核磁1
一、星形细胞瘤的M RI表现：
1、癫痫精神改变，脑受损定位征象，高颅压征象。
2、幕上I II级星形细胞瘤：T1WI低信号，T2WI高信号，坏死、囊变少，瘤周水肿
轻，强化轻。
3、幕上III IV级星形细胞瘤：长T1长T2改变，信号强度不均匀，多见坏死囊变出
血。肿瘤边缘不整，瘤体有不均匀显著强化，瘤周水肿站位征象重。
4、小脑星形细胞瘤：多位于小脑半球，表现囊中有瘤或瘤中有囊。长T1长T2改变，肿瘤实质部分强化明显，易出现阻塞性脑水肿。
二、脑膜瘤M RI表现：
肿瘤本身MRI表现
1、大多数脑膜瘤信号接近于脑实质，T1WI多为等信号，少为低信号。T2WI多为等信号，部分为高信号或低信号。
2、脑膜瘤内部，信号不均，囊变坏死钙化所致，
3、显示瘤体内不规则血管影，流空效应。
4、增强明显强化，鼠尾状强化征象
肿瘤位于脑外征象：
1、白质塌陷征，
2、宽基底与硬膜相连
3、肿瘤所在的脑沟脑回闭塞，相邻脑沟脑回增宽。
4、颅骨正常结构消失，不规则。
三、肾癌MRI表现（血尿、腹部肿块、腰部疼痛三联征）
1、肾实质内肿物，圆形或椭圆形，肿物较大突出肾表面，出现肾积水。
2、T1WI低信号，T2WI高信号且混杂不均，皮髓质信号差异消失，肿物发生坏死囊变及出血，成相应特征性信号改变。
3、肿物周围低信号环，为肿瘤假包膜。在T2WI较T1WI清楚。
4、增强扫描，不规则不同程度强化。强化低于正常。
5、可转移至同侧肾脏内。也可突破肾包膜进入肾周脂肪，进而侵犯肾筋膜。
四、肝血管瘤M RI表现：
1、肝内圆形或卵圆形病灶，边界清楚锐利。
2、T1WI呈均匀或混杂低信号，T2WI均匀高信号，
3、重T2加权像，血管瘤信号灯泡征病灶周围无水肿。
4、纤维瘢痕，钙化在T2WI低信号，出血血栓T1WI高信号。
5、增强扫描，血管腔隙明显增强。纤维瘢痕不增强
五、肝癌MRI表现：
1、肝内肿瘤T1WI低信号，T2WI高信号，肝癌瘤块有囊变坏死出血。脂肪变性、纤维钙化致肝癌信号强度不均匀，表现T1WI低信号中混杂不同强度高信号，T2WI高信号混杂不同强度低信号。
2、可见静脉血栓。假包膜。瘤周水肿围肝癌M RI特征性表现
3、增强扫描肿瘤有轻度异常对比强化。小肝癌T1WI低信号，T2WI中信号。肝癌碘油栓塞T1WI和T2WI高信号，栓塞引起肿瘤坏死液化T1WI低信号，T2WI高信号。
六、脊柱结核M RI表现
1、M RI显示椎体骨质破坏程度和范围，显示冷脓肿范围大小
2、受累椎体T1WI低信号，T2WI高信号，常累及两个椎体
3、椎间隙狭窄，椎间盘感染
4、椎旁寒性脓肿信号强度T1WI中等低信号，T2WI中等高信号，
5、M RI显示硬膜囊和脊髓受压范围和程度
6、M RI有时可见椎弓和椎板附件破坏
7、增强扫描，见受累椎体、寒性脓肿、椎间盘周边有强化
七、髓外硬膜内肿瘤M RI表现
1、形态规则，圆形椭圆形病变侧肿瘤上下蛛网膜下腔扩大，脊髓受压向对侧移位。
2、T1WI低或等信号，T2WI高信号，肿瘤中央发生囊变，T1WI低信号，T2WI高信号。
3、增强扫描，强化程度取决于囊变程度，脊膜瘤一般呈均匀强化。
八、骨巨细胞瘤MRI表现
1、位于骨端或骨骺干骺端，偏心膨胀性生长
2、T1WI低信号，T2WI低或中等信号局限性囊变区域成高信号
3、瘤内出血则T1和T2加权均成高信号
4、增强成中度强化。
九、椎间盘突出MRI表现（神经根脊髓压迫症状）
1、M RI显示与变性椎间盘相等信号强度的软组织影局限性向后方或侧方伸出。
2、横断面：变性椎间盘局限突出椎体后缘呈三角形或半圆形边缘规则或不规则，T1WI其信号与邻近椎间盘相仿。
3、T2WI突出椎间盘可压迫硬膜外脂肪，神经根及脊髓。
4、椎间盘游离碎片存在于硬膜外间隙。
十、股骨头缺血性坏死MRI表现
1、M RI显示X线易于漏诊的I期和II期病变，有利于早期诊断
2、早起病变股骨头坏死无修复反应外形无改变，T1WI黑色线状低信号，T2WI特异征象双线征。
3、病灶出血T1WI和T2WI高信号，病变加重T1WI等信号，T2WI高信号，液体样信号
4、晚期纤维化和钙化为主T1WI、T2WI和P DWI均呈低信号，关节间隙变窄
5、髋关节积液为液体样信号
十一、硬膜下血肿M RI表现
1、成星月性，硬脑膜蛛网膜之间
2、可跨越颅缝，伴占位效应。甚至累及整侧大脑半球硬膜下腔。
3、局部脑实质受压内移，脑沟消失，严重者，侧脑室变窄，中线结构相对移位
4、急性期，T1WI呈等或高信号，T2WI低信号，PD WI等或高信号
5、亚急性期，T1WI、T2WI和P DWI均呈高信号
6、慢性期，T1WI呈高信号，T2WI中央高信号，周边含铁血黄素沉积呈低信号
十二、肾盂癌M RI表现
1、肾盂内实性肿物，肾盂肾盏受压离心性移位
2、肿物边缘光滑，信号强度均匀，T1、T2加权像可与皮质信号相等。
3、肿瘤可想肾实质内浸润，肾皮质肾髓质分界清楚
4、输尿管阻塞，肾盂扩张
5、晚期肾内，腔静脉周围有肿大淋巴结
