核磁共振培训精选课件.ppt

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1、关于核磁共振培训第一页，本课件共有33页n 适用范围适用范围n 核磁共振原理核磁共振原理n 仪器组成仪器组成第一章第一章 仪器介绍仪器介绍 第二页，本课件共有33页vNMRNMR是研究原子核对射频辐射的吸收，它是对各种有机和无机是研究原子核对射频辐射的吸收，它是对各种有机和无机物的成分、结构进行定性分析的最强有力的工具之一，有时物的成分、结构进行定性分析的最强有力的工具之一，有时亦可进行定量分析。亦可进行定量分析。v仪器配备仪器配备ATMAATMA功能功能BBFOBBFO探头（带有自动调谐功能，可在无人探头（带有自动调谐功能，可在无人干预状态下进行多种核的干预状态下进行多种核的NMRNMR实验

2、）。实验）。v可测试液体样品或能溶于氘代试剂的固体样品。可测试液体样品或能溶于氘代试剂的固体样品。v测试范围测试范围1 1H H109109AgAg。v1 1H H、1313C C、DEPTDEPT、H-H COSYH-H COSY、HSQCHSQC、HMBCHMBC等等等等适应范围适应范围第三页，本课件共有33页原理原理n在强磁场中，原子核发生振动能级分裂在强磁场中，原子核发生振动能级分裂n当吸收外来电磁辐射时，将发生核振动能级的跃迁当吸收外来电磁辐射时，将发生核振动能级的跃迁-产生所谓产生所谓NMRNMR现象。现象。B0MB0MRF 脉冲脉冲接收器接收器ReceiverS(t)FTS(w

3、w)核磁共振谱图核磁共振谱图核磁共振谱图核磁共振谱图第四页，本课件共有33页原理原理(1)I=01)I=0的的原原子子核核1616O O、1212C C、2222S S等等 ，无无自自旋旋，没没有有磁磁矩矩，不不产产生生共振吸收共振吸收(2)I=1(2)I=1或或I0I0的原子核的原子核 I=1 I=1：2 2H,H,1414N N I=3/2:I=3/2:1111B,B,3535Cl,Cl,7979Br,Br,8181BrBr I=5/2 I=5/2：1717O,O,127127I I这这类类原原子子核核的的核核电电荷荷分分布布可可看看作作一一个个椭椭圆圆体体，电电荷荷分分布布不不均均匀匀，

4、共共振振吸收复杂，研究应用较少；吸收复杂，研究应用较少；(3)(3)1/21/2的原子核的原子核 1 1H H，1313C C，1919F F，3131P 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。矩产生，是核磁共振研究的主要对象。第五页，本课件共有33页液氮：-196，保持液氦温度，减少液氦损失。液氦：-269，提供超低温环境。探头：射频发射线圈，射频接受线圈组成。正向探头：高频接收线圈在外（通常指1H核）低频接受线圈在内。反向探头：低频接受线圈在外，高频接收线圈在内，主要用于反向实验。

5、仪器组成仪器组成超导磁体：铌钛或铌锡合金等超导材料制备的超导线圈；在低温4K，处于超导状态;开始时，大电流一次性励磁后，闭合线圈，产生稳定的磁场，长年保持不变。第六页，本课件共有33页n 送样要求送样要求n 样品准备样品准备n 锁场匀场的作用锁场匀场的作用n NMRNMR常用实验常用实验n 谱图分析技巧谱图分析技巧第二章第二章 实验流程实验流程 第七页，本课件共有33页送样要求送样要求课题号研究室送样人送样日期：样品名称溶剂CDCl3DMSOD2OAcetone其他测试项目1H13CDEPTH-H COSYHSQC定量碳谱锡谱其他样品信息特别声明样品返回：否 是填写要求：填写要求：1-2.1-

6、2.各项填写清晰方便查找统计。各项填写清晰方便查找统计。3-4.3-4.注明所用溶剂和需要测试的项目，必要时与分析人员沟通。注明所用溶剂和需要测试的项目，必要时与分析人员沟通。5.5.信息要详细（包括原料、溶剂、添加剂、预期产物等），最好能与分析人员沟通。信息要详细（包括原料、溶剂、添加剂、预期产物等），最好能与分析人员沟通。3 34 45 56 61 12 2第八页，本课件共有33页样品准备样品准备v样品量样品量一般对于一般对于1 1HNMRHNMR来说需要的量比较小，大概来说需要的量比较小，大概10mg10mg左右就可以左右就可以了，对于二维谱和碳谱浓度要比较大，最好了，对于二维谱和碳谱浓

