核磁振與質譜教學課件

第十二章核磁共振和質譜核磁共振(NMR)和質譜MS是近年來普遍使用的儀器分析技術,對有機化學工作者來說,也是最常用的結構測定工具特別是核磁共振,它具有操作簡便、分析快速、能準確測定有機分子的骨架結構等優(yōu)點。隨著高場儀器、多核譜儀、大容量快速計算機的出現(xiàn)和使用,將核磁共振儀器的使用提高到了一個新的水平。核磁共振是有機化學結構分析中應用最普遍的分析方法,利用它可測定1H、13C、15N、31P、19F等的核磁共振譜圖。但由于學時有限,本章只介紹最常見的H和13C的核磁譜圖。在質譜分析中,只需要微量樣品就可測出被測物質的相對分子量分子式和許多分子結構的信息。再配合其它儀器測試方法,如NMR、IR、UV等,就能準確測定出有機化合物的結構。尤其是讓質譜和色譜聯(lián)用,質譜和計算機聯(lián)用,更增加了質譜的測試范圍和能力,使它成為結構分析領域中不可缺少的工具12.1核磁共振的基本原理·所謂核磁共振,是指具有核磁矩的原子核在外加磁場中,受電磁輻射而發(fā)生核磁距能級躍遷所形成的吸收光譜我們知道,任何帶電體自旋會產生磁碭,磁場具有方向性,可用磁距(μ)表示?！ぴ雍藥д?它和其它帶電體一樣,也可·以發(fā)生自旋而產生核磁距。但并不是所有的·原子核自旋都能產生核磁距,只有那些原子·序數(shù)或質量數(shù)為奇數(shù)的原子核自旋才能產生核磁距。如H、13C、1N、1O、1°F、2°Si、圖121質子自旋產生磁距·3P等。因為組成有機化合物的主要元素是H和C,所以,在有機化學中研究最多、應用最廣泛的是氫核(質子)核磁共振譜,簡稱HNMR;所以,本章重點介紹1HNMR的基本原理。質子帶正電,自旋會產生磁距。在沒有外磁場時,自旋磁距的取向是任意的[如圖122(a),但在外磁場H中,它的取向分為兩種,種與外磁場平行,另一種與外磁場方向相反[圖122(b)]。(a)沒有外磁場(b)存在外磁場圖12-1質子自旋產生磁距圖12-2自旋磁距的取向這兩種不同取向的自旋具有不同的能量,與外磁場相同的取向的自旋能量較低,相反取向的能量較高,兩種取向的能量差為:△E·式中h為普郎克常數(shù);y為磁旋比,對于特定的原子△E1△E2核,γ常數(shù),如質子為26750m=+H為外加磁場的強度?！び缮鲜胶蛨D12-3可以看出兩種取向的能級差與圖12-3不同磁場強度時兩種自旋的能量差外加磁場強度有關,外加磁場越強,能級差越大。在一定的磁場中(如H2中),若再用電磁波輻照磁場中處于低能級的質子,當電磁波輻射的能量正好等于兩個自旋的能級差時,即△E處于低能態(tài)自旋的質子就會吸收能量躍遷到高能態(tài),這種現(xiàn)象就叫核磁共振。hu=△E=hy27TH由上式可以看出,不同磁場強度下,發(fā)生共振所需的輻射頻率是不同的。如果固定磁場強度,根據(jù)上式就可求出共振所需的頻率如外加磁場強度為:1.4092T(特拉斯,1T=10000Gs),則輻射頻率v應為60MHz。同樣,若固定輻射頻率,也可求出外加磁場強度·用來測定核磁共振的儀器叫核磁共振儀,目前,核磁共振儀主要有兩種操作方式,即:固定磁場掃頻,和固定