第六章核磁共振波譜法

1、第6章 核磁共振波譜法 (NMR)Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy第一節(jié) 概述一、什么是NMR NMR的研究對象磁性核與電磁波的相互作用磁性核在磁場中磁性核：109種元素所有的核均帶電荷，有些核具有角動量，即其電荷可以繞自旋軸自轉(zhuǎn)(似帶電的陀螺)磁棒在磁場中圖示：磁性核在外加磁場中的行為圖1: (1)無外加磁場時，樣品中的磁性核任意取向。(2)放入磁場中，核的磁角動量取向統(tǒng)一，與磁場方向平行或反平行圖2: (1)無外加磁場時，磁性核的能量相等。(2)放入磁場中，有與磁場平行（低能量）和反平行（高能量）兩種，出現(xiàn)能量差E=h。用能量等于E的電磁波照射

2、磁場中的磁性核，則低能級上的某些核會被激發(fā)到高能級上去(或核自旋由與磁場平行方向轉(zhuǎn)為反平行)，同時高能級上的某些核會放出能量返回低能級，產(chǎn)生能級間的能量轉(zhuǎn)移，此即共振。NMR利用磁場中的磁性原子核吸收電磁波時產(chǎn)生的能級分裂與共振現(xiàn)象。NSNSSNNS電磁波與不同種類核的作用NSNSNSSNSNNS不不同同頻頻率率頻率頻率強強度度二、NMR發(fā)展簡史p1924年P(guān)auli W.假設(shè)特定的原子核具有自旋和磁矩，放入磁場中會產(chǎn)生能級分裂p 1952年Standford大學的Bloch和Harvard大學的Purcell獨立證實了上述假設(shè)。獲Nobel Prizep 1953年，第一臺NMR儀器FT-N

3、Mp 1971年，Jeener首次提出二維核磁共振；p 19751976年間R.Ernst從理論和實踐兩方面對2D NMR進行了深入的研究，獲1991年Nobel Prizep 2002年K. Wthrich發(fā)明了利用核磁共振技術(shù)測定溶液中生物大分子三維結(jié)構(gòu)的方法,獲2002年Nobel Prize1944: I. Rabi1952: F. Bloch 1952：E.M. Purcell1955: W.E. Lamb 1955：P. Kusch1964: C.H. Townes1966: A. Kastler1977: J.H. Van Vleck 對對NMR作過貢獻的作過貢獻的15位位Nob

4、el獎得主獎得主1981: N. Bloembergen1983: H. Taube1989: N.F. Ramsey1991: R.R. Ernst2002: Kurt Wthrich14. 2003：Paul Lauterbur15. 2003：Peter Mansfield三、設(shè)計NMR儀器的關(guān)鍵考慮a) NMR產(chǎn)生的外因：外加磁場b) NMR信號產(chǎn)生的內(nèi)因：樣品是否吸收，由核的種類決定c) 樣品的吸收頻率范圍：無線電電磁波d) NMR譜記錄：吸收峰頻率(化學位移）與峰強度的關(guān)系300M核磁600M核磁第二節(jié) 核磁共振理論基礎(chǔ)一、 核磁共振的產(chǎn)生1、 磁性核和非磁性核自旋角動量與磁矩磁矩

5、 原子核荷正電，當其繞軸旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生原子核荷正電，當其繞軸旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生電流，周圍形成磁場，使得原子核存在磁電流，周圍形成磁場，使得原子核存在磁距距。磁距磁距與自旋角動量與自旋角動量 P P成正比，比例成正比，比例常數(shù)為常數(shù)為 ： = = P P 稱為磁旋比，是原子核的重要屬性（稱為磁旋比，是原子核的重要屬性（見見下頁圖下頁圖）。）。但是，不是所有的原子核都有磁性。但是，不是所有的原子核都有磁性。自旋量子數(shù)為 1/2 的常用核的 NMR 性質(zhì)同位素核磁旋比(radius T-1s-1)天然豐度(%)相對靈敏度1H2.6810899.981.0013C6.731071.110.01615N-2.710