7、度要比较大，最好50mg50mg。v溶剂量溶剂量一般样品的溶剂量为一般样品的溶剂量为0.6ml0.6ml，大概在核磁管中的高度为，大概在核磁管中的高度为4cm4cm左右。溶剂量太小了会影响匀场，进而影响实验的速度，左右。溶剂量太小了会影响匀场，进而影响实验的速度，和谱图的效果。溶剂量太大了嘛，那就太浪费了。和谱图的效果。溶剂量太大了嘛，那就太浪费了。第九页，本课件共有33页样品准备样品准备v核磁管核磁管首先尽量选用优质核磁管，还有就是最好不要在核磁管上首先尽量选用优质核磁管，还有就是最好不要在核磁管上乱贴标签，这会导致核磁管轴向的不均衡，在样品旋转的乱贴标签，这会导致核磁管轴向的不均衡，在样品

8、旋转的时候影响分辨率，还有可能打碎核磁管造成重大损失。时候影响分辨率，还有可能打碎核磁管造成重大损失。v化学位移标准化学位移标准在溶液中加入少量（一般不超过在溶液中加入少量（一般不超过0.10.1）四甲基硅烷）四甲基硅烷(TMS)(TMS)，规定其位移常数，规定其位移常数 TMSTMS=0=0。第十页，本课件共有33页样品准备样品准备v溶剂的选择溶剂的选择原则：样品易溶解，溶剂峰和样品峰没有重叠，粘度原则：样品易溶解，溶剂峰和样品峰没有重叠，粘度低，并且价格便宜。大家在选择的时候主要是样品的低，并且价格便宜。大家在选择的时候主要是样品的溶解性问题。溶解性问题。v常用的氘代试剂常用的氘代试剂氘代

9、氯仿、氘代氘代氯仿、氘代DMSODMSO、氘代丙酮、重水、氘代苯、氘代、氘代丙酮、重水、氘代苯、氘代DMFDMF氘代甲醇等。氘代甲醇等。第十一页，本课件共有33页锁场匀场锁场匀场v氘代试剂的作用氘代试剂的作用试剂用氘代替氢是为了避免在氢谱上出现很强的溶剂峰，同时也为试剂用氘代替氢是为了避免在氢谱上出现很强的溶剂峰，同时也为锁场提供了条件。锁场提供了条件。v锁场锁场现在的磁体都是超导的，磁体不会绝对的稳定，可能会出现微小的现在的磁体都是超导的，磁体不会绝对的稳定，可能会出现微小的变化，这种变化有时候对实验的影响是非常大的。因此现在的超导变化，这种变化有时候对实验的影响是非常大的。因此现在的超导核

10、磁的谱仪上都有锁场的氘通道。通过对氘信号的检测，判断磁场核磁的谱仪上都有锁场的氘通道。通过对氘信号的检测，判断磁场的变化，通过微小的附加电流来补偿磁场的变化。的变化，通过微小的附加电流来补偿磁场的变化。第十二页，本课件共有33页锁场匀场锁场匀场v匀场匀场通过通过“匀场匀场”来解决磁场在一定的空间范围内的不均匀性来解决磁场在一定的空间范围内的不均匀性(相同的原子核在不同的空间位置会感受到不同的磁场强度相同的原子核在不同的空间位置会感受到不同的磁场强度)。“匀场匀场”是一种补偿静磁场的不均匀性的过程，通过调节各是一种补偿静磁场的不均匀性的过程，通过调节各组匀场线圈中的电流，使之产生的附加电流能抵消

11、静磁场组匀场线圈中的电流，使之产生的附加电流能抵消静磁场的不均匀。的不均匀。第十三页，本课件共有33页锁场匀场锁场匀场v匀场对匀场对NMR实验的影响实验的影响第十四页，本课件共有33页锁场匀场锁场匀场n样品溶液要有足够的高度。样品溶液要有足够的高度。v影响锁场匀场的因素：影响锁场匀场的因素：n当匀场效果不理想，又找不到原因时，当匀场效果不理想，又找不到原因时，可能是由于核磁管本身的不均匀造成可能是由于核磁管本身的不均匀造成的的n样品是否均匀溶解于整个溶液。样品是否均匀溶解于整个溶液。n溶液中有无悬浮的不溶物。溶液中有无悬浮的不溶物。n溶液的粘度。溶液的粘度。n溶液中是否有气泡。溶液中是否有气泡

