如何看核磁共振谱?
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发布时间：2022-04-23 18:56
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时间：2023-09-17 04:38
核磁共振的原理核磁共振现象来源于原子核的自旋角动量在外加磁场作用下的进动。
根据量子力学原理，原子核与电子一样，也具有自旋角动量，其自旋角动量的具体数值由原子核的自旋量子数决定，实验结果显示，不同类型的原子核自旋量子数也不同：
1.质子数和中子数均为偶数的原子核，自旋量子数为0
2.质量数为奇数的原子核，自旋量子数为半整数
3.质量数为偶数，质子数与中子数为奇数的原子核，自旋量子数为整数
由于原子核携带电荷，当原子核自旋时，会由自旋产生一个磁矩，这一磁矩的方向与原子核的自旋方向相同，大小与原子核的自旋角动量成正比。将原子核置于外加磁场中，若原子核磁矩与外加磁场方向不同，则原子核磁矩会绕外磁场方向旋转，这一现象类似陀螺在旋转过程中转动轴的摆动，称为进动。进动具有能量也具有一定的频率。
原子核进动的频率由外加磁场的强度和原子核本身的性质决定，也就是说，对于某一特定原子，在一定强度的的外加磁场中，其原子核自旋进动的频率是固定不变的。
原子核发生进动的能量与磁场、原子核磁矩、以及磁矩与磁场的夹角相关，根据量子力学原理，原子核磁矩与外加磁场之间的夹角并不是连续分布的，而是由原子核的磁量子数决定的，原子核磁矩的方向只能在这些磁量子数之间跳跃，而不能平滑的变化，这样就形成了一系列的能级。当原子核在外加磁场中接受其他来源的能量输入后，就会发生能级跃迁，也就是原子核磁矩与外加磁场的夹角会发生变化。这种能级跃迁是获取核磁共振信号的基础。
为了让原子核自旋的进动发生能级跃迁，需要为原子核提供跃迁所需要的能量，这一能量通常是通过外加射频场来提供的。根据物理学原理当外加射频场的频率与原子核自旋进动的频率相同的时候，射频场的能量才能够有效地被原子核吸收，为能级跃迁提供助力。因此某种特定的原子核，在给定的外加磁场中，
核磁共振波谱法（Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy, NMR ）NMR是研究原子核对射频辐射(Radio-frequency Radiation)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，有时亦可进行定量分析。
香草醛的核磁共振谱 根据量子力学原理，与电子一样，原子核也具有自旋角动量，其自旋角动量的具体数值由原子核的自旋量子数I决定，原子核的自旋量子数I由如下法则确定： 1）中子数和质子数均为偶数的原子核，自旋量子数为0； 2）中子数加质子数为奇数的原子核，自旋量子数为半整数（如，1/2, 3/2, 5/2)； 3）中子数为偶数，质子数为奇数的原子核，自旋量子数为整数（如， 核磁共振谱
1, 2, 3）。 迄今为止，只有自旋量子数等于1/2的原子核，其核磁共振信号才能够被人们利用，经常为人们所利用的原子核有： 1H、11B、13C、17O、19F、31P 由于原子核携带电荷，当原子核自旋时，会产生一个磁矩。这一磁矩的方向与原子核的自旋方向相同，大小与原子核的自旋角动量成正比。将原子核置于外加磁场中，若原子核磁矩与外加磁场方向不同，则原子核磁矩会绕外磁场方向旋转，这一现象类似陀螺在旋转过程中转动轴的摆动，称为进动。进动具有能量也具有一定的频率。进动频率又称Larmor频率： υ=γB/2π γ为磁旋比，B是外加磁场的强度。磁旋比γ是一个基本的核常数。可见，原子核进动的频率由外加磁场的强度和原子核本身的性质决定，也就是说，对于某一特定原子，在已知强度的的外加磁场中，其原子核自旋进动的频率是固定不变的。 原子核发生进动的能量与磁场、原子核磁矩、以及磁矩与磁场的夹角相关，根据量子力学原理，自旋量子数为I的核在外加磁场中有2I+1个不同的取向，原子核磁矩的方向只能在这些磁量子数之间跳跃，而不能平滑的变化，这样就形成了一系列的能级。这些能级的能量为： E= -γhmB/2π 式中，h是Planck常数（普朗克常数）（6.626x10-34）；m 是磁量子数，取值范围从-I到+I，即m= -I, -I+1, … I-1, I。 当原子核在外加磁场中接受其他来源的能量输入后，就会发生能级跃迁，也就是原子核磁矩与外加磁场的夹角会发生变化。根据选择定则，能级的跃迁只能发生在Δm=±1之间，即在相邻的两个能级间跃迁。这种能级跃迁是获取核磁共振信号的基础。根据量子力学，跃迁所需要的能量变化： ΔE=γhB/2π 为了让原子核自旋的进动发生能级跃迁，需要为原子核提供跃迁所需要的能量，这一能量通常是通过外加射频场来提供的。当外加射频场的频率与原子核自旋进动的频率相同的时候，即入射光子的频率与Larmor频率γ相符时，射频场的能量才能够有效地被原子核吸收，为能级跃迁提供助力。因此某种特定的原子核，在给定的外加磁场中，只吸收某一特定频率射频场提供的能量，这样就形成了一个核磁共振信号。
