文档介绍：第十三章核磁共振波谱法
利用核磁共振光谱进行结构测定,定性与定量分析的方法称为核磁共振波谱法。简称 NMR
将磁性原子核放入强磁场后,用适宜频率的电磁波照射,它们会吸收能量,发生原子核能级跃迁,同时产生核磁共振信号,得到核磁共振
在有机化合物中,经常研究的是1H和13C的共振吸收谱,重点介绍H核共振的原理及应用
与紫外、红外比较
共同点都是吸收光谱
紫外-可见
红外
核磁共振
吸收
能量
紫外可见光
200~780nm
红外光
780nm~1000m
无线电波1~100m波长最长,能量最小,不能发生电子振动转动能级跃迁
跃迁
类型
电子能级跃迁
振动能级跃迁
自旋原子核发生能级跃迁
NMR是结构分析的重要工具之一,在化学、生物、医学、临床等研究工作中得到了广泛的应用。
分析测定时,样品不会受到破坏,属于无破损分析方法
§13-1核磁共振基本原理
原子核具有质量并带正电荷,大多数核有自旋现象,在自旋时产生磁矩,磁矩的方向可用右手定则确定,核磁矩和核自旋角动量P都是矢量,方向相互平行,且磁矩随角动量的增加成正比地增加=  P
—磁旋比,不同的核具有不同的磁旋比,对某元素是定值。是磁性核的一个特征常数
一、原子核的磁性
例:H原子H=×108T-1·S-1(特[斯拉]-1 ·秒-1) C13核的C =×107 T-1·S-1
代入上式得:
当I=0时,P=0,原子核没有自旋现象,只有I﹥0,原子核才有自旋角动量和自旋现象
核的自旋角动量是量子化的,与核的自旋量子数 I 的关系如下:
(=  P)
实践证明,核自旋与核的质量数,质子数和中子数有关
质量数为偶数
原子序数为偶数
自旋量子数为0
无自旋
12C6,32S16,16O8
质量数为偶数
原子序数为奇数
自旋量子数为1,2,3
有自旋
14N7
质量数为奇数
原子序数为奇或偶数
自旋量子数为1/2,3/2,5/2
有自旋
1H1, 13C6 19F9,31P15
I=1/2的原子核,核电荷球形均匀分布于核表面,如: 1H1, 13C6 , 14N7, 19F9,31P15
它们核磁共振现象较简单;谱线窄,适宜检测,目前研究和应用较多的是1H和13C核磁共振谱
二、核自旋能级和核磁共振
(一)核自旋能级
把自旋核放在场强为B0的磁场中,由于磁矩与磁场相互作用,核磁矩相对外加磁场有不同的取向,共有2I+1个,各取向可用磁量子数m表示
m=I, I-1, I-2, ……-I
每种取向各对应一定能量状态
I=1/2的氢核只有两种取向
I=1的核在B0中有三种取向
与外磁场平行,能量较低,m=+1/2, E 1/2= -B0
与外磁场方向相反, 能量较高, m= -1/2, E -1/2=B0
I=1/2的氢核