6、70.3719F2.52108100.000.8331P1.08108100.000.066經(jīng)驗規(guī)律：（1） 原子核的總核自旋角動量P為零，此類核無NMR信號。如4He, 12C, 16O，質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)相等。（2）自旋角動量P P不為零，稱為磁性核： I 0 I 0的核為磁性核，可以產(chǎn)生NMR信號。 I = 0的核為非磁性核，無NMR信號。1)I(I2hP自旋角動量P P是量子化的，可用自旋量子數(shù)I表示。I為整數(shù)、半整數(shù)或零。原子核組成(質(zhì)子數(shù)p與中子數(shù)n)與自旋量子數(shù)I的經(jīng)驗規(guī)則：pp與n同為偶數(shù)，I = 0。如 12C, 16O, 32S等。pp + n =奇數(shù)，I =半整數(shù)(1/2,

7、3/2等)。p 如 1H, 13C, 15N, 17O, 31P等。pp與n同為奇數(shù)，I =整數(shù)。如2H, 6Li等。 I 0的核為磁性核，可以產(chǎn)生NMR信號。 I = 0的核為非磁性核，無NMR信號。I=1/2的原子核，其電荷均勻分布于原子核表面，這樣的原子核不具有四極矩，其核磁共振的譜線窄，最宜于核磁共振檢測。自旋量子數(shù)與原子核的質(zhì)量數(shù)及質(zhì)子數(shù)關(guān)系原子序數(shù) Z質(zhì)量數(shù) A自旋量子數(shù) I例奇、偶奇半整數(shù)I=1/2 1H; 13C; 15N;19F; 31P; 77Se 等I=3/2 7Li; 9Be;11B; 33S; 35Cl; 37Cl等I=5/2 17O; 25Mg;27Al; 55Mn

8、 等奇偶整數(shù)I=1 2H; 6Li; 14N 等I=2 58CoI=3 10B偶偶零12C; 16O; 32S 等2 2、核磁共振的頻率、核磁共振的頻率磁距磁距與磁場與磁場B B0 0的相互作用能的相互作用能 E E 為為E = - E = - B B0 0 = = P PB B0 0原子核間進行能級躍遷的能量為原子核間進行能級躍遷的能量為00212122BhmBhEEE（選律（選律 m = m = 1 1） = B0 0 /2 自旋量子數(shù)為1/2的核核磁矩與能級的關(guān)系 (a)地球重力場中陀螺的進動 (b)磁場中磁性核的進動核的進動圓頻率： = 2 = B B0核磁共振的產(chǎn)生靜磁場中，磁性核存

9、在不同能級。用一特定頻率的電磁波(能量等于E)照射樣品，核會吸收電磁波進行能級間的躍遷，此即核磁共振。 E =h = (h/2) B0 = B0 /2核磁共振的基本方程式核磁共振的基本方程式討論：（1）磁場固定時，不同頻率的電磁波可使不同的核(不同)產(chǎn)生共振；（2）同樣的核(一定)，改變磁場時，吸收頻率不同。不同核的NMRB0 = 2.35T核天然同位素存在比(%)E (J) (MHz)1H99.986.6 x 10-2610013C1.1*1.7 x 10-262519F1006.2 x 10-269431P1002.7 x 10-2640.514N99.630.5 x 10-26715N0

10、.37*0.6 x 10-261017O0.037*0.9 x 10-2613.5*天然豐度越低，測定越困難。B0 = 2.35T（特士拉）： = 25MHz時，13C共振；分別為100MHz、94MHz、40.5MHz時，可分別觀測1H, 19F, 31P核的吸收。磁性核的共振頻率與外加磁場成比例： B B03、 馳豫過程 Relaxation Process 熱平衡時各能級上核的數(shù)目服從Boltzmann分布N / N= exp(- E / kT) E =h = h B0 /2N / N = exp(-h B0 /2kT)N ：高能級的原子核數(shù)N ：低能級的原子核數(shù)k：Boltzmann常

