核磁共振培訓(xùn)

核磁共振培訓(xùn)第1頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

適用范圍核磁共振原理儀器組成第一章儀器介紹第2頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月NMR是研究原子核對(duì)射頻輻射的吸收，它是對(duì)各種有機(jī)和無(wú)機(jī)物的成分、結(jié)構(gòu)進(jìn)行定性分析的最強(qiáng)有力的工具之一，有時(shí)亦可進(jìn)行定量分析。儀器配備ATMA功能BBFO探頭（帶有自動(dòng)調(diào)諧功能，可在無(wú)人干預(yù)狀態(tài)下進(jìn)行多種核的NMR實(shí)驗(yàn)）?？蓽y(cè)試液體樣品或能溶于氘代試劑的固體樣品。測(cè)試范圍1H～109Ag。1H、13C、DEPT、H-HCOSY、HSQC、HMBC等適應(yīng)范圍第3頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月原理在強(qiáng)磁場(chǎng)中，原子核發(fā)生振動(dòng)能級(jí)分裂當(dāng)吸收外來(lái)電磁輻射時(shí)，將發(fā)生核振動(dòng)能級(jí)的躍遷--產(chǎn)生所謂NMR現(xiàn)象。B0MB0MRF脈沖接收器ReceiverS(t)FTS(w)核磁共振譜圖第4頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月原理(1)I=0的原子核16O、12C、22S等，無(wú)自旋，沒(méi)有磁矩，不產(chǎn)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這類(lèi)原子核的核電荷分布可看作一個(gè)橢圓體，電荷分布不均勻，共振吸收復(fù)雜，研究應(yīng)用較少；(3)Ｉ＝1/2的原子核1H，13C，19F，31P原子核可看作核電荷均勻分布的球體，并象陀螺一樣自旋，有磁矩產(chǎn)生，是核磁共振研究的主要對(duì)象。第5頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月液氮：-196℃，保持液氦溫度，減少液氦損失。液氦：-269℃，提供超低溫環(huán)境。探頭：射頻發(fā)射線圈，射頻接受線圈組成。正向探頭：高頻接收線圈在外（通常指1H核）低頻接受線圈在內(nèi)。反向探頭：低頻接受線圈在外，高頻接收線圈在內(nèi)，主要用于反向?qū)嶒?yàn)。儀器組成超導(dǎo)磁體：鈮鈦或鈮錫合金等超導(dǎo)材料制備的超導(dǎo)線圈；在低溫4K，處于超導(dǎo)狀態(tài);開(kāi)始時(shí)，大電流一次性勵(lì)磁后，閉合線圈，產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng)，長(zhǎng)年保持不變。第6頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

