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1、名师归纳总结 精品word资料 - - - - - - - - - - - - - - -学习必备欢迎下载第 八 章核 磁 共 振 波 谱 法一 教 学 内 容1. 核 磁 共 振 波 谱 法 的 概 念2. 核 磁 共 振 波 谱 法 的 基 本 原 理 （ 原 子 核 的 自 旋 和 磁 距 、 核 磁 共 振 的产 生 及 相 关 表 达 式 和 意 义 、 饱 和 与 驰 誉 ）3. 有 机 化 合 物 的 结 构 与 质 子 核 磁 共 振 波 谱 （ 化 学 位 移 、 自 旋 偶 合 与裂 分 、 一 级 图 谱 与 复 杂 图 谱 、 化 学 交 换 、 共 振 吸 收 强 度
2、 ）4. 有 机 化 合 物 的 结 构 与 质 子 核 磁 共 振 波 谱5. 核 磁 共 振 波 谱 仪6. 核 磁 共 振 波 谱 法 的 基 本 应 用二 重 点 与 难 点1 核 磁 共 振 产 生 的 条 件 及 基 本 原 理 、 表 达 式 的 意 义2 影 响 化 学 位 移 地 各 种 因 素3 自 旋 偶 合 、 裂 分 的 机 理4 一 级 图 谱 的 裂 分 规 律 及 应 用5 图 谱 解 析 及 结 构 分 析三 教 学 要 求1 较 牢 固 掌 握 核 磁 共 振 产 生 的 条 件 及 基 本 原 理2 较 深 入 离 解 化 学 位 移 地 概 念 、 产
3、生 原 因 、 表 达 式 及 影 响 因 素3 掌 握 某 些 常 见 基 团 的 质 子 化 学 位 移4 一 般 了 解 复 杂 图 谱 的 概 念 、 自 旋 体 系 的 分 类 及 复 杂 图 谱 的 简 化四 学 时 安 排3学 时 第 1 页，共 9 页 - - - - - - - - -名师归纳总结 精品word资料 - - - - - - - - - - - - - - -学习必备欢迎下载第 一 节核 磁 共 振 基 本 原 理 原 子 核 的 自 旋如 原 子 核 存 在 自 旋 ， 产 生 核 磁 矩 ：自 旋 角 动 量 ：hI I1 2gI I1核 磁 矩 I ： 自
4、 旋 量 子 数 ； h： 普 朗 克 常 数 ； 核 磁 子 b = eh / 2M c自 旋量 子 数（ I ）不 为 零 的 核 都 具 有 磁 矩 ，原 子 的 自 旋 情 况 可 以 用（ I ） 表 征 ：质 量 数原 子 序 数自 旋 量 子 数 I偶 数偶 数0偶 数奇 数1 ， 2 ， 3.奇 数奇 数 或 偶 数1/ 2 ； 3/ 2 ； 5 / 2讨 论 : 1 I= 0的 原 子 核O 1 6 ； C（ 12 ）； S（ 22 ） 等， 无 自旋 ， 没 有 磁 矩 ， 不 产 生 共 振 吸 收 ；2 I= 1或I 0 的 原 子 核I= 1： 2 H ， 14 NI
5、= 3/ 2 ：11 B ， 3 5 C l ， 79 B r ， 81 B rI= 5/ 2 ： 17 O ， 1 27 I 这 类 原 子 核 的 核 电 荷 分 布 可 看 作 一 个椭 圆 体 ， 电 荷 分 布 不 均 匀 ， 共 振 吸 收 复 杂 ， 研 究 应 用 较 少 ；3 1/ 2 的 原 子 核1 H ， 13 C ， 19 F， 31 P原 子 核 可 看 作 核 电 荷 均 匀 分 布 的 球 体 ， 并 象 陀 螺 一 样 自旋 ， 有 磁 矩 产 生 ， 是 核 磁 共 振 研 究 的 主 要 对 象 ， C ， H 也 是 有 机化 合 物 的 主 要 组 成
6、 元 素 ；二 、核 磁 共 振 现 象 自 旋 量 子 数I= 1 / 2 的 原 子 核 （ 氢 核 ）， 可 当作 电 荷 均 匀 分 布 的 球 体 ， 绕 自 旋 轴 转 动 时 ，产 生 磁 场 ，类 似 一 个 第 2 页，共 9 页 - - - - - - - - -名师归纳总结 精品word资料 - - - - - - - - - - - - - - -学习必备欢迎下载小 磁 铁 ；当 置 于 外 加 磁 场 H 0 中 时 ，相 对 于 外 磁 场 ，可 以 有（ 2 I+ 1 ） 种 取 向 ：氢 核 （ I= 1 / 2 ）， 两 种 取 向 （ 两 个 能 级 ）：
7、1 与 外 磁 场 平 行 ， 能 量 低 ， 磁 量 子 数 1/ 2 ; 2 与 外 磁 场 相 反 ， 能 量 高 ， 磁 量 子 数 1/ 2 ;两 种 取 向 不 完 全 与 外 磁 场 平 行 ，q 5 4 24 和12 5 3 6相 互作 用 ,产 生 进 动 拉 莫 进 动 进 动 频 率 n 0； 角 速 度w 0；w 0 = 2 p n 0=g H 0g磁 旋 比 ；H 0 外 磁 场 强 度 ；两 种 进 动 取 向 不 同 的 氢 核 之间 的 能 级 差 ： D E =m H 0（ m 磁 矩 ）二 、核 磁 共 振 条 件 在 外 磁 场 中 ， 原 子 核 能 级
