核磁共振波谱分析优秀PPT.ppt

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1、核磁共振波谱分析你现在浏览的是第一页，共84页目目 录录 7.1 7.1 核磁共振分析的历史及现状核磁共振分析的历史及现状 7.2 7.2 7.2 7.2 核磁共振分析的基本原理核磁共振分析的基本原理 7.3 7.3 核磁共振仪器结构及组成核磁共振仪器结构及组成核磁共振仪器结构及组成核磁共振仪器结构及组成 7.4 7.4 核磁共振分析的实验技术核磁共振分析的实验技术核磁共振分析的实验技术核磁共振分析的实验技术 7.5 7.5 核磁共振分析在材料研究领域的应用核磁共振分析在材料研究领域的应用核磁共振分析在材料研究领域的应用核磁共振分析在材料研究领域的应用 00 你现在浏览的是第二页，共84页 7

2、.1 7.1 核磁共振分析的历史及现状核磁共振分析的历史及现状 你现在浏览的是第三页，共84页7.1.1 7.1.1 核磁共振技术的发展历程核磁共振技术的发展历程 （1 1）核磁共振现象的发现）核磁共振现象的发现 Bloch Bloch 等于等于 1946 1946 年发现：年发现：特定结构中的磁核会吸特定结构中的磁核会吸收一定波长或频率的电收一定波长或频率的电磁波而实现能级跃迁，磁波而实现能级跃迁，开辟了核磁共振分析的开辟了核磁共振分析的历史，因而获历史，因而获19521952年诺贝年诺贝尔物理学奖。尔物理学奖。Felix Bloch Edward Mills Purcell 01 你现在浏

3、览的是第四页，共84页7.1.1 7.1.1 核磁共振技术的发展历程核磁共振技术的发展历程 一些原子核（如一些原子核（如1H,13C,19F等）在强磁场中会产生能量分等）在强磁场中会产生能量分裂，形成能级。当用一定频率的电磁波对样品进行辐照时，特裂，形成能级。当用一定频率的电磁波对样品进行辐照时，特定结构环境中的原子核会吸收相应频率的电磁波而实现共振跃定结构环境中的原子核会吸收相应频率的电磁波而实现共振跃迁。迁。频率频率频率频率你现在浏览的是第五页，共84页7.1.1 7.1.1 核磁共振技术的发展历程核磁共振技术的发展历程 （2 2）脉冲傅立叶变换核磁共振仪的发明）脉冲傅立叶变换核磁共振仪的

4、发明 Ernst 1966Ernst 1966年发明年发明了脉冲傅里叶变换了脉冲傅里叶变换核磁共振技术，促核磁共振技术，促进了进了1313C C、1515N N、2929SiSi核核磁及固体核磁技术磁及固体核磁技术的应用，因而获得的应用，因而获得了了19911991年诺贝尔化年诺贝尔化学奖。学奖。Richard R.Ernst PulseFT-NMR 02 你现在浏览的是第六页，共84页7.1.1 7.1.1 核磁共振技术的发展历程核磁共振技术的发展历程 （3 3 3 3）核磁共振成像技术（）核磁共振成像技术（MRIMRI）图图图图1 1 脑部的磁共振图像脑部的磁共振图像脑部的磁共振图像脑部的

5、磁共振图像 图图图图2 2 核磁共振成像仪核磁共振成像仪核磁共振成像仪核磁共振成像仪 上世纪上世纪8080年代，开发成功核磁共振成像技术，利用人体组织中的年代，开发成功核磁共振成像技术，利用人体组织中的氢原子核的核磁共振现象进行成像。氢原子核的核磁共振现象进行成像。03 你现在浏览的是第七页，共84页7.1.1 7.1.1 核磁共振技术的发展历程核磁共振技术的发展历程 （4 4）高分辨率固体核磁共振技术）高分辨率固体核磁共振技术）高分辨率固体核磁共振技术）高分辨率固体核磁共振技术 图图图图3 3 固体核磁共振固体核磁共振固体核磁共振固体核磁共振 图图图图4 4 交叉极化的脉冲系列交叉极化的脉冲

6、系列交叉极化的脉冲系列交叉极化的脉冲系列 高分辨率固体核磁共振技术综高分辨率固体核磁共振技术综合利用魔角旋转、交叉极化及合利用魔角旋转、交叉极化及偶极去偶等技术，有力地促进偶极去偶等技术，有力地促进了固态材料结构的研究和应用。了固态材料结构的研究和应用。04 你现在浏览的是第八页，共84页7.1.1 7.1.1 核磁共振技术的发展历程核磁共振技术的发展历程 （5 5 5 5）目前的应用领域）目前的应用领域 随以上各类技术的发展，核磁共振分析技术已获得显著进展，其应随以上各类技术的发展，核磁共振分析技术已获得显著进展，其应用领域已从溶液体系扩展到固体材料：用领域已从溶液体系扩展到固体材料：l 物

