核磁共振基本知识ppt课件

1、核磁共振(nuclear magnetic resonance )、基本知识、发展简史，第一阶段： 1945年至1951年发明核磁共振法，为理论和实验奠定基础的时期： Bloch (斯坦福大学，观察水中质子的信号)。 核磁共振的基本知识，3，发展简史，第二阶段： 1951年至1960年是发展期，其作用为化学家和生物学家所认识，解决了许多重要课题。 1953年首次出现了30MHz核磁共振谱仪1958年和年代初出现了60MHz、100MHz的仪器。 50年代中期发展了1H-NMR、19F-NMR和31P-NMR、核磁共振基本知识、4、发展简史、第三阶段： 60到70年代、NMR技术飞跃期。 脉冲F

2、ourier变换技术，提高灵敏度和分辨率，通常可以测量13C核的双波段和多波段共振技术核磁共振的基本知识，5，发展简史，第四阶段： 70年代后期理论和技术发展成熟。 200、300、600MHz和600MHz的超导NMR光谱仪。 2 .应用各种脉冲系列，出现了在应用方面进行了重要开拓的2D-NMR.出现了多核研究、可应用于所有磁核5、“核磁共振成像技术”等新的分支学科。 主要用途：结构的测定和验证，有时还可测定结构、结构、化合物纯度，灵敏度低，纸色谱高，如果混合物分析、主要信号不重叠，则不分离即可测定混合物的比例。 质子交换、单键旋转、环转化等化学变化速率的估计，在所有元素的同位素中，大约一半

3、的原子核具有自旋运动。 这些自旋的原子核是核磁共振的研究对象。 量子数：描述原子核自转运动的量子数。 整数、半整数或0。 在1原子核的自旋、1原子核的自旋、有机化合物构成元素中，c、h、o、n是最主要的元素。 在其同位素中，12C、16O为非磁性，因此不会发生核磁共振。 1H的天然丰度大、磁性强、易于测定，因此NMR研究以前主要对质子进行。 13C的丰度小到12C的1.1，信号灵敏度只得到质子的1/64。 因此，总灵敏度只有1H的1/6000，很难测定。 但是，近30年来核磁共振装置有了很大的改进，可以在短时间内测量13C光谱，并且给出的信息很多，已经成为NMR的主要手段。 1H、19F、31

4、P天然丰度大，磁性强，原子能负荷分布球状，最易测量。1原子核的自旋、2核磁共振现象、进入：具有一定磁矩的自旋核在外磁场H0的作用下，该核以外磁场形成角进入运动：进入运动角速度，它与H0 (外磁场强度)成比例，自旋核在外磁场中的取向：当没有外磁场时，其自旋磁距离的取向紊乱的磁芯磁性核在外部磁场中的自旋，在重力场中陀螺仪的进入(旋转、旋转)、核磁共振的基本知识、11、图核在外部磁场中的进入、1/2 ()、核磁共振的基本知识、12或者两种方位的能量差e可以表示为：核磁共振的条件可以表示为： 产生核磁共振必须具备磁性原子核、外磁场、高频磁场三个前提，而且只有当高频磁场的频率等于自旋核的进入频率时，才会

5、产生共振，从低能状态转变为高能状态。 核磁共振的条件是，在外磁场H0的垂直方向上对进入核施加旋转磁场H1，在H1的旋转频率与核的旋转进入频率值相等的情况下，进入核从H1吸收能量，从低能量状态向高能量状态迁移是核磁共振。 核磁共振现象：核磁共振的基本知识，16，低能态核比高能态核多0.001。 因此，低能量状态核总是比高能量状态核多一点，因为这样过剩，观察到了电磁波的吸收。3 .饱和和缓和，核连续吸收电磁波后，原来过剩的低能量状态逐渐减少，吸收信号的强度减弱，最终完全消失，这种现象称为饱和。 发生饱和时，两自旋状态的核数完全相同。 核磁共振的基本知识，17，3 .饱和和和缓和，在外部磁场中，低能

6、量状态的核一般比高能量状态的核多一点，吸收电磁波的能量向高能量状态迁移的核通过各种机理释放能量，恢复到原来的低能量状态，这个过程称为缓和其存在是核磁共振现象产生光谱的必要条件。 弛豫的两种类型是自旋晶格弛豫(纵向弛豫，T1)高能状态的核弛豫而转变为低能状态，此时释放的能量作为平移、旋转和振动的热能传递至晶格区域(弛豫过程中，存在于高能状态的核周围的各种磁性核称为晶格)， 根据这个机制，具有低能量状态的核才能的自旋弛豫(横向弛豫，T2)是进行自旋运动，在相互接近的两个核之间，相互交换自旋而产生的，这种弛豫不能保持过剩的低能量状态核。频谱宽度与T1、T2成反比，决定为其中较小的一方。 t过小，频谱

