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考研分析化学核磁共振波谱法

第十六章核磁共振波谱法

第一节概述

核磁共振：在强磁场的诱导下，一些原子核能产生核自旋能级分裂，当用一定频率的无线电波照射分子时，便能引起原子核自旋能级的跃迁，这种原子核自磁场中吸收一定频率的无线电波，而发生自旋能级跃迁的现象称为~ 核磁共振波谱：以核磁共振信号强度对照射频率（或磁场强度）作图，所得图谱称为~

核磁共振波谱法：利用核磁共振波谱进行结构测定、定性及定量分析的方法称为~，或称核磁共振光谱法

一、核磁共振波谱与紫外-可见光谱及红外光谱的区别：

1 照射频率不同而引起的跃迁类型不同

紫外-可见吸收光谱是分子吸收200~700nm的电磁波，引起价电子（包括分子的振动-转动）能级的跃迁所致

红外光谱是分子吸收2.5~50μm电磁波，因此分子的振动-转动能级跃迁所致

核磁共振谱是在外磁场下吸收60cm~300m的电磁波，引起原子核自旋能级跃迁所致

2 测定方法不同

紫外及红外等一般吸收光谱是测定不同波长的透光率获得吸收光谱

它适用于透过光强度变化较大的能级跃迁

核磁共振信号很弱，无法通过测定透光率来获得核磁共振光谱，需要共振吸收法来测定核磁共振信号

共振吸收法：是利用原子核在磁场中，能级跃迁时核磁矩方向改变而产生感应电流，来测定核磁共振信号

核磁共振光谱仪中的照射线圈、接收线圈与磁场方向三者互相垂直、互不干扰

扫场法：固定照射频率，改变磁场强度获得核磁共振谱的方法称为~

扫频法：固定磁场强度，改变照射频率而获得核磁共振谱的方法称为~

连续波核磁共振：在高磁场中，用高频率对样品进行连续照射，这种方式称为~

二、核磁共振波谱法的应用

核磁共振波谱的应用可概括为：测定结构、物理化学研究、生活活性测定、药理研究、物质的定性与定量等方面

1 在有机物结构研究方面

可测定化学结构及立体结构（构型、构象）

研究互变异构现象

2 物理化学研究方面

氢键、分子内旋转、测定反应速率常数

3 在定量方面

可以测定某些药物的含量及纯度检查

4 医疗与药理研究

由于核磁共振具有能深入物体内部，而不破坏样品的特点，因而对于活体动物、活体组织及生物化学药品也有广泛的应用

第二节基本原理

一、原子核的自旋

1 自旋分类

核自旋特征用自旋量子数I来描述

（1）质量数与电荷数皆为偶数的核，I=0。这类核的核磁矩为零，不产生核磁共振信号

（2）质量数为奇数的核，I为半整数（）。这类核的电荷数可为奇数，也可为偶数

I=1/2,是目前核磁共振研究与测定的主要对象

（3）质量数为偶数，电荷数为奇数的核。I为整数（）。这类核有自旋现象，也是核磁共振的研究对象

2 核磁矩（μ）

自旋角动量：若原子核有自旋现象，它必定具有一定的角动量，叫~，以P表示，其大小为

核磁矩的方向服从右手法则

核磁矩的大小与自旋角动量成正比

μ=γP

比例常数γ叫磁旋比，是原子核固有的值

3 空间量子化

无外磁场时，核磁矩的取向是任意的，若将原子核置于磁场中，则核磁矩可由不同的排列，共有2I+1个取向以磁量子数m来表示每一种取向

m=I,I-2,I-2,…,-I+1,-I

核磁矩在外磁场空间的取向不是任意的，是量子化的，这种现象称为空间量子化

二、原子核的共振

1 进动

原子核在外磁场作用下，自旋轴绕磁场（回旋轴）进动

进动频率（ν）与外加磁场强度（Ho）的关系可用Larmor方程说明：

Larmor方程说明核一定时，Ho增大，进动频率增加

在Ho一定时，核磁比小的核，进动频率小

2 能级分裂

1）若无外磁场，由于核的无序排列，不同自旋方向的核不存在能级差别

2）在外磁场作用下，发生空间量子化，即核磁矩按一定方向排列

I=1/2的核，m=1/2顺磁场，能量低；m=1/2逆磁场，能量高

两者能级差随Ho的增大而增加，这种现象称为能级分裂

高磁场强度因其中的能级差较大，可获得比低磁场强度仪器更清晰的核磁共振谱

（1）νo=ν

与其他吸收光谱的能级跃迁条件一致，在外磁场中若使核发生自旋能级跃迁，所吸收电磁波的能量必须等于能级能量差对于I=1/2核，νo=ν，即照射频率等于核进动频率

顺磁场能量低，逆磁场能量高

在能级跃迁时频率相等而称为共振吸收

（2）△m=±1

对于I=1/2的核，只有两个能级，跃迁简单，发生在m=1/2与m=-1/2之间

三、弛豫历程

虽然紫外与红外光谱都有弛豫历程，但他们的分子绝大多都处于基态，而原子核则不然

核磁信号是靠所多出的100万分之10的基态核的净吸收而产生

激发后的核若不恢复至基态，则吸收饱和，NMR信号消失

用强射频波照射样品时，NMR信号消失即此原因

第三节化学位移

一、局部抗磁屏蔽效应

局部抗磁效应：由于感应磁场的存在，使原子核实受磁场强度稍有降低，这种现象称为~

由于屏蔽效应的存在，核实受磁场强度（H）应为：

H=(1-σ)Ho

σ称为屏蔽常数，可以是正值也可以为负值

（1）在Ho一定时（扫频法仪器中），屏蔽常数σ大的氢核，进动频率νν小，共振峰出现在核磁共振谱的低频端（右端）反之出现在高频端（左端）

（2）若使νo一定时（扫场法仪器中），则σ大的氢核，须在较大的Ho下共振，共振峰出现在高场（右端）；反之出现在低场（左端）

二、化学位移的表示

化学位移是核磁共振谱的定性参数

1 δ值定义式

（1）Ho固定

（2）νo固定

（1）氢核的进动频率很大，而差值很小，测定绝对值不如测定相对值准确、方便。差值能较易的测至0.1Hz

（2）核的进动频率与仪器的Ho有关

根据Larmor公式可知，同一个核在Ho不同时，将测得不同的进动频率。因此用频率标识共振峰，将不易比较。而相对差值与Ho无关。因而用δ值表示进动频率

两台不同场强（Ho）的仪器所测得的频率不等，但δ值一致

因其结构对称，在1H-NMR谱上只给出一个尖锐的单峰，加以屏蔽作用较强，共振峰位于高磁场，绝大多数化合物的氢核共振峰均将出现在它的左侧，故作为参考物质十分简便，此外它还有沸点较低、性质不活泼、与试样不发生缔合作用等优点