十三、子宫颈癌MRI表现
1、早期癌平扫难以显示，动态增强扫描，早期癌灶强化。
2、I b期肿瘤局限宫颈内，宫颈增大，宫颈内显示软组织块影T1WI和T2WI高信号，与周围组织分界不清动态扫描早期肿瘤强化。
3、宫体侵犯，子宫体内膜腔增大。
4、宫旁组织侵犯，出现边缘不规则高信号条索状影，横断T1WI中，见宫旁双侧不对称，宫颈外缘不规则，低信号宫旁组织内出现高信号肿瘤包快。
5、晚期M R表现为阴道、盆壁膀胱和直肠被T2WI中高信号肿瘤所占据。
6、盆腔主动脉旁淋巴结肿大。
十四、子宫肌瘤MRI表现
1、子宫分叶状增大，肿块突出宫腔或腹腔，表面光滑与周围组织分界清楚，MRI可显示0.5cm 病灶，准确定位。
2、不同病理类型M R表现不同
3、粘膜下及壁间肌瘤T1WI显示较为清晰，浆膜下肌瘤及阔韧带肌瘤在T1WI清晰
4、瘤周有时可见大的血管断面
十五、半月板损伤M RI表现
1、低信号的半月板内发现高信号缺损
2、I度半月板损伤，病变局限于半月板实质，M R上呈局灶性高信号，局灶性早期粘液变性。
3、II度半月板损伤，异常信号从周围向内延伸，未达到半月板尖端，水平方向广泛粘液变性。
4、III度半月板损伤，异常信号至少延伸一端的关节面，半月板基质内有游离的纤维软骨样间隔。
十六、子宫内膜癌M RI表现
1、早期子宫内膜，T1WI和T2WI不易发现肿瘤，仅表现内膜局灶性广泛性增厚
2、子宫增大，基层受累，T1WI显示于肌层等信号，T2WI高于或稍低于子宫外M R信号，增强显示内膜下强化带不规则或中断。
3、病变侵犯宫颈，T2WI显示宫颈内带增多，信号不均，高信号基质环不完整，基质层受累。
4、晚期癌肿侵犯宫颈旁和盆腔侧壁时，M R表现子宫不规则增大。肿块侵犯周围组织。
5、盆腔内髂内外闭孔等淋巴结肿大，腹膜后淋巴结肿大。
十七、垂体腺瘤MRI表现
1、鞍内肿瘤在MR上有四种征象：1、蝶鞍扩大，伴骨质吸收变薄或破坏
2、垂体高度大于9cm并且局限性上凸
3、鞍内出现异常肿块
4、漏斗上升
2、垂体微腺瘤：T1WI上呈略低信号，T2WI呈稍高信号异常改变。垂体内局灶性异常信号可伴有垂体上缘上凸，垂体柄移位，鞍底下陷。动态增强早期，瘤体不强化，与强化明显的正常垂体形成鲜明对比。
3、垂体大腺瘤：肿瘤呈圆形、分叶状或不规则形。鞍内软组织肿块，多有束腰征，与正常垂体呈等信号，可伴有囊变、坏死。蝶鞍扩大，骨质吸收破坏，增强后强化明显。
十八、颅咽管瘤MRI表现：表现变化多
1、囊性病变：（1）、病变内含较高浓度蛋白胆固醇或正铁血红蛋白，短T1、长T2信
号改变在T1WI和T2WI图像上呈高信号（2）、病变为囊性坏死和残留的上皮细胞，蛋白含量少，长T1、长T2信号改变，T1WI低信号，T2WI高信号。
2、实性病变：（1）、病变缺少胆固醇和正铁血红蛋白，长T1、长T2信号改变，（2）、病变内含角蛋白、钙质或散在的骨小梁，长T1、短T2信号改变，在T1WI和T2WI 均呈低信号。
3、增强扫描，在T1WI图像肿瘤实质部分均匀或不均匀增强，囊性部分壳状强化。
十九、高血压性脑出血MRI表现：
颅内出血M R信号变化复杂，与血肿有关
1、超急性期（1）T1WI和T2WI均呈等或略高信号，但T2WI信号可不均匀
（2）病灶周围脑组织有轻至中度水肿
2、急性期（1）T1WI上，病变为等信号或高信号，T2WI为低信号，血肿中心最明显（2）周围脑水肿明显
3、亚急性期（1）早期：T1WI和T2WI均呈周边高信号、中心低信号。
（2）晚期：含铁血黄素开始沉积，T2WI上血肿边缘出现低信号带，部分血肿T1WI和T2WI 均为高信号
（3）脑水肿减轻
4、慢性期（1）T1WI和T2WI均为高信号，T2WI上，血肿边缘出现环状低信号带。（2）血肿完全吸收，T1WI和T2WI呈斑点状不均匀略低或低信号。
（3）软化灶形成，T1WI低信号，T2WI高信号，周边环绕极低信号带。
二十、心血管M RI的优势与不足：
1、优势：无需任何造影剂，形成清晰图像；
适应心血管的各种先天性畸形。清楚显示形态结构异常。
可检查缺血性心肌病、原发性心肌病、心脏及心包肿瘤、大血管、心脏瓣膜病变。
心脏功能评估，研究心肌灌注情况
无射线损伤，多方位多参数成像
对水敏感性高，高场核磁共振对小囊肿诊断能力远高于其他检查
2、不足：禁忌多，心脏起搏器、心脏局部有金属者不可做。
严重心律失常、心衰，心功能不全不可做
时间长。易产生伪影，价格贵
对结石钙化敏感性特异性不如CT
二十一、骨髓瘤MRI表现
1、骨髓信号改变，MRI可发现X线平片或CT不能显示的病变，胡椒盐样改变T1WI信号减低，T2W信号增高。
2、骨质破坏形成，溶骨性，可累及椎弓根
3、软组织肿块，T1WI低信号T2W高信号
4、病理性骨折，脊椎压缩骨折常见
核磁共振氢谱 解析图谱的步骤
