核磁共振培训

核磁共振培训第1页，共30页，2023年，2月20日，星期五

适用范围核磁共振原理仪器组成第一章仪器介绍第2页，共30页，2023年，2月20日，星期五NMR是研究原子核对射频辐射的吸收，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。仪器配备ATMA功能BBFO探头（带有自动调谐功能，可在无人干预状态下进行多种核的NMR实验）。可测试液体样品或能溶于氘代试剂的固体样品。测试范围1H～109Ag。1H、13C、DEPT、H-HCOSY、HSQC、HMBC等适应范围第3页，共30页，2023年，2月20日，星期五原理在强磁场中，原子核发生振动能级分裂当吸收外来电磁辐射时，将发生核振动能级的跃迁--产生所谓NMR现象。B0MB0MRF脉冲接收器ReceiverS(t)FTS(w)核磁共振谱图第4页，共30页，2023年，2月20日，星期五原理(1)I=0的原子核16O、12C、22S等，无自旋，没有磁矩，不产生共振吸收(2)I=1或I>0的原子核

I=1：2H,14N I=3/2:11B,35Cl,79Br,81BrI=5/2：17O,127I这类原子核的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原子核可看作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。第5页，共30页，2023年，2月20日，星期五液氮：-196℃，保持液氦温度，减少液氦损失。液氦：-269℃，提供超低温环境。探头：射频发射线圈，射频接受线圈组成。正向探头：高频接收线圈在外（通常指1H核）低频接受线圈在内。反向探头：低频接受线圈在外，高频接收线圈在内，主要用于反向实验。仪器组成超导磁体：铌钛或铌锡合金等超导材料制备的超导线圈；在低温4K，处于超导状态;开始时，大电流一次性励磁后，闭合线圈，产生稳定的磁场，长年保持不变。第6页，共30页，2023年，2月20日，星期五

送样要求样品准备锁场匀场的作用

NMR常用实验谱图分析技巧第二章实验流程

第7页，共30页，2023年，2月20日，星期五送样要求课题号研究室送样人送样日期：样品名称溶剂CDCl3DMSOD2OAcetone其他测试项目1H13CDEPTH-HCOSYHSQC定量碳谱锡谱其他样品信息特别声明样品返回：否是填写要求：1-2.各项填写清晰方便查找统计。3-4.注明所用溶剂和需要测试的项目，必要时与分析人员沟通。5.信息要详细（包括原料、溶剂、添加剂、预期产物等），最好能与分析人员沟通。345612第8页，共30页，2023年，2月20日，星期五样品准备样品量 一般对于1HNMR来说需要的量比较小，大概10mg左右就可以了，对于二维谱和碳谱浓度要比较大，最好>50mg。溶剂量 一般样品的溶剂量为0.6ml，大概在核磁管中的高度为4cm左右。溶剂量太小了会影响匀场，进而影响实验的速度，和谱图的效果。溶剂量太大了嘛，那就太浪费了。第9页，共30页，2023年，2月20日，星期五样品准备核磁管 首先尽量选用优质核磁管，还有就是最好不要在核磁管上乱贴标签，这会导致核磁管轴向的不均衡，在样品旋转的时候影响分辨率，还有可能打碎核磁管造成重大损失。化学位移标准 在溶液中加入少量（一般不超过0.1％）四甲基硅烷(TMS)，规定其位移常数TMS=0。第10页，共30页，2023年，2月20日，星期五样品准备溶剂的选择 原则：样品易溶解，溶剂峰和样品峰没有重叠，粘度低，并且价格便宜。大家在选择的时候主要是样品的溶解性问题。常用的氘代试剂 氘代氯仿、氘代DMSO、氘代丙酮、重水、氘代苯、氘代DMF氘代甲醇等。第11页，共30页，2023年，2月20日，星期五锁场匀场氘代试剂的作用 试剂用氘代替氢是为了避免在氢谱上出现很强的溶剂峰，同时也为锁场提供了条件。锁场 现在的磁体都是超导的，磁体不会绝对的稳定，可能会出现微小的变化，这种变化有时候对实验的影响是非常大的。因此现在的超导核磁的谱仪上都有锁场的氘通道。通过对氘信号的检测，判断磁场的变化，通过微小的附加电流来补偿磁场的变化。第12页，共30页，2023年，2月20日，星期五锁场匀场匀场通过“匀场”来解决磁场在一定的空间范围内的不均匀性(相同的原子核在不同的空间位置会感受到不同的磁场强度)。“匀场”是一种补偿静磁场的不均匀性的过程，通过调节各组匀场线圈中的电流，使之产生的附加电流能抵消静磁场的不均匀。第13页，共30页，2023年，2月20日，星期五锁场匀场匀场对NMR实验的影响第14页，共30页，2023年，2月20日，星期五锁场匀场样品溶液要有足够的高度。影响锁场匀场的因素：当匀场效果不理想，又找不到原因时，可能是由于核磁管本身的不均匀造成的样品是否均匀溶解于整个溶液。溶液中有无悬浮的不溶物。溶液的粘度。溶液中是否有气泡。溶液中是否有Fe3+、Cu2+这样的顺磁性离子。第15页，共30页，2023年，2月20日，星期五NMR常用实验1H第16页，共30页，2023年，2月20日，星期五NMR常用实验13C第17页，共30页，2023年，2月20日，星期五NMR常用实验13CDEPT（极化转移增强）能够区分不同种类碳原子通常使用PO为135°谱图上CH3和CH的峰为正峰，CH2为负峰，季碳不出峰。通过对比13C谱与DEPT谱即可得出各种碳原子的个数。DEPT第18页，共30页，2023年，2月20日，星期五NMR常用实验H-HCOSY（同核位移相关谱）1H-1H多键相关。第19页，共30页，2023年，2月20日，星期五NMR常用实验HSQC（异核单量子相关）谱图上显示为1H-13C一键相关。第20页，共30页，2023年，2月20日，星期五NMR常用实验HMBC（异核多键相关）谱图上显示1H核与13C核远程相关（1J、2J、3J）第21页，共30页，2023年，2月20日，星期五谱图分析技巧峰面积 峰面积与核的数目成正比，根据各峰组的面积比，可以推测各种核的数目比。化学位移原子核由于化学环境所引起的核磁共振信号位置的变化。-COOH5.9<4.9<3.93.62.20.81.2一、氢谱分析第22页，共30页，2023年，2月20日，星期五谱图分析技巧耦合常数溶剂峰氘代试剂中未被氘代的氢。常用氘代试剂的化学位移：CDCl3-7.26ppm、DMSO-2.50ppm、D2O-4.7ppm、丙酮-2.05ppm杂质峰杂质含量相对于样品少，所以杂质峰面积较小且与样品峰面积没有简单的整数比关系。C-H（1J）H-C-H（2J）CH-CH（3J）第23页，共30页，2023年，2月20日，星期五谱图分析技巧溶剂效用