核磁共振谱的横坐标用δ表示时，TMS的δ值定为0（为图右端）向左，δ值增大

一般氢谱横坐标δ值为0~10ppm

共振峰若出现在TMS之右，则δ为负值

2 常用标准物

以有机溶媒为溶剂的样品，常用四甲基硅烷（TMS）为标准物

TMS不溶于水，可采用4,4-二甲基-4-硅代戊磺酸钠（DSS）

这两种标准物的甲基屏蔽效应都很强，共振峰出现在高场

一般氢核的共振峰都出现在它们的左侧

将标准物溶入样品溶液中，称为内标准

3 常用溶剂

氢谱用溶剂为氘代溶剂，以防止溶剂的氢干扰样品

具体选择哪个溶剂，根据化合物的溶解度决定，保证选择的溶剂能使被测化合物充分溶解

三、化学位移的影响因素

选其中主要内容介绍如下：

1 相邻基团或原子的电负性

在被研究的氢核附近有电负性较大的原子核基团时，则氢核的电子云密度降低，抗磁屏蔽减弱

影响程度与该基团或原子的电负性有关

相邻基团或原子的电负性增大，去屏蔽效应增大，δ值增加

2 磁各向异性（远程屏蔽效应）

（1）芳环

在苯环中心，次级磁场的磁力线与外磁场的磁力线方向相反，使处于芳环中心的质子实受外磁场强度降低，屏蔽效应增大，具有这种作用的空间成为（正屏蔽区），以“+”表示

处于正屏蔽区的质子δ值减少（峰右移）

在平行于苯环平面四周的空间，次级磁场的磁力线与外磁场一直，使得此空间的质子实受磁场增加，这种作用称为（顺磁屏蔽效应）。相应的空间成为（去屏蔽区）或（负屏蔽区），以“-”表示

总结起来就是，环内氢处于正屏蔽区，峰右移，δ值减小（移向低频高场）

环外氢处于负屏蔽区，峰左移，δ值增大（移向高频低场）

在正、负屏蔽区的交界处屏蔽作用等于零

（2）双键

烯氢处于负屏蔽区，峰左移，δ值增大（移向高频低场）

（3）三键

炔烃处于正屏蔽区，峰右移，移向低频高场

炔烃的化学位移δ值小于烯氢

3 氢键影响

羟基氢，在极稀溶液中不形成氢键时，δ值为0.5~1.0

在浓溶液中，形成氢键，则δ值为4~5

随浓度减少，氢键减弱，羟基峰向高场移动

氢键形成的情况与温度、浓度、溶剂极性有关，而使这类质子呈现变动的化学位移，出现在一个很宽的范围氢键形成后，电子屏蔽作用减小，吸收峰向低场移动，δ值增加

δ值的一般规律：

（1）

（2）

（3）

四、质子化学位移的计算

第四节自旋偶合和自旋系统

一、自旋偶合与自旋分裂

屏蔽效应使不同环境的核产生了化学位移

分子中各核的核磁矩间的相互作用，虽对化学位移没有影响，但对图谱的峰形有着重要的影响

1 定义

自旋-自旋分裂（自旋分裂）（自旋裂分）：由自旋偶合引起共振峰分裂的现象称为~

2 分裂原因

在氢-

Jab表示a与b核偶合常数

3 n+1律

服从n+1律的多重峰峰高比为二项式展开式的系数比

向心法则：相互偶合的质子峰，分裂后内侧峰高于外侧峰的现象，称为~，可用于判断分裂峰的偶合关系n+1律是2nI+1律的特殊形式

由于氢核的I=1/2，则2n*1/2+1=n+1

I=1/2,简单偶合（△ν/J>10）、偶合常数相等时使用

若某基团与n，n’…个氢核相邻，发生简单偶合，有下述两种情况

（1）偶合常数相等（裂距相等），仍服从n+1律，分裂分数为（n+n’+…）+1

（2）偶合常数不等：则呈现（n+1）(n’+1)…个子峰

4 偶合常数

偶合常数的单位是Hz

对简单偶合而言，峰裂距即偶合常数

对高级偶合而言（△ν/J<10）,n+1律不再使用，其耦合常数需通过计算才能求出

偶合常数的符号为：

N表示偶合核相隔键数，S表示结构关系，C表示相互偶合核

按核的种类可分为：H-H偶合，C13-H偶合

（1）间隔的键数：相互偶合核间隔键数越多，偶合常数的绝对值减小

1）偕偶（同碳偶合）：偶合常数用表示

H-C-H的耦合常数很大，| |=10～１５Ｈｚ

在饱和烷基中，同碳偶合的分裂经常不能从核磁碳上看到2）邻偶：相隔三个键的偶合为～，用表示

邻偶在ＮＭＲ中遇到的最多

规律：

除了具有大π键或π键的系统外，远程偶合常数一般都很小

例如：苯环的间位氢的偶合，Ｊ＝１～４Ｈｚ

苯环的对位氢的耦合，Ｊ＝０～２Ｈｚ

（２）角度：角度对偶合常数的影响很敏感

（３）电负性

因为偶合靠价电子传递，因而取代基的电负性越大，偶合常数越小

５磁等价

核称为～

1组内核的化学位移相等

2与组外核偶合的偶合常数相等

3在无组外核干扰时，组内核虽偶合，但不裂分

二、

自旋系统

自旋系统按偶合强弱分为一级偶合与高级偶合

△ν>>J 为弱偶合

△ν≈J 为强偶合

△ν/J>10 为一级偶合（弱偶合）

△ν/J<10 为高级耦合或称二级偶合

按偶合核的数目，可分为二旋、三旋、四旋系统等

注意：1磁等价必定化学等价

2化学等价并不一定磁等价

3化学不等价必定磁不等价

1 自旋系统的命名原则

（1）分子中化学等价核构成核组，相互干扰的一些核或几个核组，构成一个自旋系统

自旋系统是独立的，一般不与其他自旋系统偶合

（2）在一个自旋系统中，若一些核化学位移相近（△ν/J<10），则这些核组分别以A、B、C…表示若核组中包含n个核（即磁等价），则在其字母右下角加附标n

（3）在一个自旋系统中，若包含几种核组，每种之间的核组化学位移相近（ν/J<10）,但种与钟之间核组的化学位移△ν远大于它们之间的偶合常数（△ν/J>10），则其中一组用A、B、C表示，另一种用M、N…表示，第三种核组用X、Y、Z…表示