7、质的分子结构与构型研究；物质的分子结构与构型研究；l 生理生化及医学领域的研究；生理生化及医学领域的研究；l 医疗领域；医疗领域；l 固体材料如玻璃、高分子材料等的开发；固体材料如玻璃、高分子材料等的开发；l 物质的物理性能研究；物质的物理性能研究；05 你现在浏览的是第九页，共84页7.1.1 7.1.1 核磁共振技术的发展历程核磁共振技术的发展历程 （6 6）基本类型）基本类型 原则上凡自旋量子数不为零的原子核均能测得原则上凡自旋量子数不为零的原子核均能测得 NMRNMR信号，但信号，但目前为止仅限于目前为止仅限于1 1H H、1313C C、1919F F、3131P P、1515N N

8、 等原子核，其中氢谱和碳等原子核，其中氢谱和碳谱应用最为广泛。谱应用最为广泛。06 你现在浏览的是第十页，共84页 7.2 7.2 核磁共振的基本原理核磁共振的基本原理 你现在浏览的是第十一页，共84页7.2.1 7.2.1 原子核的自旋原子核的自旋 原子序数质量数自旋量子数实例实例 偶数偶数 012126 6C C、16168 8OO、32321616S S奇、偶数奇数半整数 1 11 1H H、13136 6C C、19199 9F F、31311515P P奇数偶数 整数2 21 1D D、10105 5B B 自旋量子数不为零的核是核磁共振研究的对象，其中自旋量子数不为零的核是核磁共振

9、研究的对象，其中I=1/2I=1/2的的原子核电荷均匀分布表面，其核磁共振谱线窄，最适宜于核原子核电荷均匀分布表面，其核磁共振谱线窄，最适宜于核磁共振检测分析。磁共振检测分析。07 你现在浏览的是第十二页，共84页7.2.1 7.2.1 原子核的自旋原子核的自旋 08 你现在浏览的是第十三页，共84页7.2.2 7.2.2 原子核的磁矩和自旋角动量原子核的磁矩和自旋角动量 为核磁矩，为核磁矩，J.TJ.T-1-1；为自旋角动量；为自旋角动量；为磁旋比，核特征常数；为磁旋比，核特征常数；为自旋量子数；为自旋量子数；为普朗克常数。为普朗克常数。自旋量子数不为零的原子自旋量子数不为零的原子核由于自旋

10、而具有磁矩。核由于自旋而具有磁矩。09 你现在浏览的是第十四页，共84页7.2.3 7.2.3 原子核在静磁场中的进动及能量原子核在静磁场中的进动及能量 自旋量子数不为零的原子核，在外加静磁场自旋量子数不为零的原子核，在外加静磁场H H0 0中，除了自旋外中，除了自旋外还将绕还将绕H H0 0运动，类似于陀螺的运动，称这种运动为进动。运动，类似于陀螺的运动，称这种运动为进动。图图图图5 5 原子核在静磁场中的运动（拉摩进动）示意图原子核在静磁场中的运动（拉摩进动）示意图原子核在静磁场中的运动（拉摩进动）示意图原子核在静磁场中的运动（拉摩进动）示意图 10 你现在浏览的是第十五页，共84页7.2

11、.3 7.2.3 原子核在静磁场中的进动及能量原子核在静磁场中的进动及能量 为进动角速度；为进动角速度；为进动频率；为进动频率；为磁旋比；为磁旋比；为静磁场强度；为静磁场强度；为核磁矩；为核磁矩；为自旋轴与磁场夹角；为自旋轴与磁场夹角；为磁量子数；为磁量子数；为普朗克常数；为普朗克常数；在静磁场中，原子核的能量是量子化的，其相邻能级与静磁场强在静磁场中，原子核的能量是量子化的，其相邻能级与静磁场强度成正比。度成正比。11 你现在浏览的是第十六页，共84页7.2.4 7.2.4 核磁共振的产生及条件核磁共振的产生及条件 在静磁场中，通过一定频率在静磁场中，通过一定频率的电磁波辐射样品，当辐射的电

12、磁波辐射样品，当辐射能量等于磁核能级差时磁核能量等于磁核能级差时磁核将吸收能量实现跃迁。将吸收能量实现跃迁。12 你现在浏览的是第十七页，共84页7.2.5 7.2.5 弛豫过程弛豫过程 12低能级 高能级 21低能级 高能级 根据玻尔兹曼定律，受激态磁核与低能级磁核保持一定比例的根据玻尔兹曼定律，受激态磁核与低能级磁核保持一定比例的平衡。受激态高能级磁核，失去能量回到低能级磁核的非辐射平衡。受激态高能级磁核，失去能量回到低能级磁核的非辐射过程，称为弛豫。过程，称为弛豫。横向弛豫横向弛豫:受激态高能级磁核受激态高能级磁核将能量传递给同种将能量传递给同种低能级磁核，自身低能级磁核，自身回到低能级