11、數(shù)，1.3810-23JK-1若1 1H H 核，B0 = 4.39T, 20C時，則：N / N = exp-(2.681086.6310-344.39) / (21.3810-23293) = 0.999967對于106個高能級的核，低能級核的數(shù)目： N = 106/ 0.999967 = 1,000,033(a)核在態(tài)與態(tài)間達到熱平衡的狀態(tài)。(b)比(a)處于高熱能的狀態(tài)，不再有熱平衡(c)兩能級間原子核數(shù)目相等的飽和狀態(tài)，在馳豫之前不再有凈能量吸收馳豫過程：飽和狀態(tài)時觀測不到NMR信號。要觀測到凈能量吸收，必須有核從態(tài)返回態(tài)，此即馳豫過程。即必須保持上圖的(a)或(b)狀態(tài)。 自旋-晶

12、格馳豫(spin-lattice relaxation)：高能級核返回低能級時失去能量，該能量被周圍分子吸收轉(zhuǎn)變成熱運動，稱自旋-晶格馳豫。晶格既可以是結(jié)晶晶格，也可以是溶液中待測分子的溶劑分子群。自旋-晶格馳豫反映體系與環(huán)境的能量交換。自旋-晶格馳豫速度服從一級反應(yīng)速率方程，自旋-晶格馳豫的時間用T1表示。 自旋-自旋馳豫(spin-spin relaxation)：樣品分子核之間的相互作用。高能態(tài)的核把能量傳給低能態(tài)而自己回到基態(tài)。這種弛豫不改變高、低能級上核的數(shù)目，但任一選定核在高能級上的停留時間(壽命)改變。自旋-自旋馳豫的時間用T2表示。馳豫的兩種方式：4、NMR信號的靈敏度N /

13、N = exp( E / kT) = exp(h B0 /2kT)由于 E / kT很小， N / N 1+ E / kT = 1+h B0 /2kT N B0，即：低能級核的數(shù)目與磁場強度呈線性關(guān)系，NMR信號的強弱隨磁場強度成比例增加53年第一臺儀器：B0 =0.7T，1H共振于30MHz93年前后，用于NMR的超導磁體場強達17.5T，1H共振于750MHz化學系200MHz； 300MHz； 600MHz；生物系500MHzNMRNMR能檢測的原子能檢測的原子思考題 目前核磁共振儀器主要用于研究氫譜。按照公式： = B0 /2所有化合物的氫譜都是一樣的，怎么能用于研究物質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)？二

14、、 核磁共振參數(shù) 1、 化學位移 chemical shift核磁共振條件: = B0 /2。依此公式，只有單個質(zhì)子峰未考慮核外電子云的影響。實際上質(zhì)子受到屏蔽作用氫核實際所受的磁場為：B0 = (1-) B0 = B0/ 2 = (1-) B0/ 2 ：屏蔽常數(shù)即：1H核所處的化學環(huán)境不同，不同，也不同。特定質(zhì)子的吸收位置與標準質(zhì)子的吸收位置之差，稱為該質(zhì)子的化學位移化學位移，用(ppm)表示。乙醇的氫譜)ppm(106標標樣乙醇的氫譜1H-NMR： TMS13C-NMR： TMS14N, 15N-NMR： 液NH317O-NMR： H2O19F-NMR： CFCl331P-NMR： 85%

15、H3PO4SiCH3CH3H3CCH3NMR標準物質(zhì)的選擇標準禿核(無屏蔽作用)或電子云密度非常大的核(屏蔽作用非常大， = 0)，例如：TMS 四甲基硅烷TMS的優(yōu)點優(yōu)點1）單峰：TMS中所有質(zhì)子等同，只有一個吸收峰2）TMS的屏蔽系數(shù)幾乎比所有其他物質(zhì)的都大(電子云密度大)， 處在高場位置，化學位移定為零，則其他化合物H核的共振頻率都 在左側(cè)3）一個分子中有12個等價H和4個等價C，故加入低含量如1-5% v/v 的TMS可得到足夠強的尖峰。4）TMS穩(wěn)定，在大多數(shù)有機液體中的溶解性好，沸點低(b.p. = 27C)，蒸汽壓高，可揮發(fā)除去，便于回收樣品。5）TMS不溶于水，對于水溶液，有D