送樣要求樣品準(zhǔn)備鎖場(chǎng)勻場(chǎng)的作用

NMR常用實(shí)驗(yàn)譜圖分析技巧第二章實(shí)驗(yàn)流程

第7頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月送樣要求課題號(hào)研究室送樣人送樣日期：樣品名稱(chēng)溶劑CDCl3DMSOD2OAcetone其他測(cè)試項(xiàng)目1H13CDEPTH-HCOSYHSQC定量碳譜錫譜其他樣品信息特別聲明樣品返回：否是填寫(xiě)要求：1-2.各項(xiàng)填寫(xiě)清晰方便查找統(tǒng)計(jì)。3-4.注明所用溶劑和需要測(cè)試的項(xiàng)目，必要時(shí)與分析人員溝通。5.信息要詳細(xì)（包括原料、溶劑、添加劑、預(yù)期產(chǎn)物等），最好能與分析人員溝通。345612第8頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月樣品準(zhǔn)備樣品量 一般對(duì)于1HNMR來(lái)說(shuō)需要的量比較小，大概10mg左右就可以了，對(duì)于二維譜和碳譜濃度要比較大，最好>50mg。溶劑量 一般樣品的溶劑量為0.6ml，大概在核磁管中的高度為4cm左右。溶劑量太小了會(huì)影響勻場(chǎng)，進(jìn)而影響實(shí)驗(yàn)的速度，和譜圖的效果。溶劑量太大了嘛，那就太浪費(fèi)了。第9頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月樣品準(zhǔn)備核磁管 首先盡量選用優(yōu)質(zhì)核磁管，還有就是最好不要在核磁管上亂貼標(biāo)簽，這會(huì)導(dǎo)致核磁管軸向的不均衡，在樣品旋轉(zhuǎn)的時(shí)候影響分辨率，還有可能打碎核磁管造成重大損失?；瘜W(xué)位移標(biāo)準(zhǔn) 在溶液中加入少量（一般不超過(guò)0.1％）四甲基硅烷(TMS)，規(guī)定其位移常數(shù)TMS=0。第10頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月樣品準(zhǔn)備溶劑的選擇 原則：樣品易溶解，溶劑峰和樣品峰沒(méi)有重疊，粘度低，并且價(jià)格便宜。大家在選擇的時(shí)候主要是樣品的溶解性問(wèn)題。常用的氘代試劑 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頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月鎖場(chǎng)勻場(chǎng)氘代試劑的作用 試劑用氘代替氫是為了避免在氫譜上出現(xiàn)很強(qiáng)的溶劑峰，同時(shí)也為鎖場(chǎng)提供了條件。鎖場(chǎng) 現(xiàn)在的磁體都是超導(dǎo)的，磁體不會(huì)絕對(duì)的穩(wěn)定，可能會(huì)出現(xiàn)微小的變化，這種變化有時(shí)候?qū)?shí)驗(yàn)的影響是非常大的。因此現(xiàn)在的超導(dǎo)核磁的譜儀上都有鎖場(chǎng)的氘通道。通過(guò)對(duì)氘信號(hào)的檢測(cè)，判斷磁場(chǎng)的變化，通過(guò)微小的附加電流來(lái)補(bǔ)償磁場(chǎng)的變化。第12頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月鎖場(chǎng)勻場(chǎng)勻場(chǎng)通過(guò)“勻場(chǎng)”來(lái)解決磁場(chǎng)在一定的空間范圍內(nèi)的不均勻性(相同的原子核在不同的空間位置會(huì)感受到不同的磁場(chǎng)強(qiáng)度)?！皠驁?chǎng)”是一種補(bǔ)償靜磁場(chǎng)的不均勻性的過(guò)程，通過(guò)調(diào)節(jié)各組勻場(chǎng)線圈中的電流，使之產(chǎn)生的附加電流能抵消靜磁場(chǎng)的不均勻。第13頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月鎖場(chǎng)勻場(chǎng)勻場(chǎng)對(duì)NMR實(shí)驗(yàn)的影響第14頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月鎖場(chǎng)勻場(chǎng)樣品溶液要有足夠的高度。影響鎖場(chǎng)勻場(chǎng)的因素：當(dāng)勻場(chǎng)效果不理想，又找不到原因時(shí)，可能是由于核磁管本身的不均勻造成的樣品是否均勻溶解于整個(gè)溶液。溶液中有無(wú)懸浮的不溶物。溶液的粘度。溶液中是否有氣泡。溶液中是否有Fe3+、Cu2+這樣的順磁性離子。第15頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月NMR常用實(shí)驗(yàn)1H第16頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月NMR常用實(shí)驗(yàn)13C第17頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月NMR常用實(shí)驗(yàn)13CDEPT（極化轉(zhuǎn)移增強(qiáng)）能夠區(qū)分不同種類(lèi)碳原子通常使用PO為135°譜圖上CH3和CH的峰為正峰，CH2為負(fù)峰，季碳不出峰。通過(guò)對(duì)比13C譜與DEPT譜即可得出各種碳原子的個(gè)數(shù)。DEPT第18頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月NMR常用實(shí)驗(yàn)H-HCOSY（同核位移相關(guān)譜）1H-1H多鍵相關(guān)。第19頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月NMR常用實(shí)驗(yàn)HSQC（異核單量子相關(guān)）譜圖上顯示為1H-13C一鍵相關(guān)。第20頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月NMR常用實(shí)驗(yàn)HMBC（異核多鍵相關(guān)）譜圖上顯示1H核與13C核遠(yuǎn)程相關(guān)（1J、2J、3J）第21頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月譜圖分析技巧峰面積 峰面積與核的數(shù)目成正比，根據(jù)各峰組的面積比，可以推測(cè)各種核的數(shù)目比。化學(xué)位移原子核由于化學(xué)環(huán)境所引起的核磁共振信號(hào)位置的變化。-COOH5.9<4.9<3.93.62.20.81.2一、氫譜分析第22頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月譜圖分析技巧耦合常數(shù)溶劑峰氘代試劑中未被氘代的氫。常用氘代試劑的化學(xué)位移：CDCl3-7.26ppm、DMSO-2.50ppm、D2O-4.7ppm、丙酮-2.05ppm雜質(zhì)峰雜質(zhì)含量相對(duì)于樣品少，所以雜質(zhì)峰面積較小且與樣品峰面積沒(méi)有簡(jiǎn)單的整數(shù)比關(guān)系。C-H（1J）H-C-H（2J）CH-CH（3J）第23頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月譜圖分析技巧溶劑效用