12、。n溶液中是否有溶液中是否有Fe3+、Cu2+这样的顺这样的顺磁性离子。磁性离子。第十五页，本课件共有33页NMR常用实验常用实验v1 1H H第十六页，本课件共有33页NMR常用实验常用实验v1313C C第十七页，本课件共有33页NMR常用实验常用实验v1313C DEPTC DEPT（极化转移增强）能够区分不同种类碳原子通常使用（极化转移增强）能够区分不同种类碳原子通常使用POPO为为135135谱图上谱图上CHCH3 3和和CHCH的峰为正峰，的峰为正峰，CHCH2 2为负峰，季碳不出峰。通为负峰，季碳不出峰。通过对比过对比1313C C谱与谱与DEPTDEPT谱即可得出各种碳原子的个

13、数。谱即可得出各种碳原子的个数。DEPT第十八页，本课件共有33页NMR常用实验常用实验vH-H COSYH-H COSY（同核位移相关谱）（同核位移相关谱）1 1H-H-1 1H H多键相关。多键相关。第十九页，本课件共有33页NMR常用实验常用实验vHSQCHSQC（异核单量子相关）谱图上显示为（异核单量子相关）谱图上显示为1 1H-H-1313C C一键相关。一键相关。第二十页，本课件共有33页NMR常用实验常用实验vHMBCHMBC（异核多键相关）谱图上显示（异核多键相关）谱图上显示1 1H H核与核与1313C C核远程相关核远程相关（1 1J J、2 2J J、3 3J J）第二十

14、一页，本课件共有33页谱图分析技巧谱图分析技巧n峰面积峰面积峰面积与核的数目成正比，根据各峰组的面积比，可以推测各峰面积与核的数目成正比，根据各峰组的面积比，可以推测各种核的数目比。种核的数目比。v化学位移化学位移 原子核由于化学环境所引起的核磁共振信号位置的变化。原子核由于化学环境所引起的核磁共振信号位置的变化。-COOH5.95.94.94.9NHSHOHNHSH，对于交换速度，对于交换速度慢的样品可以多等一些时间再做慢的样品可以多等一些时间再做1 1H H谱。谱。优点：隐藏在其它信号中的活泼氢信号可以被消除。优点：隐藏在其它信号中的活泼氢信号可以被消除。缺点：一是需重新测定一次图谱，二是

15、较大的水峰干扰。缺点：一是需重新测定一次图谱，二是较大的水峰干扰。v鉴别活泼氢的常用方法鉴别活泼氢的常用方法第二十七页，本课件共有33页谱图分析技巧谱图分析技巧重重氢氢交交换换第二十八页，本课件共有33页谱图分析技巧谱图分析技巧HSQCHSQCv鉴别活泼氢的常用方法鉴别活泼氢的常用方法因为活泼氢不和碳直接相连，故和碳没有相关峰的质子信号应因为活泼氢不和碳直接相连，故和碳没有相关峰的质子信号应是活泼氢的峰。所以当一个化合物同时有是活泼氢的峰。所以当一个化合物同时有1HNMR1HNMR和和H-CCOSY H-CCOSY 谱谱的话，就不必刻意由的话，就不必刻意由1HNMR1HNMR谱识别活泼氢信号，

16、两种谱结合起谱识别活泼氢信号，两种谱结合起来问题就容易的多。来问题就容易的多。优点：不用取出样品样品，省去再处理和重新锁场匀场的间。优点：不用取出样品样品，省去再处理和重新锁场匀场的间。缺点：当缺点：当1HNMR1HNMR谱上活泼氢与其它峰有重叠时，不容易鉴别。谱上活泼氢与其它峰有重叠时，不容易鉴别。第二十九页，本课件共有33页谱图分析技巧谱图分析技巧HSQCHSQCv鉴别活泼氢的常用方法鉴别活泼氢的常用方法第三十页，本课件共有33页谱图分析技巧谱图分析技巧HSQCHSQCv鉴别活泼氢的常用方法鉴别活泼氢的常用方法第三十一页，本课件共有33页谱图分析技巧谱图分析技巧v鉴别活泼氢的常用方法鉴别活泼氢的常用方法变温实验识别活泼氢变温实验识别活泼氢当活泼氢信号与其它信号发生重叠或部分重叠时，在当活泼氢信号与其它信号发生重叠或部分重叠时，在1HNMR1HNMR谱谱中往往不能肯定地识别活泼氢信号，这时样品管不要取出，中往往不能肯定地识别活泼氢信号，这时样品管不要取出，接着做升温实验，一般可升到接着做升温实验，一般可升到50-6050-60度，温度升高活泼氢信号向度，温度升高活泼氢信号向高场位移。将常温测定的图谱与升温测定的图谱比较来识别活泼氢信高场位移。将常温测定的图谱与升温测定的图谱比较来识别活泼氢信号。号。第三十二页，本课件共有33页感感谢谢大大家家观观看看第三十三页，本课件共有33页