16、DS和TSP-d4等鈉鹽替代 品。它們的甲基H在幾乎與TMS相同的位置出峰，亞甲基H 出一系列小峰，市售亞甲基H均為氘代產(chǎn)品。思考題 采用高分辨的核磁共振譜儀獲得的光譜發(fā)生譜線分裂現(xiàn)象，為什么？2、自旋-自旋耦合spin-spin coupling核自旋通過成鍵電子與附近相鄰磁性核自旋間的相互作用所引起的NMR譜線分裂現(xiàn)象。以下列分子結(jié)構(gòu)單元為例分析譜線裂分現(xiàn)象： CCHHHHHCH2對CH3的影響B(tài)0(2)(3)(1)(4)Field directionPossible spin orientations of methylene proton自旋同時相反， CH3三重峰右邊的第一個峰。(1

17、) (4) 自旋同時相同， CH3三重峰左邊的第一個峰。(2) (3) 自旋相反，影響抵消。中間峰裂分為3， 峰面積比1:2:1。CH3對CH2的影響B(tài)0可能的組合方式: 23=8種中間6組為兩組等同的磁效應(yīng)裂分為4峰面積比為1:3:3:1相鄰原子上的質(zhì)子數(shù)以n表示，則簡單氫譜NMR譜線的裂分數(shù)為n+1。譜線分裂數(shù)的譜線分裂數(shù)的n+1n+1規(guī)則規(guī)則: :(a+b)n展開式的各項系數(shù)n n二項式展開系數(shù)二項式展開系數(shù)峰型峰型111 2 13 3 11 4 6 4 11 5 10 10 5 1012345單峰單峰雙峰雙峰三重峰三重峰四重峰四重峰五重峰五重峰六重峰六重峰思考題 為什么TMS（ 四甲基

18、硅烷）只有一個峰？SiCH3CH3H3CCH33 3、耦合常數(shù)、耦合常數(shù)J J (coupling constant)譜線裂分產(chǎn)生的裂距，反映兩個核之間的作用力強弱，單位Hz。與兩核之間相隔的化學鍵數(shù)目關(guān)系很大：nJ：n化學鍵的個數(shù)。同碳上的氫，無耦合。不同種磁性核時，有耦合。相鄰碳上的氫。如HA-CH2-CH2-HB, HA與HB的耦合。相隔4個化學鍵，耦合作用很弱。2J:3J:4J:4、峰面積反映某種原子核的定量信息。反映某種原子核的定量信息。各峰組的面積之比各峰組的面積之比反映了各官能團的反映了各官能團的氫原子數(shù)之比氫原子數(shù)之比5、弛豫時間與核在分子中所處的環(huán)境有關(guān)，因此可與核在分子中所

19、處的環(huán)境有關(guān)，因此可以表征分子大小、分子與溶劑的作用、分子以表征分子大小、分子與溶劑的作用、分子運動的各向異性等。運動的各向異性等。自旋自旋- -晶格馳豫時間晶格馳豫時間( (T1) )：高能級核返回低能級時失去能量，該能量被高能級核返回低能級時失去能量，該能量被周圍分子吸收轉(zhuǎn)變成熱運動，稱自旋周圍分子吸收轉(zhuǎn)變成熱運動，稱自旋- -晶格馳豫。晶格馳豫。晶格既可以是結(jié)晶晶格，也可以是溶液中待測分子晶格既可以是結(jié)晶晶格，也可以是溶液中待測分子的溶劑分子群。自旋的溶劑分子群。自旋- -晶格馳豫反映體系與環(huán)境的晶格馳豫反映體系與環(huán)境的能量交換。自旋能量交換。自旋- -晶格馳豫速度服從一級反應(yīng)速率晶格馳

