NMR

思考题与练习题

1.试述产生核磁共振的条件是什么？

2．什么是化学位移？它是如何产生的？影响化学位移的因素有哪些？为什么乙烯质子的化学位移比乙炔质子大

3.简述自旋－自旋裂分的机理。

4.13C-NMR谱比较1H-NMR谱有什么优点？

5.按照一级图谱的耦合裂分规律，预测下列化合物的NMR图（包括化学位移大约值、裂分峰数及强度比、各组峰的相对积分面积）

⑴C2H5OC2H5; ⑵CH3COCH2CH3⑶CH3CH2CHO；⑷CH3CH2COOH；⑸(CH3)2CHCl；⑹C6H5CH2OH；⑺ClCH2CH2CH2Cl；⑻CH3CHBrCHBrCH3；

6.

三个不同质子A、B和C，它们的屏蔽系数大小次序为。问它们在一样磁场强度下，共振频率的大小次序为何？

:。

7.某化合物的化学式为C9H13N，其1H NMR谱为图16.25所示，试推断其结构。

图16.25 分子式为C9H13N的化合物的NMR谱图

8.由图16.28所示图谱，确定该化合物的结构。已知它是一种常用

止痛剂，化学式为C10H13NO2。

图16.28 化学式为C10H13NO2的某止痛剂的图谱

核磁共振nmr实验报告

核磁共振实验报告 1.实验目的 了解核磁共振的基本原理；学习使用核磁共振波谱仪，分析样品的结构和组分。 2.实验原理 原子核除具有电荷和质量外，约有半数以上的元素的原子核还能自旋。由于原子核是带正电荷的粒子，它自旋就会产生一个小磁场。具有自旋的原子核处于一个均匀的固定磁场中，它们就会发生相互作用，结果会使原子核的自旋轴沿磁场中的环形轨道运动，这种运动称为进动。 自旋核的进动频率ω0与外加磁场强度H0成正比，即ω0=γH0，式中γ为旋磁比，是一个以不同原子核为特征的常数，即不同的原子核各有其固有的旋磁比γ，这就是利用核磁共振波谱仪进行定性分析的依据。从上式可以看出，如果自旋核处于一个磁场强度H0的固定磁场中，设法测出其进动频率ω0，就可以求出旋磁比γ，从而达到定性分析的目的。同时，还可以保持ω0不变，测量H0，求出γ，实现定性分析。 图1 核磁共振波谱仪原理图 核磁共振波谱仪就是在这一基础上，利用核磁共振的原理进行测量的核磁共振广泛用于化合物的结构测定，定量分析和动物学研究等方面。它与紫外、红外、质谱和元素分析等技术配合，是研究测定有机和无机化合物的重要工具。

如果有一束频率为ω的电磁辐射照射自旋核,当ω=ω0时，则自旋核将吸收其辐射能而产生共振，即所谓核磁共振。吸收能量的大小取决于核的多少。这一事实，除为测量γ提供途径外，也为定量分析提供了根据。具体的实现方法是：在固定磁场H0上附加一个可变的磁场。两者叠加的结果使有效磁场在一定范围内变化，即H0在一定范围内可变。另置一能量和频率稳定的射频源，它的电磁辐射照射在处于磁场中的样品上，并用射频接收器测量经样品吸收后的射频辐射能。在样品无吸收时，则接收的能量为一定值；如果有吸收，就会给出一个能量吸收信号。但吸收的条件必须是射频的频率ω=ω0。射频的频率是固定的，要使具有不同γ值的不同原子核都能吸收辐射能，就只有改变H0，使不同的自旋核在相应的某一特定的H0时具有相同的并与射频频率相等的进动频率，即ω=ω0。这样，不同的自旋核都可以在某一特征的磁场强度下吸收射频辐射能而产生核磁共振。因此，用改变磁场强度的方法进行扫描，接收器就可以给出一系列的以磁场强度(实际上是以旋磁比)为特征的吸收信号。以磁场强度为横坐标，以吸收能量为纵坐标绘出的曲线就是核磁共振波谱图。其中横坐标就是定性分析所依据的参数，纵坐标对应于不同H0的出峰面积就是定量分析参数。 3.实验仪器 本次实验使用的是Bruker公司A V ANCE系列400MHz超导傅里叶变化核磁共振波谱仪。 4.仪器构造、组成 下图是A V ANCE 400MHz核磁共振波谱仪结构及组成。整个系统由机体、主机柜和控制台组成。控制台发出的电磁信号经主机柜转化为模拟信号，从而控制机体完成实验的过程；机体检测器采集的模拟信号经主机柜转为电信号，范围到控制台，保存为核磁波谱图。 机体由超导磁体、进样器、检测器等组成，超导磁体是核磁波谱仪的核心部件，用来产生仪器工作所需的磁场，为保持稳定，超导磁体的周围有36组线圈，用以补偿不均匀的的磁场。超导磁体的周围有液氮和液氦的冷却池，用来保持超导磁体所需的低温环境(液氮约每星期补充一次，液氦约半年补充一次)。该仪器配有60位自动进样器，可以安排序列实验。检测器由发射线圈和接收线圈组成，用以检测样品的核磁信号。

第三章 核磁共振1H-NMR

第三章
3.1 3.1.1 原子核的自旋
核磁共振谱
基本原理
核象电子一样，也有自旋现象，从而有自旋角动量。
旋进轨道 自旋轴
自旋的质子
H0
核的自旋角动量(P)是量子化的，不能任意取值， 可用自旋量子数(I)来描述。

h ? ? I ( I ? 1) 2?
产生共振信号。 ∴ 信号。
I＝0、1/2、1……
I = 0， P=0， 无自旋，不能产生自旋角动量，不会
只有当I ＞ O时，才能发生共振吸收，产生共振
I 的取值可用下面关系判断： 质量数（A）
奇 数 偶 数 偶 数 0
原子序数（Z）
奇数或偶数 奇 数
自旋量子数（I）
整 数
半整数 n + 1/2。n = 0,1,2,…

例如：
H
A （1） Z （1）
C
A （12） Z （6）
N
A （14） Z
（7）
奇 - 奇
偶 - 偶
偶 - 奇
I为半整数（1/2）
有共振吸收
I = 0
无
I为整数
有共振吸收
3.1.2 自旋核在外加磁场中的取向 取向数 = 2 I + 1 （在没有外电场时，自旋核的取向是任意的）。
H'
1
H'
H 核：
自旋取向数 = 2×1/2 + 1 = 2 一 致 H0 相 反
即：H核在外场有两个自旋方向相反的取向。

3.1.3 磁共振的产生
磁性核的自旋取向表明 它在外加磁场中的取向 它的某个特定能级状态（用 磁量子数ms表示）。取值为 –I … 0 … +I。
即：每一个取向都代表一个能级状态，有一个ms 。 如：1H核：∵ I＝1/2
γ H0 = ν 2π
γ— 磁旋比(物质的特征常数)
∴ ms为 －1/2 和 +1/2
高能态 H' ms = _ 1/2 外场 H' ms = + 1/2
E = hν
H0
E = hν= γ h H0 2π
低能态