基础有机化学 基础有机化学 §91核磁共振谱(NMR) 1.磁共振的基本原理 第九章 (1)原子核的自旋 原子核的自旋量子数:I或m,示原子核的自旋运 核磁共振谱 动情况。m,与原子的质量数和原子序数之间的关系 红外光谱和质谱 AxA为偶数,乙为奇数,m,2,3,数 A为奇数,Z为奇或偶数,m=1/2,3/2, 2.半整数 当m,≠0时,原子核的自旋运动有NMR讯号 南京大学基础学科教育学院 南京大学基磁学科教育学院 基础有机化学 基础有机化学 (2)IH的核磁共振(HNMR) d.核磁共振仪的组成及原理 a.无外加磁场,H=0时,两自旋态的能量相同 组成:磁铁、射频发生器、检测器、放大器、记 m=士1/2 录仪(放大器)、样品管 b.有外加磁场,H≠0,两自旋态的能量不同: 原理:扫频:固定H,改变D射,使射与H匹配 自旋产生的磁矩与H同向平行,为低能态; 扫场:固定D射,改变H,使H与匹配 W自旋产生的磁矩与H反向平行,为高能态。 2、化学位移( chemical shift 两能级之差:△E=YhH/2x (1)概念:原子核(如质子)由于化学环境所引起 c.核磁共振的条件:Ew=△E, 的核磁共振信号位置的变化称为化学位移(6) 即:hU射=YhH/2x (2)屏蔽效应( shielding effect 南京大学基础学科教育学院 南京大学基础学科教育学院 南京大学化学化工学院 南京大学化学化工学院 基础有机化学 基础有机化学 H核外电子在H作用下会发生循环的流动,从而产 b、若与H反向平行排列,则:H有效=Hb+Hg 生一个感应磁场H 去屏蔽效应 若H与H反向平行排列,质子实际上感受到的 受去屏蔽效应影响的H,其HNMR信号移向低场 有效磁场强度是H减去H—屏蔽效应 (3)化学位移的测定 l有效HH=H-Hbo=H(1-0) 标准物质:TMS,规定其8=0 0—屏蔽常数 化学位移:表示信号离TMS若干ppm 受屏蔽效应影响的质子在较高的外磁场强度作用下 才能发生共振吸收,即核磁共振信号移向高场。H 信号位置一TMs的位置 核外电子云密度越大,屏蔽效应越大,信号越移向 高场 核磁共振仪所用频率MHz 南京大学基础学科教育学院1 基础有机化学 南京大学基础学科教育学院 南京大学化学化工学院 第九章 核磁共振谱 红外光谱和质谱 基础有机化学 南京大学基础学科教育学院 南京大学化学化工学院 §9.1 核磁共振谱（NMR） 1. 核磁共振的基本原理 （1）原子核的自旋 原子核的自旋量子数： I 或 m s 表示原子核的自旋运 动情况。 m s 与原子的质量数和原子 序数之间的关系： X A z A、Z均为偶数，ms=0 A为偶数，Z为奇数， ms=1，2，3…整数 A为奇数，Z为奇或偶数， ms=1/2，3/2， 5/2…半整数 当ms≠0时，原子核的自旋运动有NMR讯号。 基础有机化学 南京大学基础学科教育学院 南京大学化学化工学院 （2）1H的核磁共振（ 1HNMR） a. 无外加磁场，H0=0时，两自旋态的能量相同 ms=±1/2。 b. 有外加磁场，H0≠0，两自旋态的能量不同： 1H 自旋产生的磁矩与H0同向平行，为低能态； 1H 自旋产生的磁矩与H0反向平行，为高能态。 两能级之差：ΔE=γhH0/2π c. 核磁共振的条件：E射=△E， 即：hυ射= γhH0/2π 基础有机化学 南京大学基础学科教育学院 南京大学化学化工学院 d. 核磁共振仪的组成及原理 组成：磁铁、射频发生器、检测器、放大器、记 录仪（放大器）、样品管 原理：扫频：固定H0，改变υ射，使υ射与H0匹配 扫场：固定υ射，改变H0，使H0与υ射匹配 2、化学位移（chemical shift) （1）概念：原子核（如质子）由于化学环境所引起 的核磁共振信号位置的变化称为化学位移（δ） . （2）屏蔽效应（shielding effect) 基础有机化学 南京大学基础学科教育学院 南京大学化学化工学院 1H核外电子在H0作用下会发生循环的流动，从而产 生一个感应磁场H感。 a、若H感与H0反向平行排列，质子实际上感受到的 有效磁场强度是H0减去H感 ——屏蔽效应 即：H有效=H0-H感=H0-H0σ=H0(1-σ) σ——屏蔽常数 受屏蔽效应影响的质子在较高的外磁场强度作用下 才能发生共振吸收，即核磁共振信号移向高场。 1H 核外电子云密度越大，屏蔽效应越大，信号越移向 高场。 基础有机化学 南京大学基础学科教育学院 南京大学化学化工学院 b、若H感与H0反向平行排列，则：H有效=H0+H感 ——去屏蔽效应 受去屏蔽效应影响的1H，其1HNMR信号移向低场。 （3）化学位移的测定 标准物质：TMS，规定其δ=0 化学位移：表示信号离TMS若干ppm ppm 信号位置 TMS的位置 核磁共振仪所用频率 MHz 10 6 δ=