核磁共振氢谱解析图谱的步骤 核磁共振氢谱 核磁共振技术发展较早，20世纪70年代以前，主要是核磁共振氢谱的研究和应用。70年代以后，随着傅里叶变换波谱仪的诞生，13C—NMR的研究迅速开展。由于1H—NMR的灵敏度高，而且积累的研究资料丰富，因此在结构解析方面1H—NMR的重要性仍强于13C—NMR。 解析图谱的步骤 1.先观察图谱是否符合要求;①四甲基硅烷的信号是否正常;②杂音大不大;③基线是否平;④积分曲线中没有吸收信号的地方是否平整。如果有问题，解析时要引起注意，最好重新测试图谱。 2.区分杂质峰、溶剂峰、旋转边峰(spinning side bands)、13C卫星峰(13C satellite peaks) (1)杂质峰：杂质含量相对样品比例很小，因此杂质峰的峰面积很小，且杂质峰与样品峰之间没有简单整数比的关系，容易区别。 (2)溶剂峰：氘代试剂不可能达到100%的同位素纯度(大部分试剂的氘代率为99-99.8%)，因此谱图中往往呈现相应的溶剂峰，如CDCL3中的溶剂峰的δ值约为7.27 ppm处。 (3)旋转边峰:在测试样品时，样品管在1H-NMR仪中快速旋转，当仪器调节未达到良好工作状态时，会出现旋转边带，即以强谱线为中心，呈现出一对对称的弱峰，称为旋转边峰。 (4)13C卫星峰：13C具有磁距，可以与1H偶合产生裂分，称之为13C卫星峰，但由13C的天然丰度只为1.1%，只有氢的强峰才能观察到，一般不会对氢的谱图造成干扰。 3.根据积分曲线，观察各信号的相对高度，计算样品化合物分子式中的氢原子数目。可利用可靠的甲基信号或孤立的次甲基信号为标准计算各信号峰的质子数目。 4.先解析图中CH3O、CH3N、、CH3C=O、CH3C=C、CH3-C等孤立的甲基质子信号，然后再解析偶合的甲基质子信号。 5.解析羧基、醛基、分子内氢键等低磁场的质子信号。 6.解析芳香核上的质子信号。 7.比较滴加重水前后测定的图谱，观察有无信号峰消失的现象，了解分子结
磁共振成像物理学基础第1章
第1章磁共振成像物理学基础 模拟题1 1.下面哪个是“磁共振成像”正确的英文表达 A．Magnetic Resonance Image B．Magnetic Resonance Imagine C．Magnetic Resonance Imagination D．Magnetic Resonance Imaging E．Magnetic Resonance Imagism 2.下面哪个观点是正确的 A.利用音频电磁波对置于磁场中的含有自旋不为零的原子核的物质进行激发，产生核磁共振 B.利用射频电磁波对置于磁场中的含有自旋不为零的原子核的物质进行激发，产生核磁共振 C.利用音频电磁波对置于磁场中的含有自旋为零的原子核的物质进行激发，产生核磁共振 D.利用射频电磁波对置于磁场中的含有自旋为零的原子核的物质进行激发，产生核磁共振 E.利用射频电磁波对置于磁场中的不含有自旋为零的原子核的物质进行激发，产生核磁共振 3. 哪一年发现磁共振现象 A.1940年 B.1946年 C.1947年 D.1952年 E.1971年 4. 哪一年由谁发现磁共振现象 A.1940年由Ambrose和Purcell教授 B.1942年由Bloch和Damadian教授 C.1944年由Damadian和Lauterbur教授 D.1946年由Bloch和Purcell教授 E.1952年由Macleod和Hounsfield教授 5.磁共振设备使用什么线圈采集磁共振信号 A.感应线圈 B.正交线圈 C.体线圈 D.相控阵线圈 E.发射线圈 6.1973年Lauterbu用何方法完成了MRI模拟成像工作 A.迭代法 B.投影法 C.内插法 D.表面阴影显示法 E.反投影法 答案：E 7.世界上第一台头部MRI设备是哪一年在哪国投入临床使用 A.1971年英国 B.1973年美国 C.1978年英国 D.1980年德国 E.1981年美国
核磁共振氢谱解析方法
2.3核磁共振氢谱解析方法 1、核磁共振氢谱谱图的解析方法 a.检查整个氢谱谱图的外形、信号对称性、分辨率、噪声、被测样品的信 号等。 b.应注意所使用溶剂的信号、旋转边带、C卫星峰、杂质峰等。 c.确定TMS的位置，若有偏移应对全部信号进行校正。 d.根据分子式计算不饱和度u。 e.从积分曲线计算质子数。 f.解析单峰。对照附图I是否有－CH 3-O-、CHCOCH 3 N=、CH 3 C、RCOCH 2 Cl、 RO-CH 2 -Cl等基团。 g.确定有无芳香族化合物。如果在6.5-8.5范围内有信号，则表示有芳香 族质子存在。如出现AA`BB`的谱形说明有芳香邻位或对位二取代。 h.解析多重峰。按照一级谱的规律，根据各峰之间的相系关系，确定有何 种基团。如果峰的强度太小，可把局部峰进行放大测试，增大各峰的强度。 i.把图谱中所有吸收峰的化学位移值与附图I相对照，确定是何官能团， 并预测质子的化学环境。 j.用重水交换确定有无活泼氢。 k.连接各基团，推出结构式，并用此结构式对照该谱图是否合理。再对照已知化合物的标准谱图。 2、核磁共振氢谱谱图解析举例 例1：已知某化合物分子式为C 3H 7 NO 2 。测定氢谱谱图如下所示，推定其结 构。