13、磁核的回到低能级磁核的过程。过程。1/T1/T1 1 13 你现在浏览的是第十八页，共84页7.2.5 7.2.5 弛豫过程弛豫过程 低能级 高能级 根据玻尔兹曼定律，受激态磁核与低能级磁核保持一定比例的根据玻尔兹曼定律，受激态磁核与低能级磁核保持一定比例的平衡。受激态高能级磁核，失去能量回到低能级磁核的非辐射平衡。受激态高能级磁核，失去能量回到低能级磁核的非辐射过程，称为弛豫。过程，称为弛豫。纵向弛豫纵向弛豫:受激态高能级磁核受激态高能级磁核将能量传递给周围将能量传递给周围的介质粒子，自身的介质粒子，自身回复到低能磁核的回复到低能磁核的过程。过程。1/T1/T2 2 12低能级 高能级 21

14、14 你现在浏览的是第十九页，共84页7.2.5 7.2.5 弛豫过程弛豫过程 为能量测试误差；为能量测试误差；为状态停留时间；为状态停留时间；为频率测试误差；为频率测试误差；为普朗克常数；为普朗克常数；谱峰宽 谱峰窄 由海森伯测不准原理知频率测试误差由海森伯测不准原理知频率测试误差与弛豫效率成反比；由于液态样品的与弛豫效率成反比；由于液态样品的弛豫效率较固态低，因而谱线较之更弛豫效率较固态低，因而谱线较之更窄。窄。15 你现在浏览的是第二十页，共84页7.2.6 7.2.6 核磁共振基本参数核磁共振基本参数 （1 1）化学位移）化学位移 H0 感应磁场 H0 核外高度对称电子云 抗磁屏蔽效应

15、：抗磁屏蔽效应：原子核外具有高度对称原子核外具有高度对称的电子云在外加磁场作用的电子云在外加磁场作用下，将产生相反方向的感下，将产生相反方向的感应磁场。使磁核所受的实应磁场。使磁核所受的实际磁场强度小于际磁场强度小于外加磁场强度外加磁场强度H H0 0。16 你现在浏览的是第二十一页，共84页7.2.6 7.2.6 核磁共振基本参数核磁共振基本参数 （1 1）化学位移）化学位移 H0 感应磁场 H0 核外非球形对称电子云 顺磁屏蔽效应：顺磁屏蔽效应：原子核外具有非球形对原子核外具有非球形对称的电子云在外加磁场称的电子云在外加磁场作用下将产生同方向的作用下将产生同方向的感应磁场，使磁核所受感应磁

16、场，使磁核所受实际磁场强度高于外加实际磁场强度高于外加磁场强度磁场强度H H0 0。17 你现在浏览的是第二十二页，共84页7.2.6 7.2.6 核磁共振基本参数核磁共振基本参数 （1 1）化学位移）化学位移 H0 各种感应磁场 H0 原子核处于特定分子环境中 远磁屏蔽效应：远磁屏蔽效应：除了磁核自身的核外电子除了磁核自身的核外电子云外，远处各类原子或基云外，远处各类原子或基团的成键电子云也将产生团的成键电子云也将产生感应磁场，使磁核所受磁感应磁场，使磁核所受磁场强度高于或低于外加磁场强度高于或低于外加磁场场H H0 0。18 你现在浏览的是第二十三页，共84页7.2.6 7.2.6 核磁共

17、振基本参数核磁共振基本参数 （1 1）化学位移）化学位移 为外加磁场强度；为外加磁场强度；为实际磁场强度；为实际磁场强度；为磁旋比；为磁旋比；为核磁共振频率；为核磁共振频率；为屏蔽系数；为屏蔽系数；=抗抗 +顺顺+远远 使共振信使共振信号向高场号向高场移动的屏移动的屏蔽效应蔽效应 磁核所处化学环境的综合反应磁核所处化学环境的综合反应 使共振使共振信号向信号向低场移低场移动的屏动的屏蔽效应蔽效应 远程原子远程原子核外电子核外电子产生的屏产生的屏蔽效应蔽效应 19 你现在浏览的是第二十四页，共84页7.2.6 7.2.6 核磁共振基本参数核磁共振基本参数 （1 1）化学位移）化学位移 为化学位移，

