中国科学院分析化学课件之八--核磁共振波谱

核磁共振波谱分析ppt课件

DE＝hν ——②
则：处于低能级态的1H就会吸收电磁波的能量，跃迁到高能级态，发生核磁共振。
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核磁共振波谱分析
1.2.4 核磁共振的条件
发生核磁共振时，必须满足下式：
n=
g 2p
Ho
3
③式称为核磁共振基本关系式。
❖ 可见，固定H0，改变ν射或固定ν射，改变H0都可满足③ 式，发生核磁共振。
但为了便于操作，通常采用后一种方法。
• 乙酸乙酯的核磁共振氢谱
1H NMR ( 300 MHz, CDCl3 ),δ( ppm) 1.867 ( t, J= 7.2 Hz, 3H ), 2.626 ( s, 3H ), 4.716 ( q, J= 7.2 Hz, 2H )
• s—单峰；d—双峰（二重峰）；t—三峰（三重峰）；q—四峰（四重峰）；m—多峰（多重峰）
C6H5CH2CH3 C6H5
CH3
CH2
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核磁共振波谱分析
核磁共振氢谱信号结构信息
信号的位置（化学位移）
信号的数目
信号的强度（积分面积）
信号的裂分（自旋偶合）
质子的化学环境化学等价质子的组数引起该信号的氢原子数目
邻近质子的数目，J（偶
合常数）单位：Hz
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核磁共振波谱分析
（2）核磁共振数据
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核磁共振波谱分析
§3 化学位移 (Chemical shift)
化学环境不同的1H 核在不同位置（ν）产生共振吸收
化学环境不同的1H 核在外磁场中以不同的Larmor频率进动；1H 核在分子中所处的化学环境不同导致Larmor频率位移
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核磁共振波谱分析

《核磁共振波谱法》PPT课件

采样间隔
扫描次数
选择适当的采样间隔，以确保谱图的准确性和分辨率。
增加扫描次数可以提高谱图的信噪比，但也会增加实验时间。因此，需要权衡信噪比和实验时间，选择适当的扫描次数。
定性分析与定量分析
定性分析
通过比较已知样品和未知样品的NMR谱图，确定未知样品的组成和结构。
定量分析
通过测量样品中不同组分的峰面积或峰高，计算各组分的含量。需要建立标准曲线或使用内标法进行定量分析。
样品稳定性
确保样品在NMR实验过程中保持稳定，避免由于化学变化导致谱图失真。
样品溶剂
选择适当的溶剂，以保证样品的溶解和稳定性，同时避免对
NMR谱图产生干扰。
实验参数的选择与优化
磁场强度
脉冲宽度
根据实验需求选择适当的磁场强度，以提高检测灵敏度和分辨率。
选择合适的脉冲宽度，以获得最佳的信号强度和分辨率。
《核磁共振波谱法》ppt课件
汇报人：可编辑 2024-01-11
目录
• 核磁共振波谱法概述 • 核磁共振波谱法的基本原理 • 核磁共振波谱仪 • 核磁共振波谱法的实验技术 • 核磁共振波谱法的应用实例
01
核磁共振波谱法概述
定义与原理
定义
核磁共振波谱法是一种利用核磁共振现象进行物质结构和动力学研究的分析方法。
化学位移是由于不同化学环境中的原子核受到不同程度的磁场扰动，导致其能级分裂的差异。
通过测量化学位移，可以推断出原子核所处的化学环境，进而确定分子的结构。
耦合与裂分
当两个或多个相邻的原子核相互作用时，它们之间的能级会发生耦合，导致谱线裂分。
通过分析裂分的谱线，可以进一步解析分子内部的相互作用和结构信息。

分析化学核磁共振波谱法

分析化学核磁共振波谱法分析化学核磁共振波谱法（Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy, NMR）是一种非常重要的分析技术，广泛应用于有机化学、生物化学等领域。

