图谱解析 核磁共振图谱-氢谱.ppt

第四章核磁共振图谱
有机化学最重要的图谱解析方法
NMR 给出了关于所研究原子中不同磁性原子的数目信息。
什么是NMR?
1H-NMR
有几种氢原子?
每种各有多少个?
哪种类型的氢原子?
他们是怎样连接的?
磁旋状态
磁旋特性: 任何具有奇数个质子数、原子序数或两者都为奇数的原子具有量子化的自旋角动量和磁矩。
较为常见的具有自旋特性的原子有:
12C, 16O, 32S无此特征
自旋状态的数目: 2I+1
自旋量子数I
对于每种原子核, I 是物理常数;
各原子核的自旋状态符合以下序列:
+I, (I-1), …, (-I+1), -I
表 一些常见原子核的自旋量子数
在磁场中的磁性原子
在没有外加磁场时,原子核的所有磁旋状态能量是相等的(简并的), 在聚集的原子中,所有的自旋状态应当几乎等量的增加,每种磁旋状态的原子数目应该相同。
原子核的磁矩
在外加磁场中,磁旋状态是不相同,这是因为原子核是带电粒子,所有运动的电荷都能够产生自己的磁场。
因此,原子有磁矩,μ, 由自身电荷的旋转产生.
μ
μ
外加磁场的方向(Bo)
自旋+1/2 自旋–1/2
顺磁逆磁
图. 质子的两种磁旋状态
自旋状态+1/2 具有较低的能量,因为其磁矩与磁场方向相同;自旋状态1/2具有较高的能量,因为其磁矩与磁场方向相反.
条形磁铁的顺磁和逆磁排列
因此,当有外加磁场存在时,简并的磁旋状态被分为能量不同的两种

-1/2 和磁场方向相反
+1/2 和磁场方向相同
无外加磁场
有外加磁场
E
Bo
+1/2
-1/2
能量
排列成线
Cl原子的自旋.
E
-3/2
-1/2
+1/2
+3/2
+3/2
-3/2
-1/2
+1/2
无磁场
有磁场
能量
Bo
排列
-1/2
+1/2
+hv
外加磁场
的方向
质子 NMR的吸收过程
能量吸收
当顺磁的原子核被诱导吸收能量,改变本身的自旋核磁方向,这种现象称谓核磁共振现象。
外加磁场强度越强,可能存在的磁旋状态之间的能量差越大
-1/2
+1/2
 E =kB0=h
B0
磁场强度的增加
.