18、为化学位移，ppmppm；为样品磁核的共振频率；为样品磁核的共振频率；为标准物磁核共振频率；为标准物磁核共振频率；四甲基硅烷 化学位移：化学位移：同一种原子核在不同化学环同一种原子核在不同化学环境中具有不同的核磁共振信境中具有不同的核磁共振信号频率，通常以四甲基硅烷号频率，通常以四甲基硅烷为基准进行衡量。为基准进行衡量。20 你现在浏览的是第二十五页，共84页7.2.6 7.2.6 核磁共振基本参数核磁共振基本参数 （1 1）化学位移）化学位移 各峰的化学位移 四甲基硅烷基准峰 化学位移单位：ppm Pd-diimine 催化剂的1HNMR 谱图 21 你现在浏览的是第二十六页，共84页7.2

19、.6 7.2.6 核磁共振基本参数核磁共振基本参数 （2 2 2 2）自旋偶合和自旋分裂）自旋偶合和自旋分裂 H0 H H H=H0-2H H0 H H H=H0 H0 H H H=H0+2H H0 H H H=H0 H0-2H H0+2H H0 由于相邻磁核在外由于相邻磁核在外加磁场作用下发生加磁场作用下发生取向，高分辨下将取向，高分辨下将导致谱峰分裂。导致谱峰分裂。自旋分裂现象 22 你现在浏览的是第二十七页，共84页7.2.6 7.2.6 核磁共振基本参数核磁共振基本参数 （2 2）自旋偶合和自旋分裂）自旋偶合和自旋分裂）自旋偶合和自旋分裂）自旋偶合和自旋分裂 自旋分裂现象 Pd-dii

20、mine 催化剂的1HNMR 谱图 23 你现在浏览的是第二十八页，共84页/ppm/ppm 化学位移化学位移化学位移化学位移信号强度信号强度自旋偶合与自旋分裂自旋偶合与自旋分裂7.2.6 7.2.6 核磁共振基本参数核磁共振基本参数 自旋分裂的自旋分裂的自旋分裂的自旋分裂的n+1规律规律：n个相邻氢，出现个相邻氢，出现个相邻氢，出现个相邻氢，出现n+1n+1个个分裂峰，各分裂峰面积比为（分裂峰，各分裂峰面积比为（a+b)n展开系数比。展开系数比。自旋分裂应用自旋分裂应用自旋分裂应用自旋分裂应用：对于结构分析特别有用，鉴定对于结构分析特别有用，鉴定分子的基团及其排列次序。分子的基团及其排列次序

21、。你现在浏览的是第二十九页，共84页7.2.6 7.2.6 核磁共振基本参数核磁共振基本参数 （3 3）共振信号强度）共振信号强度）共振信号强度）共振信号强度 化学位移/ppm 核磁共振曲线上各核磁共振曲线上各峰积分面积对应于峰积分面积对应于磁核数量，通过积磁核数量，通过积分面积之比可以确分面积之比可以确定化合物的结构组定化合物的结构组成等定量信息。成等定量信息。核磁共振谱图 积分曲线 24 你现在浏览的是第三十页，共84页7.2.6 7.2.6 核磁共振基本参数核磁共振基本参数 （3 3）共振信号强度）共振信号强度 Hb Ha Hd He Hc Hf Ha:Hb:Hc:Hd:He:Hf=6:

22、3.6:21.9:5.4:2.7:2.69 6:4:24:6:3:3Pd-diimine 催化剂的1HNMR 谱图 25 你现在浏览的是第三十一页，共84页7.2.7 7.2.7 核磁共振谱图的形式核磁共振谱图的形式 横坐标：化学位移（ppm）纵坐标：吸收强度（ppm）化学位移 谱峰积分面积 氢核磁谱图（1H NMR）26 你现在浏览的是第三十二页，共84页7.2.7 7.2.7 核磁共振谱图的形式核磁共振谱图的形式 横坐标：化学位移（ppm）谱峰积分面积 纵坐标：吸收强度（ppm）化学位移 碳核磁谱图（13C NMR）27 你现在浏览的是第三十三页，共84页 7.3 7.3 核磁共振仪器结构

23、及组成核磁共振仪器结构及组成 你现在浏览的是第三十四页，共84页7.3.1 7.3.1 连续波（连续波（CWCW）核磁共振仪）核磁共振仪 射频振荡器 扫荡发生器射频接收器磁铁磁铁样品管记录器 图图图图6 6 连续波（连续波（连续波（连续波（CWCW）核磁共振仪结构示意图）核磁共振仪结构示意图）核磁共振仪结构示意图）核磁共振仪结构示意图 28 你现在浏览的是第三十五页，共84页7.3.1 7.3.1 连续波（连续波（CWCW）核磁共振仪）核磁共振仪 磁铁 提供恒定、均匀的磁场；提供恒定、均匀的磁场；射频振荡器 通过高频交变电流产生稳定的电磁辐射；通过高频交变电流产生稳定的电磁辐射；射频接收器 接

