出的“绝对”频率位移也会不一样.但是如果使用相对位移不同的仪器,对同一样品的测出的“相对”频率位移就一样了. 核磁共振中,化学位移本身是有单位的,其单位是Hz,之所以最终没有单位,是因为我们常说的化学位移指的是化学相对位移。 Hz/Hz，因此相对化学位移是没有单位的。

9、（因为HNMR的频率都是在百万赫兹范围,而差(样品共振频率锁场频率)一般在几个赫兹的范围内.所以,用parts per million.)ppm 与百分率（%）所表示的内容一样，只不过比例系数比百分率（%）大。谱峰呈现出的多重峰形是自旋自旋耦合引起的谱峰裂分。 NMR常用同位素核有关物理参数同位素 天然丰度 自旋 磁旋比a 共振频率b 检测灵敏度c 1H 0.99985 1/2 26.752 100 1 7Li 0.9258 3/2 10.3975 38.866 0.27 11B 0.8042 3/2 8.5843 32.084 0.13 13C 0.01108 1/2 6.7283 25.1

10、44 1.76x10-4 19F 1 1/2 25.181 94.08 0.83 23Na 1 3/2 7.08013 26.466 0.0925 27Al 1 5/2 4.976 26.077 0.21 29Si 0.047 1/2 -5.3188 19.865 3.69x10-4 31P 1 1/2 10.841 40.481 0.0663 a 磁旋比的单位是107弧度/特斯拉/秒 b 共振频率以1H频率为100MHz作参考c 检测灵敏度以1H为1作为参考，并考虑了同位素的天然丰度。 锁场系统：锁场的目的是保证样品周围的磁场不会由于漂移或者受外界信号的干扰而改变。对于一台核磁共振谱仪，其磁感应强度是固定的。但由于磁场漂移，强度会发生变化。而且核磁共振信号的频率直接取决于谱仪的磁感应强度，若场强改变，样品信号的频率也跟着改变。因此需要磁场强度总是精确地维持在某一数值上。氘的共振信号通常与样品的信号频率差别很大，因而常用氘信号监测磁场的强度。特定谱仪的磁感应强度是固定已知的，相应地，氘信号的频率也是精确已知的。如果谱仪的磁感应强度是准确的，则样品中的氘信号