（4）在一个核组中若这些核化学等价，磁不等价，用同一字母表示之，但要分别在字母右上角加撇、双撇等

2 一级图谱

一级图谱（一级光谱）：由一级偶合产生的谱称为一级图谱或称一级光谱

即服从n+1律的图谱为一级图谱

（1）特征

1）多重峰的峰高比为两项式的各项系数比

2）核间干扰弱，△ν/J>10

3）多重峰的中间位置是该组质子的化学位移

4）多重峰的裂距偶合常数

3 二级图谱简介

二级光谱（二级图谱）：由高级偶合形成的图谱称为～

特征：

１）不服从ｎ＋１律

２）核间干扰强，△ν/J<10，光谱复杂

３）多重峰高比不服从二项式各项系数比

４）化学位移一般不是多重峰的中间位置，需有计算求得

５）除了一些较简单的光谱可由多重峰裂距求耦合常数外，多数需由计算求得

第五节核磁共振氢谱的解析方法与示例

核磁共振谱由化学位移、偶合常数及积分曲线分别提供了含氢官能团、核间关系、氢分布等三方面的信息

（一）送样要求

1 样品纯度应>98%

2 选用良溶剂

3 推测未知物是否含有酚羟基、烯醇基、羧基、醛基等，以确定图谱是否需要扫描至δ以上

4 推测未知物是否含有活泼氢，以决定是否需要进行重水交换

第六节核磁共振碳谱简介

一、碳谱与氢谱的区别

同位素13C的天然丰度太低，仅为12C的1.108%,而且13C的磁选比是1H的1/4

已知磁共振的灵敏度与成正比，所以碳谱的灵敏度相当于1H谱的1/5800

二、碳谱的化学位移

1 影响13C谱化学位移的因素

主要有杂化效应、诱导效应、磁各向异性

磁各向异性中的顺磁屏蔽效应占主导作用，它使13C核的核磁共振信号大幅度移向低场

第三章_核磁共振波谱法习题集及答案

第三章、核磁共振波谱法一、选择题 ( 共80题 ) 1. 2 分萘不完全氢化时，混合产物中有萘、四氢化萘、十氢化萘。附图是混合产物的核磁共振谱图，A、B、C、D 四组峰面积分别为 46、70、35、168。则混合产物中，萘、四氢化萘，十氢化萘的质量分数分别如下： ( ) (1) %，%，% (2) %，%，% (3) %，%，% (4) %，%，% 2. 2 分下图是某化合物的部分核磁共振谱。下列基团中，哪一个与该图相符( ) (1)CH3C CH2 O CH CH O CH 3 (2)CH (3)CH3CH 2 O (4)C H3O CH O CH H X：H M：H A=1：2：3

在下面四个结构式中 (1) C CH 3 H R H (2)H C CH 3H CH 3 (3)H C CH 3CH 3 CH 3 (4) H C H H H 哪个画有圈的质子有最大的屏蔽常数（） 4. 1 分一个化合物经元素分析，含碳 %，含氢 %，其氢谱只有一个单峰。它是下列可能结构中的哪一个 ( ) 5. 1 分下述原子核中，自旋量子数不为零的是 ( ) (1) F (2) C (3) O (4) He 6. 2 分在 CH 3- CH 2- CH 3分子中，其亚甲基质子峰精细结构的强度比为哪一组数据（） (1) 1 : 3 : 3 : 1 (2) 1 : 4 : 6 : 6 : 4 : 1 (3) 1 : 5 : 10 : 10 : 5 : 1 (4) 1 : 6 : 15 : 20 : 15 : 6 : 1 7. 2 分 ClCH 2- CH 2Cl 分子的核磁共振图在自旋－自旋分裂后，预计 ( ) (1) 质子有 6 个精细结构 (2) 有 2 个质子吸收峰 (3) 不存在裂分 (4) 有 5 个质子吸收峰 8. 2 分在 O - H 体系中，质子受氧核自旋－自旋偶合产生多少个峰 ( ) (1) 2 (2) 1 (3) 4 (4) 3

(完整版)核磁共振氢谱练习题

核磁共振氢谱练习题 1.分子式为C2H6O的两种有机化合物的1H核磁共振谱，你能分辨出哪一幅是乙醇的核磁共振氢谱图吗? 2. 下图是某有机物的核磁共振谱图，则该有机物可能是( ) A. CH3CH2OH B. CH3CH2CH2OH C. CH3—O—CH3 D. CH3CHO 3.下列有机物在核磁共振谱图上只给出一组峰的是( ) A、HCHO B、CH3OH C、HCOOH D、CH3COOCH3 4.下列有机物中有几种H原子以及个数之比？ CH3-CH-CH3 CH3 CH3 CH3-C-CH3 CH3 CH3-CH2-OH CH3-CH2-CH-CH3 3 5.下列各物质中各有几种不同环境的氢（）

6.分子式为C3H6O2的二元混合物，分离后,在核磁共振氢谱上观察到氢原子给出的峰有两种情况。第一种情况峰给出的强度为1︰1；第二种情况峰给出的强度为3︰2︰1。由此推断混合物的组成可能是（写结构简式）。 3∶3 _____________ 3∶2∶1 _______________ ________________ __________________ 1：2:2:1 _________________ 7.某仅碳、氢、氧三种元素组成的有机化合物，经测定其相对分子质量为46。取该有机化合物样品 4.6g ，在纯氧中完全燃烧，将产物先后通过浓硫酸和碱石灰，两者分别增重8.8g和 5.4g。（1）试求该有机化合物的分子式。（2）若该有机化合物的核磁共振谱图只有一种峰，请写出该有机化合物的结构简式。 8.一个有机物的分子量为70,红外光谱表征到碳碳双键和C＝O的存在，核磁共振氢谱列如下图： ①写出该有机物的分子式 ②写出该有机物的可能的结构简式： 9.下列化合物中，核磁共振氢谱只出现两组峰且峰面积之比为3∶2的是(双选)()

《分析化学》第十四章-核磁共振波谱法Word版

第十四章核磁共振波谱法- 经典习题1．试对照结构指出图14-1上各个峰的归属。解：δ1.2 三重峰 3H-CH2-CH3 δ2.0 单峰 3H-CO-CH3 δ4.0 四重峰 2H-O-CH2-CH3 δ6.8～7.6 4H-C6H4- δ9.8 单峰 1H-NH- 图14-1 例题1的1H-NMR谱 2．由下述1H-NMR图谱，进行波谱解析，给出未知物的分子结构及自旋系统。（1）已知化合物的分子式为C4H10O，1H-NMR谱如图14-2所示。图14-2 C4H10O的 1H-NMR谱解：u=(2+2×4-10)/2=0 δ1.13 三重峰 6H -CH2-CH3（2个） δ3.38 四重峰 4H -O-CH2-CH3（2个）可能结构式为：CH

3-CH2-O-CH2-CH3 自旋系统：2个A2X3 （2）已知化合物的分子式为C9H12，1H-NMR谱如图14-3所示。图14-3 C9H12的1H-NMR谱解：u=(2+2×9-12)/2=4 δ1.22 二重峰 3H -CH-CH3 δ2.83 七重峰 1H -CH-(CH3)2 δ7.09 单峰 5H C6H5- 可能结构式为：自旋系统：A6X，A5 （3）已知化合物的分子式为C10H10Br2O，1H-NMR谱如图14-4所示。图14-4 C10H10Br2O的1H-NMR谱解：u=(2+2×10-12)/2=5 δa 2.42 单峰 3H -CO-CH3 δb 4.88 双峰 1H

δc 5.33 双峰 1H

δd 7.35 单峰 5H C6H5- 可能结构式为：自旋系统：A5、AB、A3 3．某化合物分子式为C8H12O4，NMR图谱如图14-6所示，δa=1.31（三重峰，）δb=4.19（四重峰），δc=6.71（单峰），Jab=7Hz，峰面积积分值比a:b:c=3:2:1，试推断其结构式。图14-6 C8H12O4的氢核磁共振谱解：（1）计算不饱和度u=(2+2×8-1)/2=3 （2）由积分值比计算氢分布：a:b:c=3:2:1 分子式有12个H，可知分子具有对称结构为a:b:c=6H:4H:2H （3）偶合系统（ab）为一级偶合A2X3系统（二个质子的四重峰与三个质子的二重峰）（4）根据δa=1.31，δb=4.19及偶合系统可以推测有-CH２CH3存在，并均向低场移动，故为-OCH２CH3型结构。（5）δc=6.71一个质子单峰，由不饱和度可知不是芳环质子峰，在如此低场范围内的质子，可能为烯烃质子旁连接一个去屏蔽基团，使烯烃质子进一步去屏蔽，又因分子式中含有4个氧原子，可能有羰基，因此推测有型结构。（6）根据以上提供的信息，化合物种可能有以下结构以上正好为分子式的一半，故完整的结构式为