24、受线圈中产生的共振感应信号；接受线圈中产生的共振感应信号；记录仪记录核磁共振谱图；记录核磁共振谱图；探头 安装有射频振荡、接受线圈、样品管等；安装有射频振荡、接受线圈、样品管等；连续波（连续波（CWCW）核磁共振波谱仪组成）核磁共振波谱仪组成 29 你现在浏览的是第三十六页，共84页7.3.2 7.3.2 傅里叶变换核磁共振仪（傅里叶变换核磁共振仪（PFT-NMRPFT-NMR）化学位移（化学位移（ppmppm）FT-NMRFT-NMRFT-NMRFT-NMR具有如下优点：具有如下优点：具有如下优点：具有如下优点：l 提高了仪器的灵敏度；提高了仪器的灵敏度；l 提高了测量速度；提高了测量速度；

25、FT-NMRFT-NMRFT-NMRFT-NMR工作原理：工作原理：工作原理：工作原理：当样品经射频脉冲照射后当样品经射频脉冲照射后接受线圈感应得到含有样接受线圈感应得到含有样品结构信息的干涉图，经品结构信息的干涉图，经傅里叶变换后得频域核磁傅里叶变换后得频域核磁共振谱图。共振谱图。30 你现在浏览的是第三十七页，共84页7.3.3 7.3.3 仪器实例介绍仪器实例介绍 德国布鲁克（德国布鲁克（BrukerBruker）公司）公司 http:/www.bruker- 31 你现在浏览的是第三十八页，共84页7.3.3 7.3.3 仪器实例介绍仪器实例介绍 图图图图7 SampleXpress7

26、 SampleXpressTMTM 核磁共振仪核磁共振仪核磁共振仪核磁共振仪 SampleXpressSampleXpressTMTM是布鲁克公司最是布鲁克公司最新产品之一。可新产品之一。可以采用各种长度以采用各种长度的样品管（的样品管（100-100-190 mm190 mm）,其最其最高频率达高频率达800M800M。http:/www.bruker- 视频资料介绍：视频资料介绍：视频资料介绍：视频资料介绍：32 你现在浏览的是第三十九页，共84页7.3.3 7.3.3 仪器实例介绍仪器实例介绍 图图图图8 Ascend 8 Ascend 核磁共振谱仪核磁共振谱仪核磁共振谱仪核磁共振谱仪

27、由Ascend提供的1H NMR谱图 采用先进的超导技术，最高频采用先进的超导技术，最高频率达率达700-850MHz700-850MHz，具有先进，具有先进的磁场稳定功能。的磁场稳定功能。33 你现在浏览的是第四十页，共84页7.3.3 7.3.3 仪器实例介绍仪器实例介绍 最新软件最新软件最新软件最新软件TopSpinTopSpinTopSpinTopSpinTMTMTMTM:集测试、数据处理及结构模拟等功能。集测试、数据处理及结构模拟等功能。集测试、数据处理及结构模拟等功能。集测试、数据处理及结构模拟等功能。34 你现在浏览的是第四十一页，共84页7.3.3 7.3.3 仪器实例介绍仪器

28、实例介绍 35 你现在浏览的是第四十二页，共84页7.3.3 7.3.3 仪器实例介绍仪器实例介绍 结构分析与模拟 36 你现在浏览的是第四十三页，共84页7.3.3 7.3.3 仪器实例介绍仪器实例介绍 图图图图9 Fourier 3009 Fourier 300核磁共振谱仪核磁共振谱仪核磁共振谱仪核磁共振谱仪 具有结构紧凑、体积小、具有结构紧凑、体积小、重量轻、分辨率优等特重量轻、分辨率优等特点。适合于化学教育与点。适合于化学教育与研究领域。研究领域。37 你现在浏览的是第四十四页，共84页7.3.3 7.3.3 仪器实例介绍仪器实例介绍 图图图图10 SmartProbe10 Smart

29、Probe核磁共振谱仪核磁共振谱仪核磁共振谱仪核磁共振谱仪 具有灵活、通用、灵具有灵活、通用、灵敏度高等优点。可进敏度高等优点。可进行宽频扫描，不仅适行宽频扫描，不仅适用于氢谱，同时也适用于氢谱，同时也适用于其他磁核分析如用于其他磁核分析如1515N N、1919F F等。等。38 你现在浏览的是第四十五页，共84页7.3.3 7.3.3 仪器实例介绍仪器实例介绍 图图图图11 Decaborane 11 Decaborane 1111B NMRB NMR from SmartProbe 39 你现在浏览的是第四十六页，共84页7.3.3 7.3.3 仪器实例介绍仪器实例介绍 图图图图12 1

