有機(jī)化合物譜圖解析第1章.ppt

第一章 核磁共振概論,1.1 核磁共振基本原理 1.1.1 原子核的磁矩,自旋量子數(shù) I 1/2，具有電核四極矩（quadrupole）,1）質(zhì)量數(shù)和原子序數(shù)均為偶數(shù)（質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)均為偶數(shù)），則 I = 0 （如12C、16O、32S） 2）質(zhì)量數(shù)為奇數(shù)（質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)其一為偶數(shù)，另一為奇數(shù)），則 I = 1/2 （如1H、13C、15N、31P） I = 3/2 （如 35Cl、37Cl）， 3）質(zhì)量數(shù)為偶數(shù)，原子序數(shù)為奇數(shù)（質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)均為奇數(shù)），則 I = 1 （如 2H、14N），,1.1.2 核自旋角動(dòng)量及磁矩的空間量子化,自旋量子數(shù) 的原子核具有自旋角動(dòng)量 ，其數(shù)值為：,磁矩,：磁旋比（magnetogyric ratio）,有外磁場(chǎng)時(shí)：,磁矩和磁場(chǎng)的相互作用能E：,若設(shè)外磁場(chǎng)加在Z軸方向上，則有：,原子核不同能級(jí)間的能量差為：,允許躍遷（ m = 1 ):,1.1.3 核磁共振的產(chǎn)生,如用某一特定頻率的電磁波輻照核，并滿足下述條件，則產(chǎn)生NMR,核磁共振的物理圖象,拉莫爾進(jìn)動(dòng)（Larmor Precess）:,垂直于B0的線偏振交變磁場(chǎng),一般把最大Z軸分量叫做原子核的磁矩（并非核的總磁矩），由實(shí)驗(yàn)觀測(cè)確定。 如 1H的磁矩 z(max) = 2.79270N (核Bohr磁子N = 5.05082x10-27JT-1),1T下與1H共振頻率最接近的是19F共振頻率(40.055MHz),1T磁場(chǎng)下的共振頻率：,1.2 化學(xué)位移（Chemical Shift） 1.2.1 屏蔽常數(shù)（Shielding Constant）,核屏蔽,原子的屏蔽 (近程屏蔽),抗磁屏蔽：以s電子為主（1H） 順磁屏蔽：以p, d電子為主（13C, 19F等）,分子的屏蔽 (遠(yuǎn)程屏蔽),分子內(nèi)的屏蔽：,分子間的屏蔽：,誘導(dǎo)效應(yīng)、共軛效應(yīng)、磁各向異性效應(yīng)、氫鍵效應(yīng)、范德華效應(yīng)、順磁效應(yīng),溶劑效應(yīng)、介質(zhì)磁化率效應(yīng)、氫鍵效應(yīng)、順磁效應(yīng),1.2.2 化學(xué)位移,固定頻率，掃場(chǎng),固定磁場(chǎng)，掃頻,0：儀器的公稱(chēng)頻率,0：60MHz B0：1.4092T 1ppm= 60Hz 100MHz 2.3488T 100Hz 200MHz 4.6975T 200Hz 400MHz 9.3951T 400Hz,100MHz,250MHz,1.3 自旋自旋耦合（Spin-Spin Coupling）,1.3.1 自旋自旋耦合裂分 一級(jí)譜：1) 譜線數(shù)目nI+1（與n個(gè)等價(jià)核相耦合） I=1/2時(shí)，n+1規(guī)則 2) 相鄰兩條譜線間距離都相等（） 3) 譜線強(qiáng)度分布符合(a+b)n展開(kāi)式的各項(xiàng)系數(shù),1.3.2 耦合常數(shù)（Coupling Constant) J J反映了核磁矩間相互作用能的大小，和兩核之間相隔化學(xué)鍵的數(shù)目密切相關(guān)，與儀器的工作頻率無(wú)關(guān)。 如：13C-1H: 1J; 1H-12C- 12C-1H: 3J,長(zhǎng)程耦合（ong-Range Spin-Spin Coupling）,1. 4 脈沖傅里葉變換核磁共振譜儀PFT-NMR （Pulsed Fourier Transform NMR),PFT-NMR（高