NMR期末复习-呕心吐血终极修改版 - 图文

一、 什么是NMR，产生NMR的条件，共振频率与静磁场的关系，核自旋布

居数分布，Bloch方程

答：1、NMR（Nuclear Magnetic Resonance）为核磁共振。在与B0垂直的方向上施加角频率为?0的发射电磁波，核磁矩吸收电磁波中能量子（??0）从低能级位置向它邻近的高能级作一次跃迁，也可以说核自旋从?=|1/2?态跃迁到??|?1/2?态。这种现象称为核磁共振。

2、产生核磁共振的条件为：

hv???B0

有化学环境下的修正

v?3、共振频率与静磁场的关系： 电磁波频率v：

?B0(1??) 2?v?相应的角频率为：

?B0 2???2?v??B0

4、能级的布居数(population)

在宏观的样品中，在热平衡时，核自旋在各能级上的布居数服从玻尔兹曼分布。第i能级上的布居数Pi为：

Pi?e?Ei/KT?ei?1n

?Ei/KT式中n为能级总数，Ei为第i个能级的能量值。K为玻尔兹曼常数，T为绝对温度。 5、Bloch方程

dM??(M?B)?弛豫项 dtM为磁化矢量，B为外加磁场。

引入纵向弛豫时间T1和横向弛豫时间T2，可写成分量形式：

dMxM??(MyBz?MzBy)?xdtT2dMydt??(MzBx?MxBz)?MyT2

M?M0dMz??(MxBy?MyBx)?zdtT1式中M0为热平衡时磁化强度(z方向)。

6、什么样的核具有核磁矩？

二、 化学位移

1、产生化学位移的原因:

处于外磁场B0中时，电子云被极化产生一个感应电子环流，呈现一个逆磁的感应磁场，在核所在处产生一个和外磁场方向相反的内部场，使核实际感受到的场小于外磁场B0，这种现象称为抗磁屏蔽。由于抗磁屏蔽的作用，使得NMR谱线的位置移动一定距离，由于它与核所处的化学环境相关，故称之为化学位移。

2、化学位移定义（包括定义式）

??vS?vR?106 vR式中vS为样品的共振频率，vR为参考物质的共振频率。

3、化学位移影响因素：

(1)、局部抗磁屏蔽项；(2)、局部顺磁屏蔽项；(3)、各向异性分子内磁场的影响；(4)、环流的影响；(5)、氢键的影响；(6)、临近基团电偶极子的影响；(7)、诱导效应；(8)、共轭效应；(9)、邻近基团的磁各向异性；(10)、a芳环b双键c叁键和单键d氢键e溶剂效应

4、为什么要用标准物质 孤立的裸核是得不到的，因此需要用标准物质测量相对化学位移。一般标准物质在化学上是惰性的，共振频率比较稳定，而且对外磁场的屏蔽作用强，共振频率低，出现在低频处(扫频)，其它核一般共振频率都比它高，谱峰出现在它左边。

用的最多的参考物质是四甲基硅烷(CH3)4Si，英文缩写为TMS。

TMS用作标准物质的优点是：

a、TMS化学性质不活泼，与样品之间不发生化学反应和分子间缔合；

b、TMS是一个对称结构，四个甲基有相同的化学环境，在氢谱和碳谱中都只有一个吸收峰；

c、Si的电负性（1.9）比C的电负性（2.5）小，TMS中的氢核和碳核处在高电子密度区，产生大的屏蔽效应，NMR信号所需的磁场强度大，与样品信号之间不会重叠干扰；

d、TMS沸点很低（27℃），容易去除，有利于回收样品； e、与许多有机溶剂易于混溶。

当用D2O作溶剂时，由于TMS和D2O不相溶，采用DSS作为参考物。 5、为什么不用核的共振频率(HZ)表示化学位移？

用频率表示化学位移的缺点是该表示与磁场B0成正比，这样在不同磁场条件下测得的化学位移的数值就不同，使用时必须说明该化学位移是在多少MHz谱仪上测得的。

6、第一，高屏蔽的核（大?值）共振线出现在高场处（扫场），低频处（扫频）；第二，

?小的核，?大。

三、 J耦合和谱图分析

1、偶极-偶极互相作用：核-核之间直接磁偶极互相作用； 自旋-自旋耦合(也称标量耦合)：核-核之间通过成键电子传递的间接相互作用。 2、产生自旋耦合的原因

两个核通过化学键相互作用。

3、什么是一级谱？一级谱的自旋耦合裂分规律？

一级谱：满足化学位移远大于J耦合条件的为一级近似谱。 裂分规律：

a、一个核与n个自旋为I的核相耦合，谱线分裂成2nI+1条，对I=1/2的核，谱线分裂

成n+1条，其强度比为二项式展开的系数比：

nnn C0:C1n:C2:?:Cn式中Ck?nn!

k!(n?k)!b、相邻两线间的距离即为耦合常数，多重峰的中心就是化学位移； c、磁等价核之间的耦合不引起谱线分裂；

d、最边上的耦合常数一定等于最小的那个耦合常数。 4、化学等价和磁等价 化学等价：如果分子中有两个相同的原子或基团处于相同的化学环境时，称它们是化学等价。化学等价的核具有相同的化学位移值。

磁等价：如果两个原子核不仅化学位移相同（即化学等价），而且还以相同的耦合常数与分子中的其他核耦合，则这两个原子核就是磁等价的。

5、自旋体系的命名规则：

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