核磁共振原理及图谱分析技巧ppt课件.ppt

核磁共振氢谱一.核磁共振的基本原理自旋量子数I值与原子核的质量数A和核电荷数Z
（质子数或原子序数）有关。P=2、自旋核在磁场中的取向和能级对于1H1原子核：I=1/2
共有2种取向：（+1/2，-1/2）自旋核在B0场中的进动当自旋核处在外磁场B0中时，除自旋外(自旋轴的方向与一致)，还会绕B0进动,称Larmor进动，类似于陀螺在重力场中的进动。自旋核在BO场中的进动hg
⊿E=——B0
2π
3、核磁共振产生NMR条件要满足核磁共振条件，可通过二种方法来实现：
扫频—固定磁场强度，改变射电频率对样品扫描
扫场—固定射电频率，改变磁场强度对样品扫描
实际上多用后者。
对于1H核，不同的频率对应的磁场强度：
射频（MHZ）磁场强度（特斯拉）
601.4092
1002.3500
2004.7000
3007.1000
50011.7500饱和与弛豫
饱和：
在外磁场作用下，1H倾向于与外磁场相同取向的排列。处于低能态的核数目多，由于能级差很小，只占微弱的优势。
1H-NMR的讯号依靠这些微弱过剩，低能态核吸收电磁辐射跃迁到高能级而产生信号。
如果高能态核无法返回到低能态，那末随着跃迁的不断进行，这种微弱的优势将进一步减弱直至消失，处于低能态的1H核数目与处于高能态1H核数目相等，与此同步，NMR的讯号也会逐渐减弱直至最后消失。上述这种现象称为饱和。核弛豫：1H核可以通过非辐射的方式从高能态转变为低能态。
只有当激发和辐射的几率相等时，才能维持Boltzmann分布，不会出现饱和现象，可以连续观测到光谱信号。弛豫方式：
1、自旋－晶格弛豫（纵向弛豫）：
反映了体系和环境的能量交换。“晶格”泛指“环境”。高能态的自旋核将能量转移至周围的分子(固体的晶格、液体中同类分子或溶剂分子)而转变为热运动，结果是高能态的核数目有所下降。
2、自旋－自旋弛豫（横向弛豫）：
反映核磁矩之间的相互作用。高能态的自旋核把能量转移给同类低能态的自旋核，结果是各自旋态的核数目不变，总能量不变。.二、核磁共振仪
磁体：永久磁体、电磁体(低频谱仪)
超导磁体（高频谱仪）
射频频率：60，80，100，300，400，600MHz
射频源：连续波波谱仪，脉冲傅立叶变换波谱仪脉冲傅立叶变换核磁共振仪
—固定磁场：超导磁体（含铌合金在液氮温度下
的超导性质。
—脉冲方波(强而短的频带，一个脉冲中同时
包含了一定范围的各种射频的电磁波)
可将样品中所有的核激发。
—自由感应衰减信号（FID信号）
—经傅立叶变换得到NMR图谱。在核磁共振实验中，由于原子核所处的电子环境
不同，而具有不同的共振频率。
NMR信号包含许多共振频率的复合信号,分析困难。
傅立叶转换(FT)：将时域信号转换成频域信号。
在频域信号的图谱中,峰高包含原子核数目的信息,
位置则揭示原子核周围电子环境的信息。在PFT-NMR中，增设脉冲程序控制器和数据采集及处理系统。
脉冲发射时，待测核同时被激发，脉冲终止时，启动接收系统，被激发的核通过弛豫过程返回。
有很强的累加信号的能力，信噪比高（600：1），灵敏度高，分辨率好（0.45Hz)。.3.1化学位移的定义：
氢核由于在分子中的化学环境不同而在不同共振磁场强度下显示吸收峰，称为化学位移。H核的实际感受到的磁场强度为：3.3化学位移的表示方法：选用TMS(四甲基硅烷)作为标准物质的原因?
(1)屏蔽效应强，共振信号在高场区,绝大多数吸收峰
均出现在它的左边。
(2)结构对称，是一个单峰。
(3)容易回收(b.p低)，与样品不反应、不缔合。例：在60MHz的仪器上，测得CHCl3与TMS间吸收频率之差为437Hz，则CHCl3中1H的化学位移为：3.4核磁共振波谱的测定化学位移偶合常数积分高度氘代溶剂的干扰峰1HNMR谱中的峰面积(peakarea)正比于等价质子的数目
用积分曲线表示峰面积。积分曲线的高度与峰面积成正比关系。
例：乙醇CH3CH2OH
3组质子的积分曲线高度比为3：2：1积分曲线(integrationline)甲基与苯环质子的积分曲线高度比为3：2图3-5乙醚CH3CH2OCH2CH3
的氢核磁共振谱四、影响化学位移的因素氢核受到的屏蔽作用越大，峰越在高场出现，δ越小。拉电子基团：去屏蔽效应，化学位移增大
推电子基团：屏蔽效应，化学位移减小化合物试比较下面化合物分子中HaHbHc值的大小。4.2共轭效应讨
论7.78各向异性效应：氢核与某功能基因空间位置不同，受到屏蔽作用不同，导致其化学位移不同。
原因：在外磁场的作用下，由电子构成的化学键会产生一个各向异性的附加磁场,使得某些位置的核受到屏蔽,而另一些位置上的核则为去屏蔽。例如：CH3CH3CH2=CH2HC≡CH
δ(ppm):0.865.251.80sp杂化碳原子上的