本文将从基本原理、仪器设备、样品制备和应用等方面对NMR进行分析。

基本原理核磁共振波谱法是基于核磁共振现象的，核磁共振是指在外加静磁场和射频磁场的作用下，原子核能级的分裂现象。

当样品中的核磁共振活性核被置于静磁场中时，它会分裂成若干个子能级，对应着不同的共振频率。

这些频率可以测量并转换为核磁共振谱图，从而确定样品中不同核的化学环境和相对位置。

仪器设备核磁共振仪包括主磁场、射频系统和梯度线圈等部分。

主磁场是核磁共振仪的核心组成部分，它通过产生一个稳定且均匀的静磁场使样品中的核磁共振现象能够发生。

射频系统用于产生能与样品中核的共振频率相匹配的射频脉冲，从而激发样品中的核磁共振信号。

梯度线圈用于产生梯度磁场，使样品中不同位置的核有不同的共振频率，从而可以对核的位置进行定位。

样品制备样品的制备是进行核磁共振分析的关键步骤，其中要求样品的纯度和浓度都需要达到一定的要求。

通常，为了提高样品的分析效果，可以进行特定的样品制备，例如通过标记原子核来增强信号强度，或者通过选择性的核磁共振脉冲来增强特定核的信号。

应用核磁共振波谱法在许多领域具有重要的应用价值。

在有机化学中，核磁共振波谱法常用于确定分子的结构和化学环境，从而帮助确定分子的组成和结构。

在生物化学中，核磁共振波谱法可以用于研究生物大分子（如蛋白质、核酸等）的结构和功能，从而帮助理解生物反应的机理。

此外，核磁共振波谱法还可以应用于材料科学、医学和环境科学等领域。

总结通过分析化学核磁共振波谱法的基本原理、仪器设备、样品制备和应用等方面，可以看出核磁共振波谱法是一种重要而常用的分析技术。

它可以提供关于化合物结构、分子环境和分子动力学等方面的信息，对于解决化学和生物化学中的许多问题具有不可替代的作用。

波谱分析核磁共振PPT讲稿

• 在分子体系中，同种核所处的化学环境不同，核外电子云
密度不同，产生的屏蔽作用就不同，处于不同化学环境的同种核的共振频率不同。
• 由于核周围分子环境不同而使其共振频率发生位移的现象
叫做化学位移。
H0 (1 ) 2
σ为原子核的屏蔽常数（数值为10-5数量级）
例：乙醇的分子式中有三种不同化学环境的氢核，甲基（-
3.影响化学位移的因素
•核外电子云密度的影响-电负性的作用
与质子相连元素的电负性越强，吸电子作用越强，价电子偏离质子，屏蔽作用减弱，化学位移较大，信号峰在低场出现。
磁的各向异性效应
质子在分子中所处的空间位置不同，屏蔽作用的不同的现象称为磁各向异性效应。在外磁场作用下，环电子流所产生的感应磁力线是闭合的，与外磁场反向的磁力线部位起屏蔽作用，而同向的磁力线部位起去屏蔽作用。
三、化学位移
在有机化合物中，各种氢核周围的电子云密度不同（结构中不同位置）共振频率有差异，即引起共振吸收峰的位移，这种现象称为化学位移。
但V0与H0有关，不同的仪器测得的数据难以比较，故需引入化学位移的概念。
1.屏蔽效应产生化学位移
核外电子云在外磁场的作用下，倾向于在垂直磁场的平面里作环流运动，从而产生一个与外磁场反向的感应磁场，因而核实际所受到的磁场强度减弱。
波谱分析核磁共振课件
概述
• 核磁共振谱（NMR）与红外、紫外一样，都属于吸收光谱。
• 红外光谱是由分子的振动和转动能级的跃
迁产生的吸收光谱
• 紫外-可见吸收光谱来源于分子的电子能级
间的跃迁
• 核磁共振是分子中原子核自旋能级的跃迁
产生的吸收光谱。
• 在NMR中电磁辐射的频率为兆赫数量级，

核磁共振波谱分析-8ppt课件

P(SR)3
110 to 120 ppm
PHal3
120 to 225 ppm
P(OR)2Hal 140 to 190 ppm
31P NMR化学位移参考表
CPHal2 CPHalN
O=PHal3 O=P(OR)Hal2 O=P(OR)2Hal O=P(OR)3 S=P(OR)3 CP(=O)(OR)2 CP(=S)(OR)2 CP(=O)(OH)2
习题：某未知物分子式为C8H8O，有如下核磁共振碳谱数据，试推导其结构。其谱峰分别位于196.5、137.4、132.8、128.6、 128.4及27.0 ppm处。
解析：
由分子式C8H8O计算不饱和度: U＝5 (可能有苯环，羰基等)
对称因素：有(谱峰的数目: 6组，碳原子数: 8)
160 to 200 ppm 165 to 185 ppm -80 to 5 ppm -30 to 15 ppm -20 to 25 ppm -20 to 0 ppm 60 to 75 ppm -5 to 70 ppm 80 to 110 ppm -5 to 25 ppm
31P NMR化学位移参考表
Me3PO +36.2 ppm
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Et3PO +48.3 ppm
[Me4P]1+ +24.4 ppm
[PO4]3- +6.0 ppm
PF5
-80.3 ppm
PCl5
-80 ppm
MePF4 -29.9 ppm
Me3PF2 -158 ppm
五价磷化学位移参考表
Me3PS Et3PS [Et4P]+ [PS4]3[PF6][PCl4]+ [PCl6]-