磁共振波谱分析MRS

磁共振波谱分析MRS MRS 为目前唯一能无创性观察活体组织代谢及生化变化的技术。在相同的磁场环境下，处于不同化学环境中的同一种原子核，由于受到原子核周围不同电子云的磁屏蔽作用，而具有不同的共振频率。波谱分析就是利用化学位移研究分子结构，化学位移的程度具有磁场依赖性、环境依赖性。NAA：N-乙酰天门冬氨酸，神经元活动的标志位于： 2.02ppmCreatine：Cr肌酸，脑组织能量代谢的提示物，峰度相对稳定，常作为波谱分析时的参照物，位于： 3.05ppm Choline：Cho胆碱，细胞膜合成的标志位于：3.20ppm Lipid：脂质，细胞坏死提示物位于：0.9-1.3ppm Lactate：乳酸，无氧代谢的标志位于：1.33-1.35ppm Glutamate：Glx谷氨酰氨，脑组织缺血缺氧及肝性脑病时增加位于：2.1-2.4ppmmI：肌醇代表细胞膜稳定性，判断肿瘤级别位于：3.8ppmN-乙酰基天门冬氨酸（NAA） ·正常脑组织1H MRS中的第一大峰，位于 2.02-2.05ppm ·与蛋白质和脂肪合成，维持细胞内阳离子浓度以及钾、钠、钙等阳离子通过细胞和维持神经膜的兴奋性有关·仅存在于神经元内，而不会出现于胶质细胞，是神经元密度和生存的标志·含量多少反映神经元的功能状况，降低的程度反映了其受损的大小

肌酸（Creatine） ·正常脑组织1H MRS中的第二大峰，位于3.03ppm附近，有时在3.94ppm 处可见其附加峰（PCr）·此代谢物是脑细胞能量依赖系统的标志·能量代谢的提示物，在低代谢状态下增加，在高代谢状态下减低·峰值一般较稳定，常作为其它代谢物信号强度的参照物。胆碱（Choline）·位于3.2 ppm附近，包括磷酸胆碱、磷酯酰胆碱和磷酸甘油胆碱·细胞膜磷脂代谢的成分之一，参与细胞膜的合成和蜕变，从而反映细胞膜的更新·Choline 峰是评价脑肿瘤的重要共振峰之一，快速的细胞分裂导致细胞膜转换和细胞增殖加快，使Cho峰增高·Cho峰在几乎所有的原发和继发性脑肿瘤中都升高·恶性程度高的肿瘤中，Cho/Cr比值显示增高· 同时Cho是髓鞘磷脂崩溃的标志，在急性脱髓鞘疾病，Cho水平显著升乳酸（Lac）·位于1.32ppm，由两个共振峰组成·TE=144，乳酸双峰向下；TE=288，乳酸双峰向上；·正常情况下，细胞代谢以有氧代谢为主，检测不到Lac峰，或只检测到微量·此峰出现说明细胞内有氧呼吸被抑制，糖酵解过程加强·脑肿瘤中，Lac出现提示恶性程度较高，常见于多形胶质母细胞瘤中·Lac也可以积聚于无代谢的囊肿和坏死区内，脑肿瘤、脓肿及梗塞时会出现乳酸峰。脂质（Lip）·位于1.3、0.9、1.5和6.0 ppm处，分布代表甲

磁共振波谱成像的基本原理

磁共振波谱成像的基本原理、序列设计与临床应用磁共振波谱(MR Spectroscopy， MRS)是医学影像学近年来发展的新的检查手段，作为一种无创伤性研究活体器官组织代谢、生化变化及化合物定量分析的方法，随着MRI、MRS装置不断改进，软件开发及临床研究的不断深入，人们通过MRS对各种疾病的生化代谢的认识将不断提高，为临床的诊断、鉴别、分期、治疗和预后提供更多有重要价值的信息。1H MRS可对神经元的丢失、神经胶质增生进行定量分析，31P磁共振波谱可对心肌梗塞能量代谢变化进行评价。MRS以分子水平了解人体生理上的变化，从而对疾病的早期诊断、预后及鉴别诊断、疗效追踪等方面，做出更明确的结论。本文从MRS波谱成像的基本原理和序列设计方面简要作一介绍。一磁共振波谱的基本原理在理想均匀的磁场中，同一种质子(如1H)理论上应具有相同的共振频率。事实上，当频率测量精度非常高时会发现，即使同一种核处在相同磁场中，它们的共振频率也不完全相同，而是在一个有限的频率范围内。这是由于原子核外的电子对原子核有磁屏蔽作用，它使作用于原子核的磁场强度小于外加磁场的强度，其屏蔽作用大小用屏蔽系数s来表示，被这种屏蔽作用削弱掉的磁场为sB，与外加磁场方向相反。外加磁场越强sB越大，原子核实际感受到的磁场强度与外加磁场强度之差越大。此外，s还与核的特性和化学环境有关。核的化学环境指核所在的分子结构，同一种核处在不同的分子中，甚至在同一分子的不同位置或不同的原子基团中，它周围的电子数和电子的分布将有所不同。因而，受到电子的磁屏蔽作用的程度不同，如图1所示。考虑到电子的磁屏蔽作用，决定共振频率的拉莫方程应表示为:w=gBeff=gB0(1-s) 由上式可知，在相同外加磁场作用下，样品中有不同化学环境的同一种核，由于它们受磁屏蔽的程度(s的大小)不同，它们将具有不同的共振频率。如在MRS中，水、NAA(N-乙酰天门冬氨酸)、Cr(肌酸)、Cho(胆碱)、脂肪的共振峰位置不同，这种现象就称为化学位移(Chemical Shift)。即因质子所处的化学环境不同，也就是核外电子云密度不同和所受屏蔽作用的不同，而引起相同质子在磁共振波谱中吸收信号位置的不同，如图2所示。实际上，研究某种样品物质的磁共振频谱时，常选用一种物质做参考基准，以它的共振频率作为频谱图横坐标的原点。并且，将不同种原子基团中的核的共振频率相对于坐标原点的频率之差作为该基团的化学位移。显然，这种用频率之差表示的化学位移的大小与磁场强度高低有关。在正常组织中，代谢物在物质中以特定的浓度存在，当组织发生病变时，代谢物浓度会发生改变。磁共振成像主要是对水和脂肪中的氢质子共振峰进行测量和脂肪中的氢质子共振峰进行测量，在1.5T场强下水和脂肪共振频率相差220Hz (化学位移)，但是在这两个峰之间还有多种浓度较低代谢物所形成的共振峰，如NAA、Cr、Cho等，这些代谢物的浓度与水和脂肪相比非常低。MRS需要通过匀场抑制水和脂肪的共振峰，才能使这些微弱的共振峰群得以显示。下面是研究MRS谱线时常用到的参数: (1)共振峰的共振频率的中心—峰的位置V: 化学位移决定磁共振波谱中共振峰的位置。 (2)共振峰的分裂。 (3)共振峰下的面积和共振峰的高度: 在磁共振波谱中，吸收峰占有的面积与产生信号的质子数目成正比。在研究波谱时，共振峰下的面积比峰的高度更有价值，因为它不受磁场均匀度的影响，对噪音相对不敏感。 (4)半高宽: 半高宽是指吸收峰高度一半时吸收峰的宽度，它代表了波谱的分辨率。原子核自旋磁矩之间的相互作用称为自旋自旋耦合。高分辨率磁共振频谱可以观察到自旋自旋耦合引起的共振谱线的裂分，裂分的数目和幅度是相互耦合的核的自旋和核的数目的指征。在一个氢核和一个氢核发生自旋耦合的情况下，由于一个氢核的磁矩有顺磁场和逆磁场两种可能的取向，因此它对受耦合作用的氢核可能产生两个不同的附加磁场的作用，这引起受耦合的氢核的共振由一个单峰分裂为二重峰。如此类推，在两个氢核和一个氢核发生耦合的情况下，共振谱由一个分裂为三个。磁共振波谱仪不仅可以描绘频谱，还可以描绘频谱的积分曲线，积分曲线对应共振峰的面积。峰

