第13章核磁共振波谱分析法培训讲学.ppt

第13章核磁共振波谱分析法13-1概述与紫外、红外吸收光谱的比较设计NMR仪器的关键考虑核磁共振基本原理图示：磁性核在外加磁场中的行为图2:(1)无外加磁场时，磁性核的能量相等。
(2)放入磁场中，有与磁场平行（低能量）和反平行
（高能量）两种，出现能量差E=h。用能量等于E的电磁波照射磁场中的磁性核，则低能级上的某些核会被激发到高能级上去(或核自旋由与磁场平行方向转为反平行)。核磁共振基本原理核磁共振基本原理核磁共振现象和产生条件3弛豫过程纵向弛豫横向弛豫（自旋－自旋弛豫）13-2核磁共振波谱仪13-2核磁共振波谱仪射频接收器和检测器：沿着样品管轴的方向绕上接收线圈，接收共振信号。接收线圈、扫描线圈、发射线圈三者互相垂直，互不干扰。
样品容器：样品容器由不吸收射频辐射的材料制成，通常以硼硅酸盐玻璃制成。13-2核磁共振波谱仪的分类脉冲傅里叶变换核磁共振波谱仪
脉冲傅里叶变换波谱仪大多是超导核磁共振波谱仪，使用超导磁铁产生高强磁场。

与连续波核磁共振波谱仪相比，脉冲傅里叶交换共振波谱仪分析速度快、灵敏度高。可测定1H、13C谱，NOE谱、13C的DEPT谱及各种二维三维谱。磁场强度与灵敏度、分辨率的关系13-3化学位移和核磁共振谱图化学位移的产生化学位移的表示方法选择TMS作为标准物质的理由如下：
1、TMS中的12个质子处于完全相同的化学环境，它们的共振条件完全相同，NMR信号为一尖峰；
2、由于Si的电负性（1.8）比C的电负性（2.5）小，TMS中质子外围的电子云密度和一般有机化合物中的质子相比是最密的，屏蔽作用最强，产生的NMR信号不会与样品信号重叠干扰；核磁共振谱图影响化学位移的因素共轭效应（conjugativeeffect）磁各向异性效应双键的磁各向异性CH2＝CH2分子中4个H处于一个平面内，位于去屏蔽区，与乙烷相比，δ值变大。
CH3－CH3质子的δ值为0.85
CH2＝CH2质子的δ值为5.84

醛基质子（－CH＝O）类似，醛基上的H位于去
屏蔽区，移向低场，δ值很大，一般δ在9～10之
间，乙醛（CH3CHO）中醛基H的δ值为9.69。三键的磁各向异性苯环的磁各向异性单键的磁各向异性化学位移与化合物结构的关系(4)羟基质子的化学位移δ＝3.00～6.00，一般为尖峰。
(5)脂肪族氨基质子的化学位移δ＝0.4~3.5，芳香族氨基质子的化学位移δ＝2.9~4.8
(6)醛基（－CHO）质子的化学位移δ＝9.00～10.00
(7)羧基质子的化学位移δ＝10.00~13.2013-4自旋偶合及自旋裂分自旋偶合及自旋裂分产生的原因3个1H（m＝＋1/2，－1/2）的自旋取向有8种组合形式（↑↑↑，↑↑↓，↑↓↑，↓↑↑，↑↓↓，↓↑↓，↓↓↑，↓↓↓），产生4种不同的自旋磁场效应：
①m＝＋1/2，＋1/2，＋1/2；
②m＝＋1/2，＋1/2，－1/2；
③m＝＋1/2，－1/2，－1/2；
④m＝－1/2，－1/2，－1/2。

－CH2质子受到4种自旋磁场的影响裂分为四重峰。
相对强度比是：1：3：3：1自旋裂分n+1规律偶合常数：多重峰中峰与峰之间的距离称～
J，单位：Hz
△ν/J＞6时，n+1规律适用，简单耦合。
△ν/J＜6时，n+1规律不适用，耦合常数需计算，
为二级谱图或高级谱图
偶合常数的规律影响偶合常数的因素

例：有一未知液体，分子式C8H14O4。红外图谱指出，有C＝O存在，无
芳环结构。核磁共振谱如图，试推断其结构。

解：不饱和度Ω＝（2×8＋2－14）/2＝2
核磁共振谱有三组峰，数据如下：
δ重峰数积分曲线氢原子数
1.3三重峰6.5格6.5/(6.5+4.2+4.3)×14＝6
2.5单峰4.2格4.2/(6.5+4.2+4.3)×14=4
4.1四重峰4.3格4.3/(6.5+4.2+4.3)×14=4

化学位移δ1.3说明有－CH3存在，氢原子数6，表明有2个化学环境相同的－CH3，该组

三重峰，且强度比1：2：1，故与其相连的是－CH2－。

化学位移δ2.5的峰，由于红外光谱存在，说明有存在，由于该组分相当

于于4个氢，且为单峰，故存在

例：一无色液体，仅含碳和氢，其核磁共振谱如下图：解：从核磁共振谱图上可得到三组峰数据：
δ重峰数氢原子数
7.215
2.971
1.226
化学位移δ7.2峰，说明有苯环存在，其氢原子数5，故为苯的单取代衍生物。
化学位移δ1.2峰，有-CH3存在，其氢原子数为6，说明有两个化学环境相同的－CH3。该组峰为二重峰，故有CH3-CH-CH3结构存在。样品处理技术二维核磁共振（2-DNMR）NMR解析举例（1）H数目6：4：4：6=3：2：2：3
（2）不饱和度=1有一个双键
（3）=3.6处为单峰