核磁共振波谱法讲义课件

环境科学中的应用
总结词
核磁共振波谱法在环境科学中也有重要的应用。
详细描述
核磁共振波谱法可用于研究环境中的污染物和天然有机物。通过测量水中、土壤中、大气中有机污染物的核磁共振信号，核磁共振波谱法能够提供关于污染物的种类、浓度和分布的信息。此外，核磁共振波谱法还可用于研究天然有机物（如腐殖质）的组成和降
多维核磁共振技术
多维核磁共振技术是一种通过使用多个频率和磁场分量来解析核磁共振信号的技术
。
通过多维核磁共振技术，可以获得更丰富的化学位移信息和耦合常数信息，从而更
好地解析分子结构。
多维核磁共振技术被广泛应用于有机化学、材料科学等领域，对于研究有机分子结构、材料组成等具有重要意义。
06 核磁共振波谱法实验操作演示
药物代谢与动力学研究
总结词
核磁共振波谱法在药物代谢与动力学研究中具有广泛的应用。
VS
详细描述
核磁共振波谱法可用于研究药物在体内的代谢过程和动力学行为，进而揭示药物的作用机制和药效。通过测量药物分子在不同时间点的代谢产物和浓度，核磁共振波谱法能够提供关于药物吸收、分布、代谢和排泄的重要信息，有助于新药开发和优化治疗方案。
耦合常数
测量相邻原子核间自旋作用的强度和方向，揭示分子结构中的空间构型和相互作用。
04 核磁共振波谱法的实验技术应用
CHAPTER
有机化合物的结构鉴定
要点一
总结词
核磁共振波谱法是一种常用的实验技术，可用于有机化合物的结构鉴定。
要点二
详细描述
核磁共振波谱法是一种基于核自旋磁矩的实验技术，通过测量原子核在磁场中的共振频率来确定分子的结构。在有机化合物的结构鉴定中，核磁共振波谱法可用于确定分子中各原子的连接方式和化学环境，进而推断出分子的三维结构。常见的核磁共振波谱法包括一维和二维核磁共振谱，其中二维核磁共振谱能够提供更丰富的结构信息。

分析化学课件-核磁共振波谱法

弛豫过程所需的时间用半衰期 T1 表示， T1 是高能态寿命和弛豫效率的量度，T1
越小，弛豫效率越高。
2．自旋－自旋弛豫处于高能态的核自旋体系将能量传递给邻
近低能态同类磁性核的过程，称为自旋－自旋弛豫，又称为横向弛豫。这种过程只是同类磁性核自旋状态能量交换，不引起核磁总能量的改变。
其半衰期用 T2 表示。固体试样中各核的相
脉冲傅里叶变换共振实验脉冲时间短，每次脉冲的时间间隔一般仅为几秒。许多在连续波仪器上无法做到的测试可以在脉冲傅里叶变换共振仪上完成。
三、溶剂和试样测定
选择溶剂时主要考虑对试样的溶解度，不产生干扰信号，所以氢谱常使用氘代溶剂。
常用的溶剂有D2O、CDCl3、CD3OD(甲醇-d4)、 CD3CD2OD(乙醇-d6)、CD3COCD3(丙酮-d6)、C6D6(苯d6)及CD3SOCD3(二甲基亚砜-d6；DMSO-d6)等。
脉冲傅里叶变换共振仪是用一个强的射频，以脉冲方式（一个脉冲中同时包含了一定范围的各种频率的电磁辐射）将样品中所有化学环境不同的同类核同时激发，发生共振，同时接收信号。而试样中每种核都对脉冲中单个频率产生吸收。为了恢复平衡，各个核通过各种方式驰豫，在接受器中可以得到一个随时间逐步衰减的信号，称自由感应衰减（FID）信号，经过傅里叶变换转换成一般的核磁共振图谱。
氢核磁共振谱(1H-NMR)
NMR
碳-13核磁共振谱(13C-NMR)
1H-NMR
质子类型： CH3
质子化学环境
氢分布
核间关系
CH2
CH
13C-NMR
分子中含有的碳原子数由哪些基团组成区别伯、仲、叔、季碳原子
1H-NMR 与 13C-NMR互为补充，是有机化合物结构测定最重要的两种核磁共振谱。

核磁共振波谱法新优秀课件

图7-4 在静磁场中，原子核自旋角动量的空间量子化
7.2 基本原理>> 7.2.2 核磁共振
2. 核自旋能级分裂 ➢ 例如 1H核(I=1/2)：m=+1/2
顺磁场，能量低；m=-1/2逆磁场，能量高。
➢ 两者的能级差随着外磁场H0 的增大而增大，这种现象称为能级分裂。
➢ 从顺磁跃迁到逆磁的能级差 ΔE与外磁场强度H0成正比。
➢ 磁矩μ和磁场H0的相互作用能为：
E z H0
N
m
h
2
H0
无磁场
有磁场 S
7.2 基本原理>> 7.2.2 核磁共振
2. 核自旋能级分裂
Z
z
m1
2
m1 2
Z
z
m 1
m0
m 1
Z
m 2 z m 1
m0
m 1 m 2
I 1/ 2,共2种取向
I 1,共3种取向
I 2,共5种取向
7.1 概述
2. 核磁共振波谱法的产生
➢ 磁核在一定外磁场作用下，产生Lamor进动—核进动—核磁矩；又在射频波的辐射下，产生共振吸收—产生核磁矩能级跃迁—产生感应信号的变化，这就是核磁共振。
7.1 概述
2. 核磁共振波谱法的产生
D
H0 H R
核磁共振产生的三维示意图三维关系RH为0 外加Η为射外频加信磁号场，，产产生生核进磁动矩、能核级磁跃矩迁 D为核磁共振感应信号，产生感应信号变化
1H 为2.67519108， 13C为6.72615107
回旋轴
H0
自旋轴
图7-4 在重力场中陀螺的进动
图7-5 在外磁场中自旋核的进动