核磁共振(NMR)工作原理及基本操作

,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,核磁共振,(NMR),工作原理及基本操作,研究物质结构工具之一,NMR,现象发现,1945,。,1951,发现化学位移。,1952,自旋偶合，,NMR,技术可用来研究分子结构。,1958,第一台,CW-30MHz,。,1966 R.R.Ernst,实现,FT-NMR,实验。,提高灵敏度，,13,C,核的测量成为可能。,1974,二维实验。,1991,诺贝尔化学奖。,仪器的基本构造,Data processing,rf console,Transmitter,Receiver,Magnet,Sample tube,Probe,rf pulse,B,0,Sample tube,inside coil,FT,Spectrum,FID,原子核是由质子和中子组成的。,质子是一种,转动着的带电荷的粒子,(Z=1),，故有磁矩。,磁矩在无外磁场时，两种取向的能量是简并的。在有外磁场时，一个质子，,m=+,或,-,。把核描述为,1/2,，核自旋,(I),。,B,0,m=+,m=-,原子序数,质量数,I,实例,偶,偶,0,6,C,8,O,16,S,奇,奇,1,H,9,F,15,P,7,N I=,偶,奇,6,C,I=,5,B I=,/,奇,偶,整数,1,H,7,N I=1,12,16,32,1,19,31,15,13,11,2,14,核自旋为零的核，其,I=0,，因此不能用,NMR,来检测。,当射频场的频率与核磁场中的,拉摩尔进动频率,匹配时，发生共振,-,低能级的磁性核吸收一个辐射量子跃迁至较高能级；同时，位于高能级的核释放出能量回到低能级。,1,H,的两个自旋态布居数相差的数量级为,20ppm,。,与其它技术，如,IR,和,UV,光谱，,NMR,灵敏度相对较低。,对,NMR,来说，射频辐射,(rf),，其频率范围与收音机和电视机的接收频率相同。,1,H,和,13,C,在不同静磁场中的共振频率,B,0,T,共振频率,MHz,1,H,13,C,1.41,60,15.1,1.88,80,20.1,2.11,90,22.63,2.35,100,25.15,4.70,200,50.3,5.67,250,62.9,7.05,300,76.4,9.40,400,100.6,11.74,500,125.7,14.09,600,150.9,化学位移,电子效应（诱导效应，共轭效应）,邻近基团的磁各向异性,偶合常数,原子核之间的磁相互作用，称之为偶合常数。,积分面积,13,C NMR,谱,化学位移的范围，,0,200ppm,之间,可定性得到化合物的多方面的结构信息。,(,也可定量）,合成化学、药物化学、天然物化学、生物有机化学、高分子化学、材料化学等学科，结构确认、认证、鉴定等,樟脑,样品纯度要尽量高,TLC,板多种展开体系下 是一个点,色谱峰单一,氘代溶剂,对样品要有足够的溶解度,对,1,H,谱一般,5-10mg,，,13,C,谱最好用,10 mg,以上。,与样品不发生化学反应。,溶剂的吸收峰对样品信号没有干扰。,氘代试剂的选择,CDCl,3,D,2,O,DMSO-d6,CD,3,OD,C,6,D,6,CDCl,3,more than six months old may be acidic enough to exchange away labile protons from our solute molecule,活泼氢,“万能溶剂”,难以回收,溶剂峰与样品峰重叠,熔点低,18,化学位移相近的峰分开,标准物质,最常用的标准物质是,TMS,。,TMS,的化学位移被规定为,0.00,，其它有机物质的大多在此峰的左边,(,即为正值,),。,核磁管,如果使用清洗过后的核磁管，要注意是否洁净。,在使用前一定要反复确认是否有裂纹！,+,=,放入样品：,将样品管外表擦干净,使中线上下的样品一样多,按,lift,键,确认有气流的声音,探头内现有样品浮起后，取下并换上样品,再次按,lift,键,等待气流平稳后开始实验,匀场好坏的标志,是否对称,峰越细（半峰宽越小）越好,单峰不应有裂分,基本步骤（氢谱）,1.,配好样品,放入磁体,(BSMS,面板中,LIFT,),2.,建一个新的实验数据目录、文件名,(edc),3.,锁场,(lock),4.,自动调谐,(atma),5.,自动调节增益,rga,）,6.BSMS,面板中,SPIN,，匀场，调节,Z1,7.,设置,ns,，采样,(zg),8.,采样结束后，使用命令,(efp),9.,自动相位校正,apk,10.,基线校正,abs,11.,转移数据,核磁共振实验报告及思考题,1.,核磁共振发生条件，原理，及其提供,信息及应用，你对核磁共振有什么认识？,2.,化学品的测试，谱图处理（用,MestReNova,）及解析,3.,电子版发至,