34 实验15 核磁共振波谱分析法.ppt

第1页：实验49

实验49 核磁共振波谱法NuclearMagneticResonanceFor Short：NMR精品课程仪器分析(含实验)

第2页：核磁共振波谱法一

核磁共振波谱法一、NMR三要素二、NMR的基本信息及NMR谱图解析三、NMR谱仪结构四、NMR实验操作步骤

第3页：磁性原子核

1.磁性原子核

质子数或中子数为奇数的原子核具有自旋角动量, 当原子核自旋时,相当于核表面的正电荷在运动，运动的电荷即电流会感应产生磁场，因此，每一个自旋的原子核相当于一个磁偶极子,自旋的原子核也称为磁性核。例如1H, 13C, 19F等。=>

第4页：静磁场

2.静磁场

没有外加静磁场时，原子核的自旋是任意取向的，样品的宏观磁矩为零。当把含磁性核的样品放入静磁场时，对于自旋I＝1/2的原子核，核自旋有两种取向：一种与外加静磁场平行，原子核的能量降低；另一种与外加静磁场反平行，原子核的能量升高，即原子核产生能级分裂。

第5页：射频场

3.射频场

如果在垂直于外加静磁场的方向加一射频场，当射频场的角频率满足时，原子核产生共振吸收信号，其中为Planck常数, 为原子核的旋磁比、为外加静磁场的强度。

第6页：几种核

几种核

几种核的NMR频率表核自旋自然丰度(%)灵敏度场强(T)与NMR频率(MHz)相对绝对1.4092.1142.3497.0469.39511.7441H1/299.981.001.0060.000100.000200.000300.000400.000500.0006Li17.428.5E-36.31E-48.82914.71629.43144.14658.89273.5787Li3/292.580.290.2723.31838.86377.727116.590155.454194.31713C1/21.1081.59E-21.76E-415.08725.14450.28875.432100.

第7页：Spin State Energy

• E200 MHzfor1Haspinstatebspinstate
• E400 MHzfor1HHigh Field NMR
• increased sensitivity
• increased resolutionrandomlyoriented nuclei(no magnetic field)

第8页：化学位移

二NMR谱的基本信息1.化学位移2.自旋耦合3.谱线积分面积

第9页：化学位移

1 化学位移

Chemical ShiftB0Blocala bare nucleus (H+)feels the full effect ofthe external field (B0)electron density partiallyshields the nucleusfromB0so it “feels” Blocalelectrons generate aninduced field (Bi)which opposes B0Bi

第10页：化学位移

1 化学位移

Chemical Shift由于原子核外有电子屏蔽，原子核感受到的是所处环境局域场的磁场强度，其中为屏蔽常数，随着原子核所处的化学环境变化而变化.因此，当原子核所处的化学环境不同时，原子核感受到的磁场强度不同，因此共振频率不同，谱峰落在不同的位置上。换言之，原子核的共振频率与原子核所处的化学环境有关，即与屏蔽常数有关。

第11页：一些常见基团

一些常见基团的1H化学位移值

第12页：自旋耦合自旋原子核通过成

2 自旋耦合自旋原子核通过成键电子相互作用，引起谱线裂分。对自旋I＝1/2的弱耦合体系，满足n＋1裂分规则，即一个自旋I＝1/2的原子核，如果与n个自旋I＝1/2的原子核相互耦合，那么该原子核的谱峰将裂分为n＋1重峰，各峰的强度比满足二项式展开系数。

第13页：ethylisopropylsingle

ethylisopropylsinglet doublet triplet quartet pentet1:11:2:1 1:3:3:1 1:4:6:4:1常见的耦合裂分模式ethyl signature: quartet / tripletwith integration ratio of 2 / 3septet / doublet &1 / 6 ratio

第14页：积分面积谱线积分值与共振

3 积分面积谱线积分值与共振核的个数成正比，这是NMR谱可以定量分析分子中共振核的个数的依据。如图五Ethyl formate 的1H－NMR谱中，－CH3、－CH2－、－CH＝的积分面积分别为3、2、1，分别对应于共振核个数3、2、1。

第15页：自旋偶合与裂分

三NMR谱仪结构图

第16页：计算机电子控制柜超导体

400 MHz NMR Spectrometer400MHzAvanceSystem计算机电子控制柜超导体

第17页：400 MHz Superconduct

• magnetic field strength
• 9.4 Tesla (94,000 gauss)400 MHz is the frequency usedfor proton detection in this fieldNMR sample tube and holderdescend into center of magnetKeep metal (ferromagnetic)objects, pacemakers, andcredit cards several feet away!

第18页：NMR Sample Position(

NMR Sample Position(prior to release into probe)Liquid Helium-269°C (4.2K)Liquid Nitrogen-196°C (77.4K)NMR samplepositioned at top of probeSuperconducting magnetsrequire continuous cooling.5 mm NMRsample tubeRFenergyupper levelof NMR solution

第19页：探头超导磁体横切面图超导

探头超导磁体横切面图超导磁体剖面图

第20页：机械表

1)机械表,磁卡,含铁的工具,装有心脏起博器和人工假肢等不可靠近磁体.

第21页：操作注意事项

2)操作注意事项a.样品管洗干净后自然晾干、以免它变形b.将样品管插入转子的步骤如下图所示,样品管底部最多只能放到样品规的底部,而且液柱中心应与黑色中心线对齐.将样品管插入转子的步骤样品管在探头中的位置

第22页：放样步骤

3)放样步骤a.键入ro off（停止腔内样品旋转）b.键入ej，打开压缩空气闸门c.腔内样品弹出（或听到气流声后），取出原有样品，放入新样品d.键入ij，关闭压缩空气闸门，把样品送入腔内

第23页：谱图解析四2

四2 NMR实验步骤1)Sample preparation2)Predefine parametersets3)Lock、turn/march、shim4)Acquire5)Process6)Print