第12章 核磁共振波谱

第12章核磁共振波谱法

基本原理化学位移自旋-自旋偶合核磁共振谱仪一维核磁共振氢谱其它核磁共振谱

12.1NMR基本原理带电原子核自旋自旋磁场磁矩

(沿自旋轴方向)磁矩

的大小与磁场方向的角动量P有关：

为磁旋比）每种核有其固定

值（H核为2.68×108T-1s-1)。其中，

其中h为Planck常数(6.62410-27erg.sec)；很明显，当I=0时，P=0，即原子核没有自旋现象。只有当I〉0时，原子核才有自旋角动量和自旋现象。质子数与中子数均为双数，如C12，O16，没有自旋现象。I=0

非磁性核质子数与中子数一个为奇数，如H1，C13，N15，F19，P31。I为半整数，1/2，3/2，5/2……质子数与中子都是奇数，如H2，N14，I为整数，1，2……自旋量子数与原子的质量数及原子序数的关系必须注意：在无外加磁场时，核能级是简并的，各状态的能量相同。对氢核来说，I=1/2，其m值只能有2

1/2+1=2个取向：+1/2和-1/2。也即表示H核在磁场中，自旋轴只有两种取向：与外加磁场方向相同，m=+1/2，磁能级较低与外加磁场方向相反，m=-1/2，磁能级较高

在外磁场中，当外来射频辐射的频率满足一定条件时,就会引起能级跃迁并产生射频吸收。这种现象称为核磁共振现象。产生NMR条件

（1）I

0的自旋核（2）外磁场B0（3）与B0相互垂直的射频场B1，且

1=012.2化学位移1.化学位移产生产生原因：分子中的原子核处在核外电子氛围中，电子在外加磁场B0的的作用下产生次级磁场，该原子核受到了屏蔽：B为核实际受到的磁场，

由电子云密度决定的屏蔽常数，与化学结构密切相关。2、表示方法：由于不同核化学位移相差不大，有时会发生共振吸收频率漂移，因此，实际工作中，化学位移不能直接精确测定，一般以相对值表示。于待测物中加一标准物质（如TMS），分别测定待测物和标准物的吸收频率

x和

s，以下式来表示化学位移

：

无量纲，对于给定的质子峰，其值与射频辐射无关。以前用Δυ表示，υ＝Bo/2,Δυ=Bo/2(υ标准－υ试样），与Bo有关3、影响化学位移（屏蔽常数）的因素从前式可知，凡是影响屏蔽常数

（电子云密度）的因素均可影响化学位移，即影响NMR吸收峰的位置。P3211）诱导效应使1H周围电子云密度降低，屏蔽减小（左移，化学位移增大）；共轭效应（右移）2）磁各向异性效应（屏蔽与去屏蔽）3）范德华力（原子靠近，电子云排斥，屏蔽减小）4）氢键（形成氢键，电子云密度下降，屏蔽减小）影响屏蔽常数的因数：原子屏蔽、分子内屏蔽和分子间屏蔽12.3自旋－自旋偶合1、现象：CH3CH2OH中有三个不同类型的质子，因此有三个不同位置的吸收峰。然而，在高分辨NMR中，—CH2和CH2中的质子出现了更多的峰，这表明它们发生了分裂。如右图。2、偶合常数自旋偶合产生峰的分裂后，两峰间的间距称为偶合常数。电子结构和几何结构有影响3、自旋－自旋偶合分裂规律谱线分裂数N=2nI+1I=½N=n+1谱线强度：2项式展开式的系数比

12.3NMR仪器一、分类：按磁场来源：永久磁铁、电磁铁、超导磁铁按照射频率：60MHz、90MHz、200MHz…………..按扫描方式：连续波NMR仪（CW-NMR）和脉冲傅立叶变换NMR仪

（PFT-NMR）二、仪器组成：如图。1、磁体：产生一个恒定的、均匀的磁场。磁场强度增加，灵敏度增加。永久磁铁、电磁铁、超导磁铁：2、探头：由样品管