溶剂的种类、样品溶液的浓度、pH值等，对核的屏蔽产生相当的影响。（图例为H2O在不同溶剂中的化学位移变化）3.3～3.5ppm1.6ppmD2O4.7ppmDMSOCDCl3第24页，共30页，2023年，2月20日，星期五谱图分析技巧二、如何鉴别活泼氢在1HNMR图谱中活泼氢信号变化多端，有的峰尖锐，有的峰较宽，有的峰积分面积明显较小，有的峰和其它质子信号重叠，有的峰几乎与图谱基线一致等。产生上述现象的原因一般分两类情况，一是分子结构引起的，如羧基的活泼氢、螯合的羟基烯醇羟基、酰胺的活泼氢和一些交换速度比较慢的活泼氢一般表现为宽单峰，交换速度快的活泼氢表现为比较尖锐的单峰羟基质子和同碳氢发生偶合时则表现为三重峰或二重峰。二是与样品浓度、温度、溶剂、样品中的水分等因素有关。第25页，共30页，2023年，2月20日，星期五谱图分析技巧活泼氢的化学位移范围（-OH、-NH、-SH）

活泼氢的化学位移变化范围较大，不容易辨认。第26页，共30页，2023年，2月20日，星期五谱图分析技巧重氢交换经常使用重水（D2O）。如果样品含有活泼氢，在作完1H谱后加几滴重水，振荡，再做一次1H谱，由于活泼氢被氘取代，相应的谱峰消失。交换反应速度的顺序为OH>NH>SH，对于交换速度慢的样品可以多等一些时间再做1H谱。优点：隐藏在其它信号中的活泼氢信号可以被消除。缺点：一是需重新测定一次图谱，二是较大的水峰干扰。鉴别活泼氢的常用方法第27页，共30页，2023年，2月20日，星期五谱图分析技巧重氢交换第28页，共30页，2023年，2月20日，星期五谱图分析技巧HSQC鉴别活泼氢的常用方法因为活泼氢不和碳直接相连，故和碳没有相关峰的质子信号应是