8、 产 生 裂 分 ， 由 低能 级 向 高 能 级 跃 迁 ， 需 要 吸 收 能 量 ；能 级 量 子 化 ；射 频 振 荡 线 圈产 生 电 磁 波 ；对 于 氢 核 ， 能 级 差 ：DE =m H 0（ m 磁 矩 ）产 生 共 振 需 吸 收 的 能 量 ： DE = m H 0 = hn 0由 拉 莫 进 动 方 程 ： w 0 = 2 p n 0 = g H 0;共 振 条 件 ：n 0 = g H 0 / 2p 共 振 条 件 1 核 有 自 旋 磁 性 核 2 外 磁 场 , 能 级 裂 分 ; 3 照 射 频 率 与 外 磁 场 的 比 值 n 0 / H 0 =g / 2
9、 p 讨 论 : 共 振 条 件 ：n 0 =g H 0 / 2 p （ 1 ） 对 于 同 一 种 核 ， 磁 旋 比 g 为 定 值 ， H 0 变 ， 射 频 频 率 n 变 ；（ 2 ） 不 同 原 子 核 ， 磁 旋 比 g 不 同 ， 产 生 共 振 的 条 件 不 同 ， 需 要 的 磁 场 强 度 H 0 和 射 频 频 率 n 不 同 ；（ 3 ） 固 定 H 0 ， 改 变 n（ 扫 频 ） ， 不 同 原 子 核 在 不 同 频 率 处 第 3 页，共 9 页 - - - - - - - - -名师归纳总结 精品word资料 - - - - - - - - - - - -
10、 - - -学习必备欢迎下载发 生 共 振 （ 图 ）； 也 可 固 定n， 改 变H 0（ 扫 场 ）； 扫 场 方 式 应用 较 多 ；氢 核 （ 1 H ）：1.4 09 T共 振 频 率60M Hz2. 30 5 T共 振 频 率10 0 M Hz磁 场 强 度 H 0 的 单 位 ： 1 高 斯 （ GS ） = 1 0-4T （ 特 拉 斯 ） 讨 论 : 在 1 95 0 年 ，P r o ct o r 等 人 研 究 发 现 ：质 子 的 共 振 频 率 与 其 结构 （ 化 学 环 境 ） 有 关 ； 在 高 分 辨 率 下 ， 吸 收 峰 产 生 化 学 位 移 和 裂分
11、， 如 右 图 所 示 ；由 有 机 化 合 物 的 核 磁 共 振 图 ， 可 获 得 质 子 所 处 化 学 环 境 的信 息 ， 进 一 步 确 定 化 合 物 结 构 ；四 、 核 磁 共 振 波 谱 仪1 永 久 磁 铁 ： 提 供 外 磁 场 ， 要 求 稳 定 性 好 ， 均 匀 ， 不 均 匀 性 小于 六 千 万 分 之 一 ；扫 场 线 圈 ；2 射 频 振 荡 器 ：线 圈 垂 直 于 外 磁场 ， 发 射 一 定 频 率 的 电 磁 辐 射 信 号 ； 60M Hz 或 1 00M Hz ；3 射 频 信 号 接 受 器 （ 检 测 器 ）： 当 质 子 的 进 动 频
12、 率 与 辐 射 频 率相 匹 配 时 ，发 生 能 级 跃 迁 ，吸 收 能 量 ，在 感 应 线 圈 中 产 生 毫 伏 级信 号 ；4 样 品 管 ：外 径 5m m 的 玻 璃 管 , 测 量 过 程 中 旋 转 , 磁 场 作 用 均 匀 ；第 二 节核 磁 共 振 与 化 学 位 移一 、 核 磁 共 振 与 化 学 位 移理 想 化 的 、裸 露 的 氢 核 ；满 足 共 振 条 件 ：n 0= g H 0 / 2 p 产 生 单 一 的 吸 收 峰 ；实 际 上 ，氢 核 受 周 围 不 断 运 动 着 的 电 子 影 响 ；在 外 磁 场 作用 下 ，运 动 着 的 电 子
13、产 生 相 对 于 外 磁 场 方 向 的 感 应 磁 场 ，起 到 屏蔽作用，使氢核实际受到的外磁场作用减小：H = （ 1 - s ） H 0s ： 屏 蔽 常 数 ； s 越 大 ， 屏 蔽 效 应 越 大 ； 第 4 页，共 9 页 - - - - - - - - -名师归纳总结 精品word资料 - - - - - - - - - - - - - - -学习必备欢迎下载n 0 = g / 2 p （ 1 - s ） H 0由 于 屏 蔽 作 用 的 存 在 ， 氢 核 产生 共 振 需 要 更 大 的 外 磁 场 强 度 （ 相 对 于 裸 露 的 氢 核 ）， 来 抵 消 屏蔽 影
14、 响 ；化 学 位 移 ：n 0 = g / 2 p （ 1 -s） H 0由 于 屏 蔽 作 用 的 存 在 ，氢 核 产 生 共 振 需 要 更 大 的 外 磁 场 强 度（ 相对 于 裸 露 的 氢 核 ）， 来 抵 消 屏 蔽 影 响 ； 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 表 示 方 法1 位 移 的 标 准没 有 完 全 裸 露 的 氢 核 ， 没 有 绝 对 的 标 准 ； 相对 标 准 ： 四 甲 基 硅 烷Si C H 3 4（ TMS ）（ 内 标