20、豫速度服從一級反應(yīng)速率方程，自旋方程，自旋- -晶格馳豫的時間用晶格馳豫的時間用T T1 1表示。表示。三、影響化學位移的因素和紅外光譜需要記憶一些官能團特征和紅外光譜需要記憶一些官能團特征吸收頻率一樣，核磁共振波譜圖譜解析的吸收頻率一樣，核磁共振波譜圖譜解析的關(guān)鍵是要首先記住不同類型的質(zhì)子的化學關(guān)鍵是要首先記住不同類型的質(zhì)子的化學位移。位移。例如：例如：CH3CH30.90.9左右左右CH2CH21.21.2左右左右PhHPhH7-87-8之間之間1.常見官能團的氫譜A) CH30.9 ppm (飽和)在高場出峰，峰強，易于辨認0.8 1.2; 2.12.6; 2.2 3.2; 2.0 2.

21、7; 3.2 4.0 1H(CH3)(1)烷基：02 ppm (烷烴)CH3HCOCH3OCH3CCH3CH3NB) CH2CH2CH3H3CCH2ORH3CCH2HCH3CO 1H(CH2)1.17 2.473.40C) CH一般比CH2的值大0.3ppmCH2YX(2)烯：HaCHbCXHc一般1Hc最大。(3)苯環(huán)：無取代基時，47 ppm (6.5 ppm左右較普遍 )1H=7.3 ppm, 單峰A) 單取代a.烴基單取代HCCHRCH3HCCCRCH2一組峰，分辨不開OHORNH2NHRNRRb.使苯環(huán)活化的鄰對位單取代鄰對位質(zhì)子受屏蔽作用，在高場，分辨不開間位質(zhì)子在低場，三重峰c.

22、間位定向基團的單取代CHOCORCOORCOOHCONHRNO2N NSO3HAr苯環(huán)電子云密度降低，鄰位質(zhì)子受影響大Jab：7 10 Hz ； Jac：2 3 Hz ；Jad：0 1 Hz HaHbHdHc鄰位質(zhì)子受去屏作用，大，粗略呈雙峰；其它質(zhì)子位移不大。B) 二取代a.對位二取代最具特色，兩對3J耦合四重峰，左右對稱NH2NO2AABBHA = 7.27-0.8+0.3 = 6.77HB = 7.27+1.0-0.15 = 8.12o-NO2:1.0; m-NO2: 0.3o-NH2: 0.8; m-NH2: 0.15b.鄰位二取代相同取代基時，譜圖左右對稱不同取代基時，譜圖復(fù)雜c.間

23、位二取代譜圖復(fù)雜。中間質(zhì)子顯示粗略單峰。*1、取代基的電負性屏蔽作用電子云密度電負性化學位移與CH3連接基團的電負性對其質(zhì)子化學位移的影響 化合物 (CH3) (CH3)4-Si, TMS 0.0 定義 (CH3)3-Si(CD2)2CO2-Na+, TSP-d4 0 CH3I 2.2 CH3Br 2.6 CH3Cl 3.1 CH3F 4.3 CH3NO2 4.3 CH2Cl2 5.5 CHCl3 7.30.511.522.533.544.522.533.544.5Electronegativity of XCH3-FCH3-OCH3-NCH3-CCHCH3 3XX的質(zhì)子位移的質(zhì)子位移2、相連