核磁共振谱 在强磁场中，原子核发生能级*(能级极小：在1.41T磁场中，磁能级差约为25′10-3J)，当吸收外来电磁辐射(10-9-10-10nm,4-900MHz)时，将发生核能级的跃迁----产生所谓NMR现象。射频辐射─原子核(强磁场下，能级*)-----吸收──能级跃迁──NMR，与UV-vis和红外光谱法类似，NMR也属于吸收光谱，只是研究的对象是处于强磁场中的原子核对射频辐 核磁共振谱
射的吸收。 1924年Pauli预言了NMR的基本理论：有些核同时具有自旋和磁量子数，这些核在磁场中会发生*；1946年，Harvard大学的Purcel和Stanford大学的Bloch各自首次发现并证实NMR现象，并于1952年分享了Nobel奖；1953年Varian开始商用仪器开发，并于同年做出了第一台高分辨NMR仪。1956年，Knight发现元素所处的化学环境对NMR信号有影响，而这一影响与物质分子结构有关。 核磁共振现象于1946年由E.M.珀塞耳和F.布洛赫等人发现。核磁共振迅速发展成为测定有机化合物结构的有力工具。目前核磁共振与其他仪器配合，已鉴定了十几万种化合物。70年代以来，使用强磁场超导核磁共振仪,大大提高了仪器灵敏度,在生物学领域的应用迅速扩展。脉冲傅里叶变换核磁共振仪使得C、N等的核磁共振得到了广泛应用。计算机解谱技术使复杂谱图的分析成为可能。测量固体样品的高分辨技术则是尚待解决的重大课题。
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时间：2023-09-17 04:38
氢谱碳谱比较常见，其它比较常见的还有氟谱，磷谱，也都差不多。
一般来说氢谱氟谱是没有去耦合的，碳谱默认是去耦的，磷谱可选。
给定原子的核外电子进动是一个定值（1H， 2H各有一个本征频率），与核对电子的吸引有关。化学位移（也就是你在谱上可以读到的ppm值）是由于电子所处的化学环境造成这个值的偏移。吸电子的原子或原子团，对氢核有deshielding去屏蔽作用，效果是使核的有效电荷增大，对电子的吸引力增强，化学位移为正（向左移，数值增大），给电子基团的作用相反。
因为不可能去测单个氢原子的进动频率，人为规定化学位移的0点为四甲基硅烷，由于碳的电负性大于硅，与硅烷相比都有吸电作用，常见有机物的化学位移均为正。
烷基多在0.8-1.8
sp2C-H 多在 6-8 (包括简单烯烃和苯环）
Sp3C-H 在2左右
NH2，OH由于氢键的原因，在不同溶剂中，变化较大，与浓度也有关系。
醛基上的氢 在9-10
这些比较常见，还有一些溶剂的化学位移，你需要记住，这样读谱的时候很容易知道哪些峰是被测物质的。
此外原子核之间的耦合在未去耦的谱上也有表现，一般氢谱最多可以看到隔了四个化学键的氢核之间的耦合（至少隔两个键，即两个氢连在一个中心原子上），耦合规律就是n个氢核将与之耦合的氢核磁性核信号峰劈裂成n+1个多重峰，－CH2CH3，CH2，被劈成3+1=4个峰，CH3被劈成2+1=3个峰，在丙烷CH3CH2CH3中，CH2则被劈成6+1=7个峰，多重峰之间的强度关系依照杨辉三角形规则（只针对自旋为1/2的核，氘自旋为1,不符合这一规律）分别为， 1:1, 1:2:1, 1:3:3:1,1:4:6:4:1……。注意，这n个核一定是完全相同才能这么算，如果不同则耦合常数不同，出现二级耦合，此时多重峰的情况将变得复杂。
碳谱比氢谱简单，去耦后，峰强度和碳核丰度没有联系，只考虑化学位移即可。
先写这么多吧，你最好具体讲讲对哪方面感兴趣，这个话题一时半会儿说不清楚。追问什么是“去耦”呀？“去耦”不是个有关电路的吗？
追答去耦，就是decoupling，本来1H和13C之间存在自旋耦合（也就是你看到的峰劈分），去耦之后，碳谱就都是单峰了。（不过氘代溶剂的碳会被氘劈分，还是多重峰）。