30、2 Decaborane Decaborane 1111B NMR with and without B NMR with and without 1 1H decoupling:H decoupling:recorded with NS=1 recorded with NS=1 40 你现在浏览的是第四十七页，共84页7.3.3 7.3.3 仪器实例介绍仪器实例介绍 图图图图13 Sample Mail 13 Sample Mail 核磁共振谱仪核磁共振谱仪核磁共振谱仪核磁共振谱仪 具有样品装取方便的优点，适用于具有样品装取方便的优点，适用于1-10mm1-10mm各种直径的核磁样品管，测试

31、过各种直径的核磁样品管，测试过程快捷、安全。程快捷、安全。41 你现在浏览的是第四十八页，共84页7.3.3 7.3.3 仪器实例介绍仪器实例介绍 图图图图14 Avance 1000 14 Avance 1000 核磁仪核磁仪核磁仪核磁仪 世界第一台采用永久超导磁场技术的频世界第一台采用永久超导磁场技术的频率高达率高达1000 MHz1000 MHz核磁共振谱仪，于核磁共振谱仪，于20092009年年1111月在法国里昂安装成功。月在法国里昂安装成功。42 你现在浏览的是第四十九页，共84页7.3.3 7.3.3 仪器实例介绍仪器实例介绍 图图图图15 Solid-State DNP-NMR

32、 Spectrometer 263 GHz AVANCE III15 Solid-State DNP-NMR Spectrometer 263 GHz AVANCE III 世界第一台商品级世界第一台商品级高分辨率固态核磁高分辨率固态核磁谱仪，尤其适合生谱仪，尤其适合生物分子分析。物分子分析。43 你现在浏览的是第五十页，共84页7.3.3 7.3.3 仪器实例介绍仪器实例介绍 脯胺酸的13C NMR谱图 44 你现在浏览的是第五十一页，共84页 7.4 7.4 核磁共振实验技术核磁共振实验技术 你现在浏览的是第五十二页，共84页7.4.1 7.4.1 样品管样品管 图图图图16 16 核磁样

33、品管及清洗器核磁样品管及清洗器核磁样品管及清洗器核磁样品管及清洗器 根据样品及仪器实际情况，可根据样品及仪器实际情况，可选择不同规格的样品管。测试选择不同规格的样品管。测试前应确保样品洗涤干净，同时前应确保样品洗涤干净，同时避免烘干过程导致其变形。避免烘干过程导致其变形。45 你现在浏览的是第五十三页，共84页7.4.2 7.4.2 测试溶剂测试溶剂 氘代试剂氘代试剂1 1H H 化学位移（化学位移（ppmppm）1313C C 化学位移（化学位移（ppmppm）氘代氯仿7.2777氘代二氯甲烷 5.33 53.6 六氘代丙酮2.05206.0、29.8重水4.7-八氘代二噁烷 3.5567.

34、4六氘代二甲基亚砜 2.539.5五氘代吡啶 6.98、7.35、8.50149.9、135.5、123.5 1 1H H谱的理想溶剂是四氯化碳或二硫化碳。此外，常用的其他溶剂有氯谱的理想溶剂是四氯化碳或二硫化碳。此外，常用的其他溶剂有氯仿、丙酮、二甲基亚砜、苯以及氘代试剂等。仿、丙酮、二甲基亚砜、苯以及氘代试剂等。46 你现在浏览的是第五十四页，共84页7.4.2 7.4.2 测试溶剂测试溶剂 1 1H H谱的理想溶剂是四氯化碳或二硫化碳。此外，常用的其他溶谱的理想溶剂是四氯化碳或二硫化碳。此外，常用的其他溶剂有氯仿、丙酮、二甲基亚砜、苯以及氘代试剂等。剂有氯仿、丙酮、二甲基亚砜、苯以及氘代

35、试剂等。常用试剂常用试剂1 1H H 化学位移（化学位移（ppmppm）1313C C 化学位移（化学位移（ppmppm）四氯化碳 -96.0二硫化碳 -192.3 四氢呋喃 1.9、3.8 25.8、67.9 二氧六环 3.7 67.4 环己烷 1.43 27.5 DMF 2.9、3.0、8.9 31、36、162.4 氘代丙酮 2.17 29.2、204.1 47 你现在浏览的是第五十五页，共84页7.4.2 7.4.2 测试溶剂测试溶剂 氘代氯仿的核磁峰 7.27 ppm 某化合物的1H NMR谱图 48 你现在浏览的是第五十六页，共84页7.4.3 7.4.3 基准物质基准物质 样品