溶劑的種類(lèi)、樣品溶液的濃度、pH值等，對(duì)核的屏蔽產(chǎn)生相當(dāng)?shù)挠绊?。（圖例為H2O在不同溶劑中的化學(xué)位移變化）3.3～3.5ppm1.6ppmD2O4.7ppmDMSOCDCl3第24頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月譜圖分析技巧二、如何鑒別活潑氫在1HNMR圖譜中活潑氫信號(hào)變化多端，有的峰尖銳，有的峰較寬，有的峰積分面積明顯較小，有的峰和其它質(zhì)子信號(hào)重疊，有的峰幾乎與圖譜基線一致等。產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因一般分兩類(lèi)情況，一是分子結(jié)構(gòu)引起的，如羧基的活潑氫、螯合的羥基烯醇羥基、酰胺的活潑氫和一些交換速度比較慢的活潑氫一般表現(xiàn)為寬單峰，交換速度快的活潑氫表現(xiàn)為比較尖銳的單峰羥基質(zhì)子和同碳?xì)浒l(fā)生偶合時(shí)則表現(xiàn)為三重峰或二重峰。二是與樣品濃度、溫度、溶劑、樣品中的水分等因素有關(guān)。第25頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月譜圖分析技巧活潑氫的化學(xué)位移范圍（-OH、-NH、-SH）

活潑氫的化學(xué)位移變化范圍較大，不容易辨認(rèn)。第26頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月譜圖分析技巧重氫交換經(jīng)常使用重水（D2O）。如果樣品含有活潑氫，在作完1H譜后加幾滴重水，振蕩，再做一次1H譜，由于活潑氫被氘取代，相應(yīng)的譜峰消失。交換反應(yīng)速度的順序?yàn)镺H>NH>SH，對(duì)于交換速度慢的樣品可以多等一些時(shí)間再做1H譜。優(yōu)點(diǎn)：隱藏在其它信號(hào)中的活潑氫信號(hào)可以被消除。缺點(diǎn)：一是需重新測(cè)定一次圖譜，二是較大的水峰干擾。鑒別活潑氫的常用方法第27頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月譜圖分析技巧重氫交換第28頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月譜圖分析技巧HSQC鑒別活潑氫的常用方法因?yàn)榛顫姎洳缓吞贾苯酉噙B，故和碳沒(méi)有相關(guān)峰的質(zhì)子信號(hào)應(yīng)