解析计算不饱和度u=1,可能存在双键，1.50和1.59ppm有小峰，峰高不大于1个质子，故为杂质峰。经图谱可见有三种质子，总积分值扣除杂质峰按7个质子分配。从低场向高场各峰群的积分强度为2：2：3， 可能有－CH 2－、－CH 2 －、－CH 3 －基团。各裂分峰的裂距（J），低场三 重峰为7Hz，高场三重峰为8Hz，所以这两个三峰没有偶合关系，但它们与中间六重峰有相互作用。这六重峰的质子为2个，所以使两边信号各裂 分为三重峰。则该化合物具有CH 3－CH 2 －CH 2 －结构单元。参考所给定的分 子式应为CH 3－CH 2 －CH 2 －NO 2 ，即1－硝基丙烷。 例2：已知某化合物分子式为C 7H 16 O 3 ，其氢谱谱图如下图所示，试求其结 构。
核磁共振笔记(1)
https://www.wendangku.net/doc/7c3137265.html,/etconline/08/09/001/01/00001/index.html 清华大学教学软件库 核磁共振 实验方法和技术
6.3.1 样品的制备 在测试样品时，选择合适的溶剂配制样品溶液，样品的溶液应有较低的粘度，否则会降低谱 峰的分辨率。若溶液粘度过大，应减少样品的用量或升高测试样品的温度（通常是在室温下 测试） 。 当样品需作变温测试时， 应根据低温的需要选择凝固点低的溶剂或按高温的需要选择沸 点高的溶剂。 对于核磁共振氢谱的测量， 应采用氘代试剂以便不产生干扰信号。 氘代试剂中的氘核又 可作核磁谱仪锁场之用。 以用氘代试剂作锁场信号的"内锁"方式作图， 所得谱图分辨率较好。 特别是在微量样品需作较长时间的累加时，可以边测量边调节仪器分辨率。 对低、中极性的样品，最常采用氘代氯仿作溶剂，因其价格远低于其它氘代试剂。极性 大的化合物可采用氘代丙酮、重水等。 针对一些特殊的样品，可采用相应的氘代试剂：如氘代苯（用于芳香化合物、芳香高聚 物） 、氘代二甲基亚砜（用于某些在一般溶剂中难溶的物质） 、氘代吡啶（用于难溶的酸性或 芳香化合物）等。 对于核磁共振碳谱的测量， 为兼顾氢谱的测量及锁场的需要， 一般仍采用相应的氘代试 剂。 为测定化学位移值，需加入一定的基准物质。基准物质加在样品溶液中称为内标。若出 于溶解度或化学反应性等的考虑，基准物质不能加在样品溶液中，可将液态基准物质（或固 态基准物质的溶液）封入毛细管再插到样品管中，称之为外标。 对碳谱和氢谱，基准物质最常用四甲基硅烷。 6.3.2 记录常规氢谱的操作 记录氢谱是单脉冲实验，即在一个脉冲作用之后，随即开始采样。为使所得谱图有好的信噪 比，检测时需进行累加，即重复上述过程。由于氢核的纵间弛豫时间一般较短，重复脉冲的 时间间隔不用太长。 对于一些化合物，要设置足够的谱宽。羧酸、有缔合的酚、烯醇等的化学位移范围均可 超过 10ppm。如设置的谱宽不够大， -OH、-COOH 的峰会折叠进来，给出错误的δ值。 在完成记录氢谱谱图的操作之后， 随即对每个峰组进行积分， 最后所得的谱图含有各峰 组的积分值，因而可计算各类氢核数目之比。 若怀疑样品中有活泼氢（杂原子上连的氢）时，可在作完氢谱之后，滴加两滴重水，振 荡，然后再记谱，原活泼氢的谱峰会消失，这就确切地证明了活泼氢的存在（参阅 6.3.6） 。 当谱线重叠较严重时，可滴加少量磁各向异性溶剂（如氘代苯） ，重叠的谱峰有可能分 开。也可以考虑用同核去耦实验来简化谱图（请参 6.3.5） 。 6.3.3 记录常规碳谱的操作 常规碳谱为对氢进行去耦的谱图。各种级数的碳原子（CH3，CH2，CH，C）均只出一条未 分裂的谱线。由于各种碳原子的纵间弛豫时间有很大的差别以及核的 Overhauser 效应，谱
第四章 二维核磁共振谱
第四章二维核磁共振谱 4．1二维核磁共振的概述 1．什么是二维谱 二维核磁共振(2D NMR)方法是有Jeener 于1971年首先提出的,是一维谱衍生出来的新实验方法.引入二维后,减少了谱线的拥挤和重叠,提高了核之间相互关系的新信息.因而增加了结构信息,有利于复杂谱图的解析.特别是应用于复杂的天然产物和生物大分子的结构鉴定,2DNMR是目前适用于研究溶液中生物大分子构象的唯一技术.一维谱的信号是一个频率的函数,记为S(ω),共振峰分别在一条频率轴上.而二维谱是两个独立频率变量的信号函数,记为S(ω1,ω2),共振峰分布在由两个频率轴组成的平面上.2D-NMR的最大特点是将化学位移,偶合常数等参数字二维平面上展开,于是在一般一维谱中重叠在一个频率轴上的信号,被分散到两个独立的频率轴构成的二维平面上.,同时检测出共振核之间的相互作用. 原则上二维谱可以用概念上不同的三种实验获得,(如图 4.1),(1).频率域实验(frequency- frequency) (2).混合时域(frequency-time)实验(3). 时域(time-time)实验.它是获得二维谱的主要方法,以两个独立的时间变量进行一系列实验,得到S(t1,t2),经过两次傅立叶变换得到二维谱S(ω1,ω2).通常所指的2D-NMR均是时间域二维实验. 图4.1 2D-NMR 三种获得方式 2．二维谱实验 二维谱实验中，为确定所需的两个独立的时间变量，要用特种技术－时间分割。即把整个时间按其物理意义分割成四个区间。（如图所示）