第三章-核磁共振波谱法作业

第三章、核磁共振波谱法 1. 在核磁共振波谱法中，常用 TMS(四甲基硅烷) 作内标来确定化学位移，这样做有什么好处？ 2. 某有机化合物相对分子质量为88, 元素分析结果其质量组成为: C: 54.5%; O: 36;H: 9.1% NMR 谱图表明: a 组峰是三重峰, δ≈1.2, 相对面积=3; b 组峰是四重峰, δ≈2.3, 相对面积=2; c 组峰是单重峰, δ≈3.6, 相对面积=3; (1) 试求该化合物各元素组成比 (2) 确定该化合物的最可能结构及说明各组峰所对应基团 3. 当采用90MHz 频率照射时, TMS 和化合物中某质子之间的频率差为430Hz, 这个质子吸收的化学位移是多少? 4. 在使用200MHz 的NMR 波谱仪中某试样中的质子化学位移值为6.8，试计算在300MHz 的NMR 仪中同一质子产生的信号所在位置为多少Hz ？ 5. C 4H 8Br 2 的核磁共振谱峰数如下： δ1 = 1.7 ，双峰 δ2 = 2.3 , 四重峰 δ3 = 3.5 ，三重峰 δ4 = 4.3 ，六重峰这四种峰的面积比依次为 3 : 2 : 2 : 1 . 试写出该化合物的结构式，并用数字 1、2、3、4 标明相应的碳原子, 并作简明解释。 6. 判断下列化合物的核磁共振谱图（氢谱）。 C CH 2Br 2Br Br CH 3 7. 5 分化合物C 3H 6O 21H-NMR 谱图如下 (1) 有3种类型质子 (2) a. δ=1.2 三重峰 b. δ=2.4 四重峰 c. δ=10.2 单峰 (3) 峰面积之比 a:b:c =3:2:1 请写出它的结构式, 并解释原因. 8. 分子式为C 5H 11Br 有下列NMR 谱数据 δ 质子数信号类型 0.80 6 二重峰 1.02 3 二重峰 2.05 1 多重峰 3.53 1 多重峰该化合物结构是什么? 9. 试推测分子式为C 8H 18O 在NMR 谱中只显示一个尖锐单峰的化合物结构. 10化合物(a), (b), (c)分子式均为C 3H 6Cl 2, 它们的NMR 数据如下, 试推测(a) (b), (c)的结构.

核磁共振波谱法课后习题

核磁共振波谱法思考题和习题 1．解释下列各词（1）屏蔽效应和去屏蔽效应（2）自旋偶合和自旋分裂（3）化学位移和偶合常数（4）化学等价核和磁等价核（1）屏蔽效应：原子核外电子运动在外加磁场B 0作用下产生与外加磁场方向相反的次级磁场，造成核实际受到的磁场强度减弱。去屏蔽效应：烯烃、醛、芳环中，π电子在外加磁场作用下产生环流，使氢原子周围产生感应磁场，如果感应磁场的方向与外加磁场相同，即增加了外加磁场，所以在外加磁场还没有达到Bo 时，就发生能级的跃迁，称为去屏蔽效应，该区域称为去屏蔽区。（2）自旋偶合：相邻核自旋产生核磁矩间的相互干扰，相互作用的现象。自旋裂分：由自旋偶合引起的共振峰分裂现象。（3）化学位移：在一定的辐射频率下，处于不同化学环境的有机化合物中的自旋核，产生核磁共振的磁场强度或共振吸收频率不同的现象。偶合常数：多重峰的峰间距；用来衡量偶合作用的大小。（4）化学等价核：化学位移完全相同的核。磁等价核：分子中的一组化学等价核，若它们对组外任何一个核都是以相同的大小偶合，则这一组核为磁等价核。 2．下列哪一组原子核不产生核磁共振信号，为什么？ 2 1H 、14 7N 199F 、126C 126C 、11H 126C 、168O 并不是是所有原子核都能产生核磁共振信号，原子核能产生核磁共振现象是因为具有核自旋，其自旋量子数不等于0。质量数和质子数均为偶数的原子核，自旋量子数为0 ，质量数为奇数的原子核，自旋量子数为半整数，质量数为偶数，质子数为奇数的原子核，自旋量子数为整数。由此，12 6C 、16 8O 这一组原子核都不产生核磁共振信号。 3．为什么强射频波照射样品，会使NMR 信号消失，而UV 与IR 吸收光谱法则不消失？自旋核在磁场作用下，能级发生分裂，处在低能态核和处于高能态核的分布服从波尔兹曼分布定律，当B 0 = 1.409 T ，温度为300K 时，高能态和低能态的1H 核数之比为处于低能级的核数比高能态核数多十万分之一，而NMR 信号就是靠这极弱过量的低能态核产生的。若以合适的射频照射处于磁场的核，核吸收能量后,由低能态跃迁到高能态，其净效应是吸收，产生共振信号。若用强射频波照射样品，高能态核不能通过有效途径释放能量回到低能态，低能态的核数越来越少，一定时间后高能态和低能态的核数相等，这时不再吸收，核磁共振信号消失。而UV 与IR 吸收光谱法是根据光线被吸收后的减弱程度来判断样品中待测元素的含量的,即使用较强辐射照射，吸收也不会消失。 4．为什么用δ值表示峰位，而不用共振频率的绝对值表示？为什么核的共振频率与仪器的磁场强度有关，而偶合常数与磁场强度无关？屏蔽作用产生的共振条件差异很小，共振频率的绝对差值难以精确测定, 例：100 MHz 仪器，1H 因屏蔽作用引起的共振频率差约0-1500Hz ，仅为共振频率的百万分之十几；由于磁场强度不同，导致同种化学环

核磁共振波谱法习题集及答案

第三章、核磁共振波谱法一、选择题 ( 共79题 ) 1. 2 分萘不完全氢化时，混合产物中有萘、四氢化萘、十氢化萘。附图是混合产物的核磁共振谱图，A 、B 、C 、D 四组峰面积分别为 46、70、35、168。则混合产物中，萘、四氢化萘，十氢化萘的质量分数分别如下： ( ) (1) 25.4%，39.4%，35.1% (2) 13.8%，43.3%，43.0% (3) 17.0%，53.3%，30.0% (4) 38.4%，29.1%，32.5% 2. 2 分下图是某化合物的部分核磁共振谱。下列基团中，哪一个与该图相符？( ) (1)CH 3C CH 2O CH CH O CH 3(2)CH (3)CH 3CH 2O (4)C H 3O CH O CH H X ：H M ：H A =1：2：3 3. 2 分在下面四个结构式中 (1) C 3H (2)H C CH 3CH 3(3)H C CH 3CH 33(4) H C H H 哪个画有圈的质子有最大的屏蔽常数？（）