36、基准物 内标法内标法 外标法外标法 基准物 样品 为测定化学位移需为测定化学位移需加入一定的基准物加入一定的基准物质，对于氢谱或碳质，对于氢谱或碳谱，最常用的基准谱，最常用的基准物质是四甲基硅烷。物质是四甲基硅烷。49 你现在浏览的是第五十七页，共84页7.4.3 7.4.3 基准物质基准物质 Pd-diimine催化剂的1H NMR谱图 基准物四甲基硅烷 50 你现在浏览的是第五十八页，共84页7.4.4 7.4.4 样品溶液的配置样品溶液的配置 样品溶液配制过程应考虑以下四方面：样品溶液配制过程应考虑以下四方面：溶解性 所选溶剂应确保所选溶剂应确保能均匀溶解测试能均匀溶解测试样品。样品。溶

37、剂峰位置 应避免溶剂峰位应避免溶剂峰位置与样品峰重叠置与样品峰重叠出现。出现。溶液浓度 浓度一般为浓度一般为 5-10%，需纯样品，需纯样品15-30 mg。测试温度 结合测试温度需结合测试温度需要选择合适沸点要选择合适沸点或凝固点的溶剂。或凝固点的溶剂。51 你现在浏览的是第五十九页，共84页7.4.5 7.4.5 核磁分析的一般步骤核磁分析的一般步骤 1.1.核磁管的准备核磁管的准备 选择合适规格的核磁管，确保清洗干净、烘干。选择合适规格的核磁管，确保清洗干净、烘干。选择合适规格的核磁管，确保清洗干净、烘干。选择合适规格的核磁管，确保清洗干净、烘干。2.2.样品溶液的配制样品溶液的配制 选

38、择合适的溶剂，控制好样品溶液浓度。选择合适的溶剂，控制好样品溶液浓度。选择合适的溶剂，控制好样品溶液浓度。选择合适的溶剂，控制好样品溶液浓度。3.3.测试前匀场处理测试前匀场处理 将核磁管装入仪器，使之旋转，进行匀场。将核磁管装入仪器，使之旋转，进行匀场。将核磁管装入仪器，使之旋转，进行匀场。将核磁管装入仪器，使之旋转，进行匀场。4.4.样品扫描样品扫描 按样品分子量大小，选择合适的扫描次数。按样品分子量大小，选择合适的扫描次数。按样品分子量大小，选择合适的扫描次数。按样品分子量大小，选择合适的扫描次数。5.5.结果分析结果分析 保存数据，采用专用软件进行图谱分析。保存数据，采用专用软件进行图

39、谱分析。保存数据，采用专用软件进行图谱分析。保存数据，采用专用软件进行图谱分析。52 你现在浏览的是第六十页，共84页7.4.5 7.4.5 核磁分析的一般步骤核磁分析的一般步骤 第1步：在分析软件中打开测试文件 53 你现在浏览的是第六十一页，共84页7.4.5 7.4.5 核磁分析的一般步骤核磁分析的一般步骤 第2步：将图谱的横坐标切换成单位 ppm 54 你现在浏览的是第六十二页，共84页7.4.5 7.4.5 核磁分析的一般步骤核磁分析的一般步骤 +第3步：找到溶剂峰 55 你现在浏览的是第六十三页，共84页7.4.5 7.4.5 核磁分析的一般步骤核磁分析的一般步骤 +第4步：输入溶

40、剂峰化学位移准确值，进行位移校正 56 你现在浏览的是第六十四页，共84页7.4.5 7.4.5 核磁分析的一般步骤核磁分析的一般步骤 第5步：根据图谱实际频率范围进行图谱放大 57 你现在浏览的是第六十五页，共84页7.4.5 7.4.5 核磁分析的一般步骤核磁分析的一般步骤 第6步：进行谱峰化学位移标定 58 你现在浏览的是第六十六页，共84页7.4.5 7.4.5 核磁分析的一般步骤核磁分析的一般步骤 第7步：进行谱峰积分面积标定 59 你现在浏览的是第六十七页，共84页7.4.5 7.4.5 核磁分析的一般步骤核磁分析的一般步骤 第8步：根据谱峰化学位移、积分比例分析结果 根据需要可打

41、印图谱 60 你现在浏览的是第六十八页，共84页7.4.5 7.4.5 核磁分析的一般步骤核磁分析的一般步骤 第9步：也可以根据需要导出数据自行绘图 61 你现在浏览的是第六十九页，共84页7.4.5 7.4.5 核磁分析的一般步骤核磁分析的一般步骤 第10步：利用导出的excell数据可自行汇出图谱 62 你现在浏览的是第七十页，共84页 7.5 NMR 7.5 NMR在材料研究中的应用在材料研究中的应用 你现在浏览的是第七十一页，共84页7.5.1 7.5.1 聚合物合成聚合物合成 图图16 Pd-Diimine催化剂的催化剂的1H NMR谱图谱图 Pd-DiiminePd-Diimine