图4.2 一般二维谱实验 （1）预备期：预备期在时间轴上通常是一个较长的时期，使核自旋体系回复对平衡状态，在预备期末加一个或多个射频脉冲，以产生所需要的单量子或多量子相干。 （2）在t1开始时由一个脉冲或几个脉冲使体系激发，此时间系控制磁化强度运动，并根据各种不同的化学环境的不同进动频率对它们的横向磁化矢量作出标识。 （3）在此期间通过相干或极化的传递，建立检测条件。 在此期间检测作为t2函数的各种横向矢量的FID的变化。它的初始相及幅度受到t1函数的调制。 与t2轴对应的ω2（ν轴），通常是频率轴，与t1轴对应的ω1是什么，取决于在发展是何种过程。 3．二维谱的表达方式 (1)堆积图(stacked plot). 堆积图的优点是直观,具有立体感.缺点是难以确定吸收峰的频率。大峰后面可能隐藏小峰，而且耗时较长。 图4.3 堆积图等高线 (2)等高线（Contour plot） 等高线图类似于等高线地图，这种图的优点是容易获得频率定量数据，作图快。缺点是低强度的峰可能漏画。目前化学位移相关谱广泛采用等高线。 4．二维谱峰的命名 （1）交叉峰（cross peak）:出现在ω1≠ω2处，（即非对角线上）。从峰的位置关系可以判断哪些峰之间有偶合关系，从而得到哪些核之间有偶合关系，交叉峰是二维谱中最有用的部分。 （2）对角峰（Auto peak）:位于对角线（ω1＝ω2）上的峰，称为对角峰。对角峰在F1和F2轴的投影。
核磁共振氢谱(1H-NMR)
第二章核磁共振氢谱(1H-NMR) §1 概述 基本情况 1H 天然丰度：99.9844%, I=1/2， γ=26.752(107radT-1S-1) 共振频率：42.577 MHz/T δ: 0～20ppm §2 化学位移 1.影响δ值的因素 A.电子效应 (1)诱导效应 a电负性 电负性强的取代基使氢核外电子云密度降低，其共振吸收向低场位移，δ值增大 b.多取代有加和性 c.诱导效应通过成键电子传递，随着与电负性取代基距离的增大，诱导效应的影响逐渐减弱，通常相隔3个以上碳的影响可以忽略不计 （2）.共轭效应 氮、氧等杂原子可与双键、苯环共轭。 苯环上的氢被推电子基取代，由于p-π共轭,使苯环电子云密度增大, δ值向高场移动苯环上的氢被吸电子基取代，由于p-π共轭或π-π共轭,使苯环电子云密度降低, δ值向低场移动 (3). 场效应 在某些刚性结构中,一些带杂原子的官能团可通过其电场对邻近氢核施加影响,使其化学
位移发生变化.这些通过电场发挥的作用称为场效应 (4). 范德华(Van der Waals)效应 在某些刚性结构中,当两个氢核在空间上非常接近，其外层电子云互相排斥使核外电子云不能很好地包围氢核，相当于核外电子云密度降低，δ值向低场移动 B.邻近基团的磁各向异性 某些化学键和基团可对空间不同空间位置上的质子施加不同的影响，即它们的屏蔽作用是有方向性的。磁各向异性产生的屏蔽作用通过空间传递，是远程的。 （1）芳环 在苯环的外周区域感应磁场的方向与外加磁场的方向相同（顺磁屏蔽），苯环质子处于此去屏蔽区，其所受磁场强度为外加磁场和感应磁场之和，δ值向低场移动。 （2）双键 >C=O, >C=C<的屏蔽作用与苯环类似。在其平面的上、下方各有一个锥形屏蔽区 （“+”），其它区域为去屏蔽区。 （3）三键 互相垂直的两个π键轨道电子绕σ键产生环电流，在外加磁场作用下产生与三键平行但方向与外加磁场相反的感应磁场。三键的两端位于屏蔽区（“+”），上、下方为去锥形屏蔽区（“-”）δ值比烯氢小。 （4）单键和环己烷 单键各向异性方向与双键相似，直立键质子的化学位移一般比平伏键小0.05-0.8 C.氢键 氢键的缔合作用减少了质子周围的电子云密度, δ值向低场移动。 氢键质子的δ值变化范围大，与缔合程度密切相关。 分子内氢键，质子的δ值与浓度无关 分子间氢键，质子的δ值与浓度有关，浓度大，缔合程度密切。 D.非结构因素 1.介质因素 2.浓度 3.温度 2.各类质子的化学位移 (1).sp3杂化(饱和烷烃) a.化学位移的范围 δ<-CH3 < CH2 < CH, 0-2ppm 与同碳上有强电子基团(O,N,CL,Br)相连, 或邻位有各项异性基团(=,=O,Ph),δ值上升,<5ppm b.化学位移的计算 1）-CH2- δ(CH2R1R2) =1.25+Σσ δ(CHR1R2R3) =1.50+Σσ
第二章 核磁共振氢谱[优质文档]