24、碳原子的S-P雜化 CH3-CH3 CH2=CH2 CHCH 0.9 5.8 2.9酸度順序 (3) (2) (1)C雜化形式 SP3 SP2 SP屏蔽作用減弱屏蔽作用減弱3、環(huán)狀體系的環(huán)電流效應(yīng)以苯環(huán)為例以苯環(huán)為例 （環(huán)外（環(huán)外H與磁場同向）與磁場同向）環(huán)外氫: 順磁效應(yīng),去屏蔽 環(huán)內(nèi)側(cè)氫: 逆磁效應(yīng),屏蔽HCH3CH3CH2H2CH2CCH2CH2 7.3 2.3 2.0 -1.0電子數(shù)滿足4n+2的環(huán)狀多烯=9.3=-3.0甲基1H, =-4.2B.烯烴的各向異性HROHOHROOHR2NO=9.7 =10.0 =8.0 =7.8 雙鍵C上的氫：去屏蔽作用，值高于飽和C雙鍵平面上下方：逆

25、磁效應(yīng)，屏蔽作用C.炔烴的各向異性叁鍵C上的氫受屏蔽作用NMR解析舉例1) C5H10O2（1 1）H H數(shù)目數(shù)目 6 6：4 4：4 4：6 = 36 = 3：2 2：2 2：3 3（2 2）不飽和度）不飽和度=1 =1 有一個雙鍵有一個雙鍵（3 3） =3.6=3.6處為單峰處為單峰O O可能的結(jié)構(gòu)可能的結(jié)構(gòu)CHCH3 3OCOC =0.9=0.9處三重峰為是典型的處三重峰為是典型的CHCH2 2CHCH3 3峰峰 =2.2=2.2處三重峰為羰基相鄰的處三重峰為羰基相鄰的CHCH2 2的兩個質(zhì)子的兩個質(zhì)子另一個另一個CHCH2 2在在 =1.7=1.7處產(chǎn)生處產(chǎn)生1212個峰（個峰（4 4

26、 3 3），但儀），但儀器分辨率不夠，只看到器分辨率不夠，只看到6 6個峰。個峰?？赡艿慕Y(jié)構(gòu)可能的結(jié)構(gòu) O O CH CH3 3O CCHO CCH2 2CHCH2 2CHCH3 3簡化圖譜的方法簡化圖譜的方法去耦去耦為使譜圖簡化，除去相鄰核間的耦合作用的方法。醋酸異丙酯的1H-NMR(100MHz)。雙重照射去耦的譜圖變化實例。(a)常法測定的譜圖。(b)照射最右端的兩個甲基質(zhì)子去其耦合作用 (c)去次甲基質(zhì)子的耦合作用用兩個電磁波發(fā)生器，掃描第一個發(fā)生器，（A核的共振頻率1 ），用2的強電磁波照射，使B核共振達到飽和。雙重照射法除去B核對A核的影響。雙照射方法雙照射方法第三節(jié) 核磁共振波譜

27、儀一、NMR儀器的基本構(gòu)成外加磁場探頭高頻電磁波發(fā)生器及接受器數(shù)據(jù)處理及記錄1、 NMR用磁鐵強弱：磁場強度B B0，單位：T習慣用氫核的共振頻率來表示。如100M的儀器，B0=2.35T。永久磁鐵永久磁鐵permanent magnetpermanent magnetB B0 2.1T，簡單、經(jīng)濟耐用。重量輕(如60MHz，350kg)。電磁鐵電磁鐵 electromagnetelectromagnetB B0 2.35T(100MHz以下)。需強大電流產(chǎn)生磁場(60MHz時3.5kW)，并需水冷保持溫度恒定以使磁場強度穩(wěn)定。較重，且耗電量大。超導磁鐵超導磁鐵 superconductive

28、 magnetsuperconductive magnet利用鈮鈦合金在液氦中(溫度4K)的超導性質(zhì)。只要不破壞超導狀態(tài)，及時補充液氦，則磁場強度不變。液氮液氮液氦液氦超超導導線線圈圈磁場強度與靈敏度、分辨率的關(guān)系磁場強度與靈敏度、分辨率的關(guān)系 磁場強度越強，低能級上核的數(shù)目越多， 靈敏度越高100 MHz時，N比N多17200 MHz時，N比N多33300 MHz時，N比N多50 磁場的均一性越好，分辨率越高 磁場越強，以頻率表示的化學位移越大， 分辨率越高（1）連續(xù)波NMR儀器(CW-NMR)核磁共振條件： = B0 /2 掃頻方式(frequency sweep)：固定B0，掃描電磁波頻