4. 1 分一个化合物经元素分析，含碳 88.2%，含氢 11.8%，其氢谱只有一个单峰。它是下列可能结构中的哪一个？ ( ) 5. 1 分下述原子核中，自旋量子数不为零的是 ( ) (1) F (2) C (3) O (4) He 6. 2 分在 CH 3- CH 2- CH 3分子中，其亚甲基质子峰精细结构的强度比为哪一组数据 ?（） (1) 1 : 3 : 3 : 1 (2) 1 : 4 : 6 : 6 : 4 : 1 (3) 1 : 5 : 10 : 10 : 5 : 1 (4) 1 : 6 : 15 : 20 : 15 : 6 : 1 7. 2 分 ClCH 2- CH 2Cl 分子的核磁共振图在自旋－自旋分裂后，预计 ( ) (1) 质子有 6 个精细结构 (2) 有 2 个质子吸收峰 (3) 不存在裂分 (4) 有 5 个质子吸收峰 8. 2 分在 O - H 体系中，质子受氧核自旋－自旋偶合产生多少个峰 ? ( ) (1) 2 (2) 1 (3) 4 (4) 3 9. 2 分在 CH 3CH 2Cl 分子中何种质子 σ 值大 ? ( ) (1) CH 3- 中的 (2) CH 2- 中的 (3) 所有的 (4) 离 Cl 原子最近的 10. 2 分在 60 MHz 仪器上，TMS 和一物质分子的某质子的吸收频率差为 120Hz ，则该质子的化学位移为 ( ) (1) 2 (2) 0.5 (3) 2.5 (4) 4 11. 2 分下图四种分子中，带圈质子受的屏蔽作用最大的是 ( ) C H H H H R C R R H H C R H H R C R H H (b)(c)(d)(a) 12. 2 分质子的γ（磁旋比）为 2.67×108/(T ?s)，在外场强度为 B 0 = 1.4092Ｔ时,发生核磁共振的辐射频率应为 ( ) (1) 100MHz (2) 56.4MHz (3) 60MHz (4) 24.3MHz 13. 2 分下述原子核没有自旋角动量的是 ( )

核磁共振波谱法习题集及答案

第三章、核磁共振波谱法一、选择题( 共79题) 1. 2 分萘不完全氢化时，混合产物中有萘、四氢化萘、十氢化萘。附图是混合产物的核磁共振谱图，A、B、C、D 四组峰面积分别为46、70、35、168。则混合产物中，萘、四氢化萘，十氢化萘的质量分数分别如下：( ) (1) 25.4%，39.4%，35.1% (2) 13.8%，43.3%，43.0% (3) 17.0%，53.3%，30.0% (4) 38.4%，29.1%，32.5% 2. 2 分下图是某化合物的部分核磁共振谱。下列基团中，哪一个与该图相符？( ) (1)CH3C CH2 O CH CH O CH3 (2)CH (3)CH3CH 2 O (4)CH3O CH O CH H X：H M：H A=1：2：3 3. 2 分在下面四个结构式中 (1) C3(2) C CH3 CH3 (3) C CH3 CH3 3 (4) C H H 哪个画有圈的质子有最大的屏蔽常数？（）

4. 1 分一个化合物经元素分析，含碳 88.2%，含氢 11.8%，其氢谱只有一个单峰。它是下列可能结构中的哪一个？ ( ) 5. 1 分下述原子核中，自旋量子数不为零的是 ( ) (1) F (2) C (3) O (4) He 6. 2 分在 CH 3- CH 2- CH 3分子中，其亚甲基质子峰精细结构的强度比为哪一组数据 ?（） (1) 1 : 3 : 3 : 1 (2) 1 : 4 : 6 : 6 : 4 : 1 (3) 1 : 5 : 10 : 10 : 5 : 1 (4) 1 : 6 : 15 : 20 : 15 : 6 : 1 7. 2 分 ClCH 2- CH 2Cl 分子的核磁共振图在自旋－自旋分裂后，预计 ( ) (1) 质子有 6 个精细结构 (2) 有 2 个质子吸收峰 (3) 不存在裂分 (4) 有 5 个质子吸收峰 8. 2 分在 O - H 体系中，质子受氧核自旋－自旋偶合产生多少个峰 ? ( ) (1) 2 (2) 1 (3) 4 (4) 3 9. 2 分在 CH 3CH 2Cl 分子中何种质子 σ 值大 ? ( ) (1) CH 3- 中的 (2) CH 2- 中的 (3) 所有的 (4) 离 Cl 原子最近的 10. 2 分在 60 MHz 仪器上，TMS 和一物质分子的某质子的吸收频率差为 120Hz ，则该质子的化学位移为 ( ) (1) 2 (2) 0.5 (3) 2.5 (4) 4 11. 2 分下图四种分子中，带圈质子受的屏蔽作用最大的是 ( ) C H H H C R C R C H (b )(c )(d ) (a ) 12. 2 分质子的γ（磁旋比）为 2.67×108/(T ?s)，在外场强度为 B 0 = 1.4092Ｔ时,发生核磁共振的辐射频率应为 ( ) (1) 100MHz (2) 56.4MHz (3) 60MHz (4) 24.3MHz 13. 2 分下述原子核没有自旋角动量的是 ( )

核磁共振波谱分析

核磁共振波谱分析 1.基本原理核磁共振是在电磁波的作用下，原子核在外磁场中的磁能级之间的共振跃迁现象。因此，要产生核磁共振，首先原子核必须具有磁性。自旋量子数I=0的原子核没有磁性，自旋量子数I≠0的原子核具有磁性。 I=1/2：1H，13C，15N，19F，31P，77Se，113Cd，119Sn，195Pt. I=3/2：7Li，9Be，11B，23Na，33S，35Cl，37Cl，39K，63Cu，79Br 此外还有I=5/2，7/2，9/2，1，2，3等。 I=1/2的原子核，电荷均匀分布在原子核表面，核磁共振的谱线窄，最适合核磁共振检测。1H，13C原子核是最为常见，其次是15N，19F，31P核。除了原子核具有磁性外，要产生核磁共振，还必须外加一静磁场和一交变磁场。在磁场中，通电线圈产生磁距，与外磁场之间的相互作用使线圈受到力矩的作用而发生偏转。同样在磁场中，自旋核的赤道平面也受到力矩作用而发生偏转，其结果是核磁距围绕磁场方向转动，这就是拉莫尔进动。