第二章核磁共振氢谱[优质文档] 第二章核磁共振氢谱 1几乎所有的有机物分子中都含有氢，而且H在自然界的丰度 231达99.98,，远远大于其它两个同位素H和H。这样，H核磁共振最早和最广泛地应用，在20世纪70年代以前，核磁共振几乎就是指核磁共振氢谱。 核磁共振氢谱主要是通过测定有机物分子中氢原子的位置来推断有机物的结构的。从一张有机物的核磁共振氢谱图上，我们可得到有机物分子中氢原子的种类(根据化学位移δ值)和氢原子的数量(根据峰面积)。即核磁共振氢谱图上有多少个峰，就表明有机分子中有多少种类的氢，各个峰的面积积分比表示各种氢原子的数目的比例。 图2.2是1-苯基-2,2-二甲基丙烷的核磁共振氢谱图。图中横坐标为化学位移,图上有三个峰，则表明该有机物分子中的氢有三种类型:峰面积的积分比为 9:5:2，表明该化合物的三种不同氢的数 目分别是9、5和2;化学位移δ 7.2处的峰表示苯环上5个相同的氢，δ2.5处的峰表示亚甲基上的2个相同氢，而δ0.9处的峰则表示三个甲基上的9个相同的氢。这样，能够判断出有机物分子中氢的种类和数目就可以非常容易地推断出有机物的分子结构。
图2.2 1-苯基-2,2-二甲基丙烷的核磁共振氢谱 2.1 化学位移 化学位移是核磁共振最重要参数之一.前面我们已经讨论了影响化学位移的因素.这里不再讨论.根据上述各种影响氢核化学位移的因素和多年核磁共振测定有机物结构的经验，同样总结出了不同有机基团氢核的化学位移δ值。根据δ值，可以进行相应有机基团的推断，常见的一些有机基团的氢核的化学位移总结于表2.1中。 表2.1 常见有机基团的氢核化学位移 氢核类型示例化学位移δppm H环丙烷 0.2 H 伯烷 RCH 0.9 3 仲烷 RCH 1.3 22 叔烷 RCH 1.5 3 烯丙基取代 C,C,CH 1.7 3 碘取代 I,CH 2.0,4.0 3 酯基取代 HC,COOR 2.0,2.2 3 羧基取代 HC,COOH 2.0,2.6 3 酰基取代 HC,COR 2.0,2.7 3
第二章 核磁共振氢谱
第二章核磁共振氢谱 几乎所有的有机物分子中都含有氢，而且1H在自然界的丰度达99.98％，远远大于其它两个同位素2H和3H。这样，1H核磁共振最早和最广泛地应用，在20世纪70年代以前，核磁共振几乎就是指核磁共振氢谱。 核磁共振氢谱主要是通过测定有机物分子中氢原子的位置来推断有机物的结构的。从一张有机物的核磁共振氢谱图上，我们可得到有机物分子中氢原子的种类（根据化学位移δ值）和氢原子的数量（根据峰面积）。即核磁共振氢谱图上有多少个峰，就表明有机分子中有多少种类的氢，各个峰的面积积分比表示各种氢原子的数目的比例。 图2.2是1-苯基-2,2-二甲基丙烷的核磁共振氢谱图。图中横坐标为化学位移,图上有三个峰，则表明该有机物分子中的氢有三种类型：峰面积的积分比为9：5：2，表明该化合物的三种不同氢的数
目分别是9、5和2；化学位移δ 7.2处的峰表示苯环上5个相同的氢，δ2.5处的峰表示亚甲基上的2个相同氢，而δ0.9处的峰则表示三个甲基上的9个相同的氢。这样，能够判断出有机物分子中氢的种类和数目就可以非常容易地推断出有机物的分子结构。 图2.2 1-苯基-2,2-二甲基丙烷的核磁共振氢谱 2.1 化学位移 化学位移是核磁共振最重要参数之一.前面我们已经讨论了影响化学位移的因素.这里不再讨论.根据上述各种影响氢核化学位移的因素和多年核磁共振测定有机物结构的经验，同样总结出了不同有机基团氢核的化学位移δ值。根据δ值，可以进行相应有机基团的推断，常见的一些有机基团的氢核的化学位移总结于表2.1中。
表2.1 常见有机基团的氢核化学位移 氢核类型示例化学位移δppm 0.2 环丙烷H H 伯烷RCH30.9 仲烷R2CH2 1.3 叔烷R3CH 1.5 烯丙基取代C＝C－CH3 1.7 碘取代I－CH3 2.0－4.0 酯基取代H3C－COOR 2.0－2.2 羧基取代H3C－COOH 2.0－2.6 酰基取代H3C－COR 2.0－2.7 炔C≡C－H 2.0－3.0 苯基取代CH3 2.2－3.0 醚基取代R－O－CH3 3.3－4.0 溴取代CH3Br 2.5－4.0 氯取代CH3Cl 3.0－4.0 羟基取代CH3OH 4.0－4.3 氟取代CH3F 4.0－4.5 酰氧基取代RCOO－CH3 3.7－4.1 胺RNH2 1.0－5.0 醇ROH 1.0－5.5 烯C＝C－H 4.6－5.9
第二章 核磁共振石油工业应用原理