29、率 掃場方式(field sweep)：固定，掃描磁場強度B0CW-NMR儀器的不足：連續(xù)變化一個參數(shù)使不同基團的核依次滿足共振條件任一瞬間只有一種原子核處于共振狀態(tài)，其它核處于等待狀態(tài)結(jié)果： 樣品利用率低，靈敏度低，分辨率低2 2、電磁波發(fā)生器、電磁波發(fā)生器（2） FT-NMR特點：特點：磁場強；強而短的脈沖(高頻脈沖)在這一脈沖下，所有的核都發(fā)生共振。脈沖停止后，這些核都產(chǎn)生相應(yīng)的核磁共振信號。這些信號含多種頻率，總信號是多種頻率信號的疊加，這些信號以時間為變量，也是隨時間衰減的。因此，信號是時間的函數(shù)(時域譜)，通過FT轉(zhuǎn)換變?yōu)轭l域譜。dtetfFti)(21)(環(huán)己烯的13C譜脈沖FT

30、-NMR的優(yōu)點3. 通過增加重復(fù)累積測量次數(shù)使樣品測量信號平均化， 降低噪聲，可提高S/N比。故FT-NMR與連續(xù)波儀器 相比靈敏度高，樣品用量少，測定時間短。1.在脈沖作用下，該同位素的所有核同時共振2. 脈沖時間短(為微秒級，脈沖間隔為幾秒)， 在樣品進行累積測量時較連續(xù)波儀器節(jié)省時間。 一般1H-NMR測量累加10-20次，需時1分左右； 13C-NMR測量需時數(shù)分。3、探頭圓柱形，圓柱形， 在磁體中心，放樣品管在磁體中心，放樣品管作用：作用：發(fā)射脈沖電磁波發(fā)射脈沖電磁波檢測核磁共振信號檢測核磁共振信號產(chǎn)生固定頻率的探頭：產(chǎn)生固定頻率的探頭：雙核探頭：雙核探頭：1H， 13C四核探頭：四

31、核探頭： 1H，31P，13C，15N頻率連續(xù)可調(diào)探頭：頻率連續(xù)可調(diào)探頭： 如如3131P P到到1515N N4、 樣品處理技術(shù)1.粘度不高的液態(tài)：2-15%的溶液2.NMR溶劑不應(yīng)含氫，可用鹵化或氘代溶劑， 如CDCl3, C6D6等。二、二維核磁共振二、二維核磁共振 （2-D NMR2-D NMR）改變不同t，施加兩次脈沖電磁波，重復(fù)測定，得到兩個頻率變量或化學位移變量的二維譜圖。在這種2D圖譜中，兩種自旋-自旋偶合（弛豫時間）不同的核顯示不同的圖譜特征。1、同核位移相關(guān)譜（COSY）2、異核位移相關(guān)譜（H，C-COSY）3、總相關(guān)譜（TOCSY）4、其他2D譜同核位移相關(guān)譜（COSY）三、核磁成像三、核磁成像四、固體核磁四、固體核磁如果按照通常的作圖方法，用固態(tài)樣品作圖會如果按照通常的作圖方法，用固態(tài)樣品作圖會得到很寬的譜線，得不到什么信息。產(chǎn)生這種現(xiàn)象主得到很寬的譜線，得不到什么信息。產(chǎn)生這種現(xiàn)象主要有兩個原因：要有兩個原因：第一是自旋核之間的偶極第一是自旋核之間的偶極- -偶極相互作用；偶極相互作用；第二是化學位移的各向異性。第二是化學位移的各向異性。這兩個原因都和分子在磁場中的取向有關(guān)。在液體試這兩個原因都和分子在磁場中的取向有關(guān)。在液體試樣中，分子在不斷地翻滾，因此以上兩種作用