7、线过宽，t过大，信号强度不足，最佳半衰期0.11”(相当于1Hz )，3 .饱和和弛豫，4 .屏蔽效应化学位移，理想情况下对谐振、孤立、曝光的核，e=(h/2 )的1H的吸收频率，=100 MHz 13C的吸收4、屏蔽效应化学位移，真核：屏蔽现象，核外有电子(不孤立，不裸)的化合物中：原子间结合(作用)不同的1H为010，13 c为0250，氢原子核外有电子，对磁场的磁力线有排斥作用。 对于原子核来说，周围的电子产生了屏蔽效应。 核周围的电子云密度越大屏蔽效应越大，必须相应地增加磁场强度使其共振。 核周围的电子云的密度受到关联基的影响，因此根据化学环境的核，它们受到的屏蔽作用各不相同，它们的核

8、磁共振信号也出现在不同的地方。 4 .屏蔽效应化学位移，4 .屏蔽效应化学位移，用60MHz或100MHz的仪器测量，一般的有机化合物质子发生核磁共振的电磁波的频率范围是1000Hz或1700Hz。 测量结构需要测量正确的共振频率，总是需要一些Hz的精度，一般以适当的化合物为基准测量相对频率。 标准化合物的共振频率与某质子的共振频率之差称为化学位移，4 .屏蔽效应化学位移，常用标准物质：四甲基硅烷(TMS )，TMS为标准物，具有沸点低27的优点。c、回收样品易溶于有机溶剂的信号为单峰，而且该信号的磁场比一般有机化合物的信号磁场高，因此信号不重叠更稳定，不与样品分子缔合，核磁共振的基本知识，2

9、5，4 .实验基本技术，样品制备，纯度95以上的萨易挥发、不受干扰的理想溶剂为： (1)不含质子；(2)沸点低；(3)不与样品缔合；(4)溶解度好；(5)价格便宜，有核磁共振的基本知识沸点高、回收困难的C5D5N :对于糖基化合物的溶解度根据同种物质、溶剂的不同，NMR光谱(特别是氢光谱)有很大差异，因此4 .实验基本技术、核磁共振基本知识5、h核磁共振光谱的信息， 信号的数量：分子中有多少种不同种类的质子信号的位置每：个质子的电子环境，化学位移信号的强度每：个质子的比数或个数分裂状况每：附近有多少种不同的质子，核磁共振基本知识，31，化学位移的定义和表现信号的位置样本106标准(M Hz )

10、是以Hz为单位表示的化学移位，其中分子由Hz表示，分母由M Hz表示。 因此，以百万分之一单位的残奥计用值表示，TMS信号位移值为0，核磁共振的基本知识，32，常见类型的有机化合物的化学位移，6 .影响化学位移的因素，诱导效应CH3X的不同化学位移和-X的阴性化合物的阴性度(x ) 4.0 (f ) 3.5 (f ) 该影响越大，诱导效应、3.05、5.30、7.27，基距离越远，受到的影响越小，共轭效应、共轭效应由于电子的位移而对质子屏蔽弱或强，核磁共振的基本、36、各向异性效应苯环(及其他大键系)形成环流芳香族烃的各向异性图表，(a )苯环的h位于感应磁场的屏蔽解除区域，因此低场7.3 (

11、b)18-甲酰烯烃的环外h屏蔽、低场8.9、环内h屏蔽、高场、-1.8、双键及三键的各向异性图表，(c )乙烯基炔基h、屏蔽、23、h键效应、ROH、RNH2为0.5-5、ArOH为47，变化范围广，影响因子的多氢键作用根据温度、溶剂、浓度变化而显着，已知与氢键有关的苯环的电子云吸引DMF的正电的一端甲基正处于遮蔽区域，共振向高电场移动，而甲基处于屏蔽区域，共振吸收向低电场移动的结果，两个吸收峰位置交换，7 .自旋耦合和耦合常数，7 .自旋耦合和耦合常数，7 .自旋谱增加的原因是：自旋耦合邻近核自旋之间的相互作用是自旋耦合自旋耦合吸收峰分裂使谱线增加的现象7 .自旋耦合和耦合常数、被称为自旋裂化规则3360的其NMR吸收峰为(n 1)个、邻接峰间距离为J(Hz )、各峰的相对强度比为二项式(a b)n展开式的各系数之比、核磁共振基本知识、48、信号裂纹分量的数量和相对强度、核磁氢典型有机物的质子键常数、核磁共振基本知识、51、核磁共振碳光谱、核磁共振基本知识、52、13CNMr光谱与1H光谱的对比、核磁共振基本知识、53、一些常见的碳光谱、核磁共振基本知识、54、 一个高输出频率范围宽的东西可以复盖全部的宽带脱偶，各化学等价的碳原子因为只有一个光谱线有NOE作用所以光