文档介绍：第三章核磁共振氢谱
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50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。
。
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。
1H-NMR
how many types of hydrogen ?
how many of each type ?
what types of hydrogen ?
how are they connected ?
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)
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