核磁共振氢谱解析.ppt

核磁共振氢谱合成部门 ? 1. 核磁共振的基本原理? 2. 核磁共振仪与实验方法? 3. 氢的化学位移? 4. 各类质子的化学位移? 5. 自旋偶合和自旋裂分? 6. 自旋系统及图谱分类? 7. 核磁共振氢谱的解析前言过去 60 年,波谱学已全然改变了化学家、生物学家和生物医学家的日常工作,波谱技术成为探究大自然中分子内部秘密的最可靠、最有效的手段。 NMR 是其中应用最广泛研究分子性质的最通用的技术:从分子的三维结构到分子动力学、化学平衡、化学反应性和超分子集体、有机化学的各个领域。 1945 年 Purcell (哈佛大学) 和 Bloch (斯坦福大学)发现核磁共振现象,他们获得 1952 年 Nobel 物理奖 1951 年 Arnold 发现乙醇的 NMR 信号,及与结构的关系 1953 年 Varian 公司试制了第一台 NMR 仪器 NMR 发展近二十多年发展高强超导磁场的 NMR 仪器,大大提高灵敏度和分辨率; 脉冲傅立叶变换 NMR 谱仪,使灵敏度小的原子核能被测定; 计算机技术的应用和多脉冲激发方法采用,产生二维谱,对判断化合物的空间结构起重大作用。英国 教授因对二维谱的贡献而获得 1991 年的 Nobel 奖。瑞士科学家库尔特·维特里希因“发明了利用核磁共振技术测定溶液中生物大分子三维结构的方法”而获得 2002 年诺贝尔化学奖。 NMR 谱的结构信息化学位移偶合常数积分高度 1. 核磁共振的基本原理?原子核的磁矩?自旋核在磁场中的取向和能级?核的回旋和核磁共振?核的自旋弛豫?质量数与电荷数均为双数,如 C12 , O16 ,没有自旋现象。 I=0 ?质量数为单数,如 H1 , C13 , N15 , F19 , P31 。I为半整数, 1/2 , 3/2 , 5/2 ……?质量数为双数,但电荷数为单数,如 H2 , N14 ,I为整数, 1,2……?I为自旋量子数原子核的自旋、磁矩自旋角动量( PN ),自旋量子数( I) I=0 , 1/2 ,1, 3/2 ……磁矩( μN*),核磁矩单位( βN),核磁子;磁旋比( γN) N NNIIg??)1(?????? N NNP ??自旋核在磁场中的取向和能级具有磁矩的核在外磁场中的自旋取向是量子化的,可用磁量子数 m 来表示核自旋不同的空间取向,其数值可取: m =I,I-1,I-2, ……,-I ,共有 2I +1 个取向。 I = n / 2 n = 0 , 1 , 2 , 3 ---- (取整数) 一些原子核有自旋现象,因而具有角动量,原子核是带电的粒子,在自旋的同时将产生磁矩,磁矩和角动量都是矢量,方向是平行的。哪些原子核有自旋现象? 实践证明自旋量子数 I与原子核的质量数 A和原子序数 Z: A Z I 自旋形状 NMR 信号原子核偶数偶数 0 无自旋现象无 12C,16O, 32S, 28Si, 30Si 奇数奇数或偶数 1/ 2 自旋球体有 1H, 13C, 15N, 19F, 31P 奇数奇数或偶数 3/2, 5/2,--- 自旋惰球体有 11B,17O,33S,35Cl,79Br,127I 偶数奇数 1, 2, 3, --- 自旋惰球体有 2H, 10B, 14N