相识核磁共振的道理.docx

相识核磁共振的道理,在嘧啶布局表征中的应用 教学目标:相识核磁共振的道理,在嘧啶
布局表征中的应用。
教学重点:能解析简略的 H-NMR 谱图
教学安排 : A2 — >D4 — >D5 ; 100min
具备奇数原子序或者原子质量的元素,如 1H、13C、 15N 、 17O、 27A 一、 31P 等原子
在磁力场中、相 宜频率的无 线电波幅射 下会发生共振 征象,称为 核磁共振。 (又写作
NMR,nuclear ic resonanal )。如果是氢原子共振称为氢核磁共振( 1H-NMR ),如果是
13C 共振称为 13C 一核磁共振 (13C-NMR )。所患上的谱图常称为氢谱和碳谱。 1H-NMR 能
给出分子中 H 和 C 的数量以及 H 的化学环境,故是表征嘧啶的重要工具,遍及被应用。这
搭首要先容 1H-NMR 。
一、基来历根基理

质子与电子一样,是自旋的。有自旋量子数 1/2 和 -1/2 两个自旋态,其能量相称,处
于两个自旋态的几率相称。 自旋时产生的自旋磁力场的标的目的与自旋轴重合。 在外磁力场
H0 效用下,两个自旋态能量是不再相称。能量低的是自旋磁力场与外磁力场同向平行,能
量高的是自旋磁力场与外磁力场逆相平行。 两种自旋态的能量差E 随着外磁力场强度增长
而变大。

在外磁力场中, 质子遭到电磁波 (无线电波) 幅射, 只要电磁波的频率能餍足两个相邻
自旋态能量级间的能量差E,质子就由低自旋态迁跃到高自旋态,发生核磁共振。质子共
振需要的电磁波的频率与外磁力场强度成正比。
实现共振有两种方法:
①固定外磁力场强度 H0 稳定,转变电磁波频率 ν ,为扫频。
②固定电磁波频率 ν 稳定,转变磁力场强度 H0,称为扫场。
两种体式格局的共振仪患上到的谱图相同,试验室多数接纳后一种,如 60MHz ,
100MHz , 400MHz 就是指电磁波频率。

核磁共振仪由可变磁力场, 电磁波发生器, 电磁波接收器, 样品管等部分组成, 如底下
图:
样品放在两块大电磁石中心, 用固定的无线电波照射, 在扫描线圈中通直流电, 产生微
小的磁力场,使总的外磁力场逐渐增长。当磁力场达到 H01 时,试样的一种质子发生共振。
信号经放大记载,并绘制出核磁共振谱图 ,如上右图。
二、 1H-NMR 的化学位移
分子中的 H 与质子不同,因为化学环境(四周电子)不同,导致核磁共振信号位置的
变化称为化学位移,用 σ 暗示,也曾用 τ 暗示。

分子中的 H 与独立的质子不同, 其四周有电子 (化学环境) ,这些电子在磁力场中运动,
产生诱导磁力场, 其标的目的与外磁力场标的目的相反, 抵消了一部分外磁力场强度, 若使
H 发生核磁共振,必需增大外磁力场强度。因此 H 的核磁共振信号出现在比独立质子共振
信号的高场处,这种征象称作电子的屏蔽效用或者屏蔽效应。
H 原子四周电子疏密程度越大,蔽屏效应越大,信号越偏向高场。

电子屏蔽效应导致的分子中不同 H 的共振频率的差很小,小到一百万分之几,很难测
准。为了利便 , 接纳一个相对于测量方法,用电子屏蔽效应很大的