42、催化催化剂属于烯烃后过剂属于烯烃后过渡金属催化体系渡金属催化体系，可在较温和的，可在较温和的聚合条件下催化聚合条件下催化乙烯进行活性聚乙烯进行活性聚合；图中表明所合；图中表明所合成的催化剂符合成的催化剂符合预期结构。合预期结构。63 你现在浏览的是第七十二页，共84页7.5.1 7.5.1 聚合物合成聚合物合成 含芘单体含芘单体3 3 由由1-1-芘甲醇和丙烯酰氯芘甲醇和丙烯酰氯通过反应而形成；通过反应而形成；图中结果表明所合图中结果表明所合成的化合物中同时成的化合物中同时含有芘和丙烯酰基，含有芘和丙烯酰基，结构符合预期。结构符合预期。图图17 含芘单体的含芘单体的1H NMR谱图谱图 64

43、你现在浏览的是第七十三页，共84页7.5.1 7.5.1 聚合物合成聚合物合成 利用含芘单体中利用含芘单体中的丙烯酰基与的丙烯酰基与Pd Pd DiimineDiimine催化剂催化剂中的中的PdPd中心进行中心进行配位成环，可将配位成环，可将芘引入催化剂结芘引入催化剂结构中，图中证实构中，图中证实芘基已被引入催芘基已被引入催化剂结构中。化剂结构中。图图18 含芘含芘Pd-Diimine催化剂的催化剂的1HNMR谱图谱图 65 你现在浏览的是第七十四页，共84页7.5.1 7.5.1 聚合物合成聚合物合成 1313CNMRCNMR谱图进一步谱图进一步证实所得催化剂具证实所得催化剂具有六元环结构

44、，芘有六元环结构，芘基通过酯基连接于基通过酯基连接于六元环侧面。六元环侧面。图图19 含芘含芘Pd-Diimine催化剂的催化剂的13C NMR谱图谱图 66 你现在浏览的是第七十五页，共84页7.5.1 7.5.1 聚合物合成聚合物合成 图图20 超支化聚乙烯（聚合超支化聚乙烯（聚合1h和和3h）的）的1HNMR谱图谱图 图中表明：利用图中表明：利用所得含芘所得含芘Pd-diiPd-diiminemine催化剂催化催化剂催化乙烯进行活性聚乙烯进行活性聚合，所得聚乙烯合，所得聚乙烯具有超支链结构具有超支链结构，同时链末端含，同时链末端含有芘基团。有芘基团。67 你现在浏览的是第七十六页，共84

45、页7.5.1 7.5.1 聚合物合成聚合物合成 图图21 超支化聚乙烯（聚合超支化聚乙烯（聚合1h到到6h）的数均分子量）的数均分子量（由（由1HNMR计算）计算）基于超支化聚乙基于超支化聚乙烯的烯的1 1H NMRH NMR谱图谱图利用芘端基谱峰利用芘端基谱峰的积分面积可推的积分面积可推算得各样品的数算得各样品的数均分子量大小。均分子量大小。68 你现在浏览的是第七十七页，共84页7.5.2 7.5.2 聚合物链结构分析聚合物链结构分析 图图22 两种不同结构两种不同结构PMMA的的1H NMR谱图谱图（示意）（示意）由于聚合物空间由于聚合物空间构型不同，将导构型不同，将导致结构中氢核在致结

46、构中氢核在空间分布结构变空间分布结构变化，从而影响核化，从而影响核磁谱图的谱峰分磁谱图的谱峰分布与形状。布与形状。69 你现在浏览的是第七十八页，共84页7.5.2 7.5.2 聚合物链结构分析聚合物链结构分析 CH3 CH2 CH 聚丙烯 CH2 CH3 聚异丁烯 CH3 CH2 聚异戊二烯 图图23 不同聚烯烃的不同聚烯烃的1H NMR谱图谱图 70 你现在浏览的是第七十九页，共84页7.5.3 7.5.3 共聚物的组成推算共聚物的组成推算 图图24 苯乙烯苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯无规共聚物的甲基丙烯酸甲酯无规共聚物的1H NMR谱图谱图 利用共聚物中某利用共聚物中某结构单元所对应结构单元所对应的特征谱峰的面的特征谱峰的面积可以推算该结积可以推算该结构单元的组成。构单元的组成。71 你现在浏览的是第八十页，共84页你现在浏览的是第八十一页，共84页你现在浏览的是第八十二页，共84页你现在浏览的是第八十三页，共84页 你现在浏览的是第八十四页，共84页