第二章核磁共振石油应用原理 核磁共振在石油工业中的应用，不同于分子化学应用中的核磁共振波谱技术，它不去细分谱峰（化学位移）,而是充分利用核磁共振的另一大特征—弛豫来探测和分析油、水在岩石或地层中的存在状态和性质。因此本文首先阐述自旋原子核在外磁场中的行为。在简述核磁共振基本原理的基础上，着重讨论弛豫及其与岩石物性的关系，不涉及严格的量子力学推导。 2.1 核磁共振现象 原子核由质子与中子构成，质子带电，中子不带电，质子与中子统称核子。原子核的基本特性表现在所带的电荷与具有的质量上。原子核的电荷决定于原子核中质子的数目，而核的质量则决定于核质子数与中子数之和。 根据原子核的电荷与质量这两个特性，可解释原子核与周围粒子的强相互作用，如裂变、聚变等，但不能解释一些弱相互作用，如核磁共振等。要解释核磁共振现象，就要了解原子核的另一个由内秉角动量产生的特性：自旋。原子核按有无自旋可分为：有自旋的原子核与无自旋的原子核。研究表明：所有含奇数个核子以及含偶数个核子但原子序数为奇数的原子核，都具有“自旋”。如1H、19F、31P、23Na、13C等为有自旋的原子核。这样的核，自身不停地旋转，在外加磁场中，犹如一个旋转的陀螺。有自旋的原子核才是核磁共振研究的对象，核磁共振石油工业应用中最常用的是氢核1H。 2.1.1 核磁矩 原子核对外的效应可看作是一个具有一定质量与体积、均匀带电的球体。原子核的自旋等效于该球体的旋转。自旋的原子核引起绕核心沿旋转方向环行的 电流,从而产生磁矩,称为核磁矩μ m ，又称磁偶极子。在外磁场中μ m 会受到力矩T 的作用。 2.1.2 自旋角动量(动量矩) 根据力学的定义,某矢量相对于某个点或某个轴的作用称为矩，它等于矢量 作用点到某点或某轴的矢量半径r与作用矢量的矢量积,原子核具有质量m,自旋时具有速度ν,故原子核具有自旋角动量P=r?mν,这里r为质量m相对于原子核旋转轴的距离。 由于核磁矩μ m 与自旋角动量P均由自旋引起,其间必有联系。可以证明,这两个 矢量是共线的,且成比例,即μ m =γP。式中γ为比例系数,称为旋磁比(Gyromagnetic
核磁共振氢谱解析方法
创作编号：BG7531400019813488897SX 创作者：别如克* 2.3核磁共振氢谱解析方法 1、核磁共振氢谱谱图的解析方法 a.检查整个氢谱谱图的外形、信号对称性、分辨率、噪声、被测样 品的信号等。 b.应注意所使用溶剂的信号、旋转边带、C卫星峰、杂质峰等。 c.确定TMS的位置，若有偏移应对全部信号进行校正。 d.根据分子式计算不饱和度u。 e.从积分曲线计算质子数。 f.解析单峰。对照附图I是否有－CH 3-O-、CHCOCH 3 N=、CH 3 C、RCOCH 2 Cl、 RO-CH 2 -Cl等基团。 g.确定有无芳香族化合物。如果在6.5-8.5范围内有信号，则表示 有芳香族质子存在。如出现AA`BB`的谱形说明有芳香邻位或对位二取代。 h.解析多重峰。按照一级谱的规律，根据各峰之间的相系关系，确 定有何种基团。如果峰的强度太小，可把局部峰进行放大测试，增 大各峰的强度。 i.把图谱中所有吸收峰的化学位移值与附图I相对照，确定是何官 能团，并预测质子的化学环境。 j.用重水交换确定有无活泼氢。 k.连接各基团，推出结构式，并用此结构式对照该谱图是否合理。 再对照已知化合物的标准谱图。 2、核磁共振氢谱谱图解析举例 例1：已知某化合物分子式为C 3H 7 NO 2 。测定氢谱谱图如下所示，推定 其结构。
解析计算不饱和度u=1,可能存在双键，1.50和1.59ppm有小峰，峰高不大于1个质子，故为杂质峰。经图谱可见有三种质子，总积分值扣除杂质峰按7个质子分配。从低场向高场各峰群的积分 强度为2：2：3，可能有－CH 2－、－CH 2 －、－CH 3 －基团。各裂分峰 的裂距（J），低场三重峰为7Hz，高场三重峰为8Hz，所以这两个三峰没有偶合关系，但它们与中间六重峰有相互作用。这六重峰的质子为2个，所以使两边信号各裂分为三重峰。则该化合物具有CH 3 －CH 2－CH 2 －结构单元。参考所给定的分子式应为CH 3 －CH 2 －CH 2 － NO 2 ，即1－硝基丙烷。 例2：已知某化合物分子式为C 7H 16 O 3 ，其氢谱谱图如下图所示，试求 其结构。
第二章核磁共振氢谱[优质文档]
第二章核磁共振氢谱［优质文档］ 第二章核磁共振氢谱 1几乎所有的有机物分子中都含有氢，而且H在自然界的丰度 231达99.98,，远远大于其它两个同位素H和H。这样，H核磁共振最早和最广泛地应用，在20世纪70年代以前，核磁共振几乎就是指核磁共振氢谱。 核磁共振氢谱主要是通过测定有机物分子中氢原子的位置来推断有机物的结构的。从一张有机物的核磁共振氢谱图上，我们可得到有机物分子中氢原子的种类（根据化学位移S值）和 氢原子的数量（根据峰面积）。即核磁共振氢谱图上有多少个峰，就表明有机分子中有多少种类的氢，各个峰的面积积分比表示各种氢原子的 数目的比例。 图2.2是1-苯基-2,2-二甲基丙烷的核磁共振氢谱图。图中横坐标为化学位移, 图上有三个峰，则表明该有机物分子中的氢有三种类型：峰面积的积分比为9:5:2，表明该化合物的三种不同氢的数 目分别是9、5和2;化学位移S 7.2处的峰表示苯环上5个相同的氢，3 2.5 处的峰表示亚甲基上的2个相同氢，而3 0.9处的峰则表示三个甲基上的9个相同的氢。这样，能够判断出 有机物分子中氢的种类和数目就可以非常容易地推断出有机物的分子结构。 ZlQ C —CHi.
