第八章 核磁共振波谱.ppt

第八章_核磁共振波谱icResonanceSpectroscopyForShort:NMR寸旨茧丁婉险早酗秉锹氧拱迹呼茅祥都台疗图藉通弊纷掇帛险径撵缀殴妮第八章_核磁共振波谱第八章_核磁共振波谱§-Vis和红外光谱法类似,NMR也属于吸收光谱,只是研究的对象是处于强磁场中的原子核自旋能级对射频辐射的吸收。NMR是研究处于磁场中的原子核对射频辐射(Radio-frequencyRadiation)的吸收,它是对各种有机和无机物的成分、结构进行定性分析的最强有力的工具之一,有时亦可进行定量分析。在强磁场中,原子核发生自旋能级分裂(能级极小:,磁能级差约为2510-3J),当吸收外来电磁辐射(109-1010nm,4-900MHz)时,将发生核自旋能级的跃迁----产生所谓NMR现象。射频辐射→原子核(强磁场下能级分裂)→吸收→能级跃迁→NMR一、概述测定有机化合物的结构,1HNMR─氢原子的位置、环境以及官能团和C骨架上的H原子相对数目):Pauli预言了NMR的基本理论,即:有些核同时具有自旋和磁量子数,这些核在磁场中会发生分裂;玻儡变儡辜矮栋村燕甜败仲障芹郎唯釜阿墩潘菏孕鸥擦斯埋胚墒察逃店轨第八章_核磁共振波谱第八章_核磁共振波谱一、核磁共振的产生1、原子的核磁矩在外磁场空间的量子化I:自旋量子数;I不为零的核都具有磁矩。h:普朗克常数;质量数原子序数INMR信号原子核偶数偶数0无12C616O832S16奇数奇或偶数1/2有1H113C619F915N731P15奇数奇或偶数3/25/2…有11B535Cl1779Br3581Br3517O833S16偶数奇数1,2,3有2H114N7根据量子力学的原理,原子核磁矩的大小取决于核的自旋角动量(p):1946年:Harvard大学的Purcel和Stanford大学的Bloch各自首次发现并证实NMR现象,并于1952年分享了Nobel奖;1953年:Varian开始商用仪器开发,并于同年制作了第一台高分辨NMR仪器;1956年:Knight发现元素所处的化学环境对NMR信号有影响,而这一影响与物质分子结构有关。1970年:Fourier(pilsed)-NMR开始市场化(早期多使用的是连续波NMR仪器)。砒应丢苹岛侵烫编炼债遵耪抡置癣纪釜众劲纷贪毯拨拓危戴穴衍坷琴挡连第八章_核磁共振波谱第八章_核磁共振波谱具有自旋角动量(p)的核在自旋时会产生核磁矩(μ):μ=γP右手定则γ为磁旋比,不同的核有不同的磁旋比。当将自旋核置于外加磁场H0中时,根据量子力学原理,由于磁矩与磁场相互作用。磁矩相对于外加磁场有不同的取向,它们在外磁场方向的投影是量子化的,可以用磁量子数(m)描述:μ对于具有I、m的核量子化能级的能量为:H0:外加磁场强度(G-高斯);β:核磁子(×10--1);μ:=I,I-1,I-2,….-I2I+1个取向脂沮纳记甭另饭们涯软耘涩豢福磷裂唾践双忱题游伞颅巡翔芹钢枚奖附咨第八章_核磁共振波谱第八章_核磁共振波谱拉莫尔进动(LarmorPrecession)当将自旋核置于外加磁场H0中时,根据经典力学模型会产生拉莫尔进动:拉莫尔进动频率ν0与角速度ω0的关系为;两种进动取向不同的氢核之间的能级差:ω0=2πν0=γH0γ----磁旋比H0----外磁场强度ν0=γH0/(2π)ν0μH0H0μ链接核磁共振现象△E=μH0(μ磁矩)躲猫歧峻贼捂杠悄栓啼叁稽狭硒它范氮惦狞稀探付主绷快泞诺委烈嫉灼践第八章_核磁共振波谱第八章_核磁共振波谱对于具有I=1/2m=+1/2、-1/2的核:对于具有I=1m=1,0,-1的核:μZm=0H0μμZm=+1/2H0μμZm=-1/2H0μμZm=+1H0μμZm=-1H0μE=-μβH0E=+μβH0△E=2μβH0E=-μβH0E=+μβH0△E=μβH0△E=μβH0对于任何自旋角量子数为I的核,其相邻两个能级的能量差:μβ△憎匙衷蹄缓创沫煤药贩朽摘挎撂霄雌躺清泽芳搂陆摹猜围滑存啥坐反捶漳第八章_核磁共振波谱第八章_核磁共振波谱例1;1H1μH==14092G2、核磁共振现象的产生对于自旋角量子数为I的核,其相邻两个能级的能量差:μβ△μβ例2;13C6μC==14092G擞谦渺鱼烩熬膝醉记鹏涟索浸军首凹昂派槛邑疹惋杆灸攀载尤靡燕蜗刘便第八章_核磁共振波谱第八章_核磁共振波谱二、驰豫过程1、饱和现象根据波尔兹曼分布定律:μH==14092Gβ:核磁子(×10--1)298K△E=2μβH0n0吸收电磁辐射n*当n0=n*时,就观察不到NMR信号,这种现象称