其进动频率与外加磁场成正比，即：v=（?/2π）*H0。 V—进动频率； H0—外磁场强度； ?—旋磁比。在相同的外磁场强度作用下，不同的原子核以不同的频率进动。如果在垂直于外磁场方向加一交变磁场H1，其频率v1等于原子核的进动频率v。此时，就产生共振吸收现象。即使原子核在外磁场中的磁能级之间产生共振跃迁现象，也即核磁共振。 2.核磁共振波普在化学中的应用 2.1 基本原则从核磁共振波谱得到的信息主要有化学位移、偶合常数、峰面积、弛豫时间等。化学位移在有机化合物中，各种氢核周围的电子云密度不同（结构中不同位置）共振频率有差异，即引起共振吸收峰的位移，这种现象称为化学位移。化学位移的标准：相对标准TMS（四甲基硅烷）位移常数δ =0。与裸露的氢核相比，TMS的化学位移最大，但规定 TMS TMS=0，其他种类氢核的位移为负值，负号不加。采用此标准的原因：（1）12个氢处于完全相同的化学环境，只产生一个尖峰；（2）屏蔽强烈，位移最大；只在图谱中远离其他大多数待研究峰的高磁场区有一个尖峰；（3）易溶于有机溶剂，沸点低，易回收。影响因素：（1）诱导效应：吸电子，电子云降低，屏蔽下降，低场出现，图左侧；（2）共轭效应；（3）磁各相异性效应；（4）范得华效应；（5）氢键去屏蔽效应：电子云密度降低，产生去屏蔽作用，化学位移向低场；（6）溶剂效应。弛豫过程：大量（而不是单个）原子核的运动规律。高能态原子核通过非辐射形式放出能量而回到低能态的过程叫弛豫过程。屏蔽效应：核受周围不断运动着的电子影响，使氢核实际受到的外磁场作用减小, 这种对抗外磁场的作用为屏蔽效应，通过屏蔽效应可分析核周围情况。δ小，屏蔽强，σ大，共振需要的磁场强度大，在高场出现，图右侧；δ大，屏蔽弱，σ小，共振需要的磁场强度小，在低场出现，图左侧。自选耦合和自旋裂分：分峰是由于分子内部邻近氢核自旋的相互干扰引起的，这种邻近氢核自旋之间的相互干扰作用称为自旋偶合，由自旋偶合引起的谱线增多现象称为自旋裂分。 n+1规律：当某基团上的氢有n个相邻氢时，它将裂分为n+1个峰。若这些相邻氢核处于不同的化学环境中，如一种环境为n个，另一种为n’个，则将裂分为（n+1)(n’+1)个峰。

仪器分析之核磁共振波谱法试题及答案

核磁共振波谱法一、填空题 1. NMR法中影响质子化学位移值的因素有：__________，___________，__________、，，。 2. 1H 的核磁矩是2.7927核磁子, 11B的核磁矩是2.6880核磁子, 核自旋量子数为3/2，在1.000T 磁场中, 1H 的NMR吸收频率是________MHz, 11B的自旋能级分裂为_______个, 吸收频率是________MHz (1核磁子=5.051×10-27J/T, h=6.626×10-34J·s) 3. 化合物C 6H 12 O,其红外光谱在1720cm-1附近有1个强吸收峰，1HNMR谱图上, 有两组单峰d a=0.9, d b=2.1,峰面积之比a:b =3:1, a为_______基团, b为 _________基团,其结构式是__________________。 4. 苯、乙烯、乙炔、甲醛,其1H化学位移值d最大的是_______最小的是 _________,13C的d值最大的是_________最小的是____________。二、选择题 1. 自旋核7Li、11B、75As, 它们有相同的自旋量子数Ι=3/2, 磁矩μ单位为核磁子，m Li =3.2560, m B=2.6880, m As =1.4349 相同频率射频照射, 所需的磁场强度H大小顺序为 ( ) (1) B Li>B B>B As (2) B As>B B>B Li (3) B B>B Li>B As (4) B Li>B As>B Li 2.在O - H 体系中，质子受氧核自旋－自旋偶合产生多少个峰? ( ) (1) 2 (2) 1 (3) 4 (4) 3 3. 下列化合物的1HNMR谱, 各组峰全是单峰的是 ( ) (1) CH 3-OOC-CH 2 CH 3 (2) (CH 3 ) 2 CH-O-CH(CH 3 ) 2 (3) CH 3-OOC-CH 2 -COO-CH 3 (4) CH 3 CH 2 -OOC-CH 2 CH 2 -COO-CH 2 CH 3 4.一种纯净的硝基甲苯的NMR图谱中出现了3组峰, 其中一个是单峰, 一组是二重峰，一组是三重峰. 该化合物是下列结构中的 ( )

核磁共振波谱分析报告

核磁共振波谱分析 1946年美国科学家布洛赫(Bloch)和珀塞尔（Purcell）两位物理学家分别发现在射频*（无线电波*0.1～100MHZ,106～109μm）的电磁波能与暴露在强磁场中的磁性原子核相互作用,引起磁性原子核在外磁场中发生磁能级的共振跃迁,从而产生吸收信号,他们把这种原子对射频辐射的吸收称为核磁共振(NMR)。NMR 和红外光谱，可见—紫外光谱相同之处是微观粒子吸收电磁波后在不同能级上跃迁。引起核磁共振的电磁波能量很低,不会引起振动或转动能级跃迁,更不会引起电子能级跃迁。.根据核磁共振图谱上吸收峰位置、强度和精细结构可以研究分子的结构。化学家们发现分子的环境会影响磁场中核的吸收，而且此效应与分子结构密切相关。1950年应用于化学领域，发现CH 3CH 2 OH中三个基团H吸收不同。从此核磁共振光谱作为一种对物质结构（特别是有机物结构）分析的确良非常有效的手段得到了迅速发展。1966年出现了高分辨核共振仪，七十年代发明了脉冲傅立叶变换核磁共振仪，以及后来的二维核磁共振光谱（2D-NMR），从测量1H 到13C、31P、15N，从常温的1～2.37到超导的5T以上，新技术和这些性能优异的新仪器都核磁共振应用范围大大扩展，从有机物结构分析到化学反应动力学，高分子化学到医学、药学、生物学等都有重要的应用价值。 §4-1核磁共振原理一、原子核自旋现象我们知道原子核是由带正电荷的原子和中子组成，它有自旋现象原子核大都围绕着某个轴作旋转运动，各种不同的原子核，自旋情况不同。原子核的自旋情况在量子力学上用自旋量子数I表示，有三种情况： ①I=0,这种原子核没有自旋现象,不产生共振吸收(质量数为偶数(M),电子数,原子数为偶数(z)为12G,16O,32S) ②I=1、2、3、…、n，有核自旋现象，但共振吸收复杂，不便于研究。 ③I=n/2（n=1、2、3、5、…）有自旋现象，n〉1时，情况复杂，n=1时，I=1/2，

核磁共振波谱法作业题

核磁共振波谱法讲授内容第一节.概述第二节.基本原理第三节.化学位移第四节.自旋偶合和自旋系统第五节.核磁共振仪和实验方法第六节.氢谱的解析方法第七节.碳谱简介第一节.概述第二节.基本原理填空题 1.原子核是否有自旋现象是由其自旋量子数Ⅰ决定的，Ⅰ为的核才有自旋，为磁场性核。 2.进行核磁共振实验时，样品要置于磁场中，是因为。 3.对质子（ =2.675×108 T-1·s-1）来说，仪器的磁场强度如为1.4092T，则激发用的射频频率为。选择题 1.下列原子核没有自旋角动量的是哪一种？ A．14N B．28Si C．31P D．33S E.1H 2.下述核中自旋量子数I=1/2的核是 A.16O B.19F C.2H D.14N E.12C 3.1H核在外磁场中自旋取向数为 A.0 B.1 C.2 D.3 E.4 4.若外加磁场的磁场强度H逐渐增大时，则使质子从低能级E跃迁至高能级E所需的能量： A.不发生变化 B.逐渐变小 C.逐渐变大 D.不变或逐渐变小 E.不变或逐渐变大简答题 1.试述产生核磁共振的条件是什么？ 2.一个自旋量子数为1/2的核在磁场中有多少种能态？各种能态的磁量子数取值为多少？ 3.哪些类型的核具有核磁共振现象？目前的商品核磁共振仪主要测定是哪些类型核的核磁共振？ 4.为什么强射频波照射样品会使NMR信号消失？而UV与IR吸收光谱法则不消失。计算题 1.试计算在1.9406T的磁场中，1H、13C的共振频率。 2.试计算在25o C时，处在2.4T磁场中13C高能态核与低能态核数目的比例。

