核磁共振中氫譜的分析

1、核磁共振中氫譜的分析第1頁(yè)，共20頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)21分，星期四什么是核磁共振？ （Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy,簡(jiǎn)稱NMR） 核磁共振源于能產(chǎn)生磁場(chǎng)的核自旋：當(dāng)旋轉(zhuǎn)著的原子核放到外磁場(chǎng)中，根據(jù)量子力學(xué)計(jì)算，其自旋量子數(shù) I 有且只有 2I +1個(gè)取向，每個(gè)取向都可以用一個(gè)自旋磁量子數(shù)m來(lái)表示。 而原子核的每個(gè)取向都代表著核在該磁場(chǎng)中的一種能量狀態(tài)： E m = -m H0 c o s 第2頁(yè)，共20頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)21分，星期四氫自旋核的兩種取向兩種能量狀態(tài)第3頁(yè)，共20頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)21分，

2、星期四 讓處于外磁場(chǎng)的自旋核接受一定頻率的電磁波輻射，而輻射的能量又恰好等于高低兩種不同取向的能量差時(shí)，質(zhì)子就吸收電磁輻射，從低能態(tài)躍遷到高能態(tài)而產(chǎn)生共振現(xiàn)象，稱為核磁共振（NMR）。 以吸收的能量的強(qiáng)度為縱坐標(biāo)，以吸收的頻率為橫坐標(biāo)，用記錄儀描繪下來(lái)，分子中各個(gè)核在核磁共振譜上即出現(xiàn)吸收峰，成為核磁共振譜圖。 第4頁(yè)，共20頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)21分，星期四共振第5頁(yè)，共20頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)21分，星期四氫譜分析的要素化學(xué)位移 由于各種質(zhì)子所處的化學(xué)環(huán)境不同而在不同的共振磁場(chǎng)強(qiáng)度下顯示吸收峰，即化學(xué)位移。是表征在NMR譜中各不同化學(xué)環(huán)境的質(zhì)子共振峰相對(duì)于某一標(biāo)準(zhǔn)物

3、共振峰的距離，通常用表示。 第6頁(yè)，共20頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)21分，星期四 為了排除磁場(chǎng)強(qiáng)度不同而產(chǎn)生的影響，通常采用化學(xué)位移頻率相對(duì)于所用儀器的頻率的比值，因?yàn)閿?shù)值很小，故乘以106 ，這樣值的單位為ppm。 TMS = 0 * 10 6（ppm） 第7頁(yè)，共20頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)21分，星期四第8頁(yè)，共20頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)21分，星期四自旋裂分和偶合常數(shù) 原子核之間的相互作用稱為自旋自旋偶合，簡(jiǎn)稱自旋偶合。因自旋偶合而引起的譜線增多的現(xiàn)象稱為自旋自旋裂分，簡(jiǎn)稱自旋裂分。 產(chǎn)生的原因在于磁場(chǎng)的作用下，自旋的質(zhì)子會(huì)產(chǎn)生一個(gè)小的磁矩，通過(guò)成鍵價(jià)電子的傳

4、遞，對(duì)鄰近的質(zhì)子產(chǎn)生影響。自旋若有兩種取向，就分裂成兩個(gè)信號(hào)。第9頁(yè)，共20頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)21分，星期四 自旋偶合的量度稱為自旋的偶合常數(shù)，用 J 表示。J的大小表示了偶合作用的強(qiáng)弱，左上方常標(biāo)以數(shù)字，表示兩個(gè)偶合核之間相隔鍵的數(shù)目，右下方標(biāo)以其他的情報(bào)。 就其本質(zhì)而言，偶合常數(shù)是質(zhì)子自旋裂分時(shí)的兩個(gè)核磁共振能之差，它可以通過(guò)共振吸收的位置差別來(lái)體現(xiàn)，在圖譜上就是裂分峰之間的距離。第10頁(yè)，共20頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)21分，星期四裂分第11頁(yè)，共20頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)21分，星期四積分曲線和峰面積 核磁共振譜中，共振峰下面的面積與產(chǎn)生峰的質(zhì)子數(shù)程正比

5、。，因此峰面積比即為不同類型質(zhì)子數(shù)目的相對(duì)比值，可以通過(guò)整個(gè)分子的質(zhì)子數(shù)，及峰面積的比例關(guān)系算出各組化學(xué)位移等價(jià)質(zhì)子的具體數(shù)目。核磁共振儀用電子積分儀來(lái)測(cè)量峰的面積。第12頁(yè)，共20頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)21分，星期四利用積分曲線求峰面積第13頁(yè)，共20頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)21分，星期四譜圖的分析 用記錄儀描繪下來(lái)，分子中各個(gè)氫核在核磁共振譜上出現(xiàn)的吸收峰，圖中峰的相對(duì)位置反映出質(zhì)子環(huán)境的差別，給出了分子結(jié)構(gòu)的極為詳細(xì)的信息： 1、信號(hào)數(shù)目：表明分子中有幾種類型的等性氫； 2、信號(hào)位置：表明每種類型的質(zhì)子所處的電子環(huán)境； 3、信號(hào)強(qiáng)度：通過(guò)峰面積表明質(zhì)子數(shù)； 4、信號(hào)裂分：表明一個(gè)質(zhì)子相對(duì)于其他鄰近原子的環(huán)境有關(guān)情況。第14頁(yè)，共20頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)21分，星期四第15頁(yè)，共20頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)21分，星期四1、標(biāo)識(shí)雜質(zhì)峰 最常見的是溶劑峰，旋轉(zhuǎn)邊峰和13C邊峰。2、根據(jù)積分曲線計(jì)算各組峰的相應(yīng)質(zhì)子數(shù)。3、根據(jù)峰的化學(xué)位移確定它們的歸屬。4、根據(jù)峰的形狀和偶合常數(shù)確定基團(tuán)之間的相互關(guān)系。（N+1規(guī)律）5、采用重水交換法識(shí)別活潑氫。6、綜合各種分析，推斷分子結(jié)構(gòu)并對(duì)結(jié)論進(jìn)行核對(duì)。步驟第16頁(yè)，共20頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)21分，星期四 第一種影響因素第17頁(yè)，共20頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)21分，星期