ppm"}图2.2 1-苯基-2,2-—甲基丙烷的核磁共振氢谱 2.1化学位移 化学位移是核磁共振最重要参数之一?前面我们已经讨论了影响化学位移的因素.这里不再讨论?根据上述各种影响氢核化学位移的因素和多年核磁共振测定有机物结构的经验，同样总结出了不同有机基团氢核的化学位移S值。根据S值，可 以进行相应有机基团的推断，常见的一些有机基团的氢核的化学位移总结于表 2.1 中。 表2.1常见有机基团的氢核化学位移 氢核类型示例化学位移S ppm H环丙烷0.2 H 伯烷RCH 0.9 3 仲烷RCH 1.3 22 叔烷RCH 1.5 3 烯丙基取代C,C,CH 1.7 3 碘取代I,CH 2.0,4.0 3 酯基取代HC,COOR 2.0,2.2 3 羧基取代HC,COOH 2.0,2.6 3 酰基取代HC,COR 2.0,2.7 3 炔C?C,H 2.0,3.0 CH3苯基取代2.2,3.0 醚基取代R,O,CH 3.3,4.0 3 溴取代CHBr 2.5,4.0 3
核磁共振氢谱
核磁共振氢谱 核磁共振(NuclearMagnetic Resonance，NMR)波谱学是一门发展非常迅速的科学。核磁共振是根据有磁的原子核，在磁场的作用下会引起能级分裂，若有相应的射频磁场作用时，在核能级之间将引起共振跃迁，从而得到化学结构信息的一门新技术。最早于1946年由哈佛大学的伯塞尔(E.M.Purcell)和斯坦福大学的布洛赫(F.Bloch)等人用实验所证实。两人由此共同分享了1952年诺贝尔物理学奖。核磁共振技术可以提供分子的化学结构和分子动力学的信息，已成为分子结构解析以及物质理化性质表征的常规技术手段，在物理、化学、生物、医药、食品等领域得到广泛应用，在化学中更是常规分析不可少的手段。从70年代开始，在磁共振频谱学和计算机断层技术等基础上，又发展起一项崭新的医学诊断技术，即核磁共振成像技术，并在医学临床上获得巨大成功。本文主要介绍了核磁共振技术及其在化学领域的应用进展。 利用H、C、P等核磁共振谱确定有机化合物分子结构和变化，原子的空间位置和相互间的关联。核磁共振技术发展得最成熟、应用最广泛的是氢核共振，可以提供化合物中氢原子化学位移，氢原子的相对数目等有关信息，为确定有机分子结构提供依据。迄今，利用高分辨核磁共振谱仪已测定了上万种有机化合物的核磁共振谱图，许多实验室都出版谱图集。分析一个化合物的结构时，一般仅需做个氢谱、碳谱、极化转移谱，更多时候除了一维谱还需要做一系列二维谱：氢-氢化学位移相关谱、碳-氢化学位移相关谱、远程化学位移相关谱或做氢检测的异核多键相关谱、氢检测的异核多量子相关谱等。对于简单分子的结构，根据以上谱图解析就能确定，对于全然未知物的结构，还需结合其它的一些数据，如:质谱、红外、元素分析等。 核磁共振谱图中横坐标是化学位移，用δ或τ表示。图谱的左边为低磁场，右边为高磁场（如图下部分所示）。谱图中有两条曲线，下面一条是乙醚中质子的共振线，其中右边的三重峰为乙基中化学环境相同的亚甲基质子的峰。δ=0的吸收峰是标准试样TMS的吸收峰。谱图上面的阶梯式曲线是积分线，它用来确定各基团的质子比。 从质子共振谱图上，可以得到如下信息：（1）吸收峰的组数，说明分子中化学环境不同的质子有几组。（2）质子吸收峰出现的频率，即化学位移，说明分子中的基团情况。（3）峰的分裂个数及偶合常数，说明基团间的连接关系。（4）阶梯式积分曲线高度，说明各基团的质子比。 共振谱图上吸收峰下面所包含的面积，与引起该吸收峰的氢核数目呈正比，吸收峰的密集，一般可用阶梯积分曲线表示。积分曲线的画法是由低磁场移向高磁场，而积分曲线的起点到终点的总高度（用小方格数或厘米表示），与分子中所有质子数目呈正比。当然，每一个阶梯的高度则与相应的质子数目呈正比。由此可以根据分子中质子的总数，确定每一组吸收峰质子的绝对个数。 化学位移是由于核外电子云产生的对抗磁场所引起的，因此，凡是使核外电子云密度改变的因素，都能影响化学位移。影响因素有内部的，如诱导效应、共轭效应和磁的各向异性效应等；外部的如溶剂效应、氢键的形成等。 一．诱导效应 如果被研究的1H核，附近有一个或几个拉电子的基团存在，则此1H核周围的电子云密度会降低，屏蔽效应也相应降低，去屏蔽效应增大，化学位移值增大（吸收峰左移）。相反，如有一个或几个推电子基团存在，则其周围的电子云密度增加，屏蔽效应也增加，去屏蔽效应减少，化学位移值减小(吸收峰右移)。在具有共轭效应的芳环体系中，也有同样的作用，如苯胺中，由于胺基的推电子作用，使苯环上不同位置的H具有不同的化学位移