第三节.化学位移填空题 1.有A，B，C三种质子，它们的共振磁场大小顺序为B A＞B B＞B C，则其化学位移δ的大小顺序为。 2.有A，B，C三种质子，它们的屏蔽常数大小顺序为σA＞σB＞σC，试推测其共振磁场 B的大小顺序为。 3.在化合物CH3X中，随着卤原子X的电负性增加，质子共振信号将向磁场强度方向位移。选择题 1.不影响化学位移值的因素是： A.核磁共振仪的磁场强度 B.核外电子云密度 C.磁的各向异性效应 D.所采用的内标试剂 E.使用的溶剂 2.在下列化合物中，质子化学位移（ppm）最大者为： A.CH 3Br B.CH 4 C.CH 3 OH D.CH 3 I E.CH 3 F 3.CH3X中随X电负性增大，H核信号： A.向高场位移，共振频率增加 B.向高场位移，共振频率降低 C.向低场位移，共振频率增加 D.向低场位移，共振频率降低 E.变化无规律 4.在磁场中质子周围电子云起屏蔽作用，以下几种说法正确的是： A.质子周围电子云密度越大，则屏蔽作用越小 B.屏蔽作用与质子周围的电子云密度无关 C.屏蔽越小，共振磁场越高 D.屏蔽越大，共振频率越高 E.屏蔽越大，化学位移δ越小 5.抗磁屏蔽效应和顺磁屏蔽效应对化学位移有重要贡献，结果是： A.抗磁屏蔽使质子去屏蔽，顺磁屏蔽使质子屏蔽 B.抗磁屏蔽使质子的共振信号向低场位移，顺磁屏蔽使质子的共振信号向高场位移 C.抗磁屏蔽使质子的δ值增大，顺磁屏蔽使质子的δ值减小 D.抗磁屏蔽使质子的δ值减小，即产生高场位移；顺磁屏蔽使质子的δ值增大，即产生低场位移 E.抗磁屏蔽和顺磁场屏蔽均使质子去屏蔽 6.乙烯质子的化学位移值(δ)比乙炔质子的化学位移值大还是小？其原因是什么？ A．大，因为磁的各向异性效应，使乙烯质子处在屏蔽区，乙炔质子处在去屏蔽区； B．大，因为磁的各向异性效应，使乙烯质子处在去屏蔽区，乙炔质子处在屏蔽区； C．小，因为磁的各向异性效应，使乙烯质子处在去屏蔽区，乙炔质子处在屏蔽区；

核磁共振波谱法

核磁共振波谱法一、概述早在1924年Pauli就预见某些原子核具有自旋和磁矩的性质，它们在磁场中可以发生能级的分裂。1946年美国科学家布洛赫(Bloch，斯坦福大学)和珀塞尔（Purcell，哈佛大学）分别发现在射频区（频率0.1～100MHz,波长1～1000m）的电磁波能与暴露在强磁场中的磁性原子核(或称磁性核或自旋核)相互作用,引起磁性原子核在外磁场中发生核自旋能级的共振跃迁,从而产生吸收信号,他们把这种原子对射频辐射的吸收称为核磁共振(nuclear magnetic resonance spectroscopy,NMR)，他们也因此分享了1952年的诺贝尔物理奖。所产生的波谱，叫核磁共振（波）谱。通过研究核磁共振波谱获得相关信息的方法，称为核磁共振波谱法。 NMR和红外光谱、紫外—可见光谱相同之处是微观粒子吸收电磁波后发生能级上的跃迁，但引起核磁共振的电磁波能量很低,不会引起振动或转动能级跃迁,更不会引起电子能级跃迁。. 1949年，Kight第一次发现了化学环境对核磁共振信号的影响，并发现了信号与化合物结构有一定的关系。而1951年Arnold等人也发现了乙醇分子由三组峰组成，共振吸收频率随不同基团而异，揭开了核磁共振与化学结构的关系。 1953年出现了世界上第一台商品化的核磁共振波谱仪。1956年，曾在Block实验室工作的Varian制造出第一台高分辩率的仪器，从此，核磁共振波谱法成了化学家研究化合物的有力工具，并逐步扩大其应用领域。七十年代以后，由于科学技术的发展，科学仪器的精密化、自动化，核磁共振波谱法得到迅速发展，在许多领域中已得到广泛应用，特别在有机化学、生物化学领域中的研究和应用发挥着巨大的作用。八十年代以来，又不断出现新仪器，如高强磁场的超导核磁共振波谱仪，脉冲傅里叶变换核磁共振波谱仪，大大提高灵敏度和分辨率，使灵敏度小的原子核能被测定；计算机技术的应用和多脉冲激发方法的采用，产生二维谱，对判断化合物的空间结构起重大作用。瑞士科学家恩斯特R.R.Ernst教授因对二维谱的贡献而获得1991年的Nobel化学奖（对核磁共振光谱高分辩方法发展作出重大贡献）。。瑞士科学家库尔特·维特里希因

《分析化学》第十四章核磁共振波谱法

第十四章核磁共振波谱法 - 经典习题1．试对照结构指出图14-1上各个峰的归属。解：δ1.2 三重峰 3H-CH2-CH3 δ2.0 单峰 3H-CO-CH3 δ4.0 四重峰 2H-O-CH2-CH3 δ6.8～7.6 4H-C6H4- δ9.8 单峰 1H-NH- 图14-1 例题1的1H-NMR谱 2．由下述1H-NMR图谱，进行波谱解析，给出未知物的分子结构及自旋系统。（1）已知化合物的分子式为C4H10O，1H-NMR谱如图14-2所示。

图14-2 C4H10O的 1H-NMR谱解：u=(2+2×4-10)/2=0 δ1.13 三重峰 6H -CH2-CH3（2个） δ3.38 四重峰 4H -O-CH2-CH3（2个）可能结构式为：CH3-CH2-O-CH2-CH3 自旋系统：2个A2X3 （2）已知化合物的分子式为C9H12，1H-NMR谱如图14-3所示。图14-3 C9H12的1H-NMR谱解：u=(2+2×9-12)/2=4 δ1.22 二重峰 3H -CH-CH3 δ2.83 七重峰 1H -CH-(CH3)2 δ7.09 单峰 5H C6H5- 可能结构式为：

自旋系统：A6X，A5 （3）已知化合物的分子式为C10H10Br2O，1H-NMR谱如图14-4所示。图14-4 C10H10Br2O的1H-NMR谱解：u=(2+2×10-12)/2=5 δa 2.42 单峰 3H -CO-CH3 δb 4.88 双峰 1H

δc 5.33 双峰 1H δd 7.35 单峰 5H C6H5- 可能结构式为：

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