1、 核磁共振實(shí)驗(yàn)特別提醒：由于核磁共振實(shí)驗(yàn)室是強(qiáng)磁場(chǎng)環(huán)境(9.6T),機(jī)械表，磁卡，含鐵的工具,裝有心臟起博器和人工假肢等人不可靠近磁體，以防發(fā)生意外。3.1化合物1H譜的測(cè)定目的要求1)了解核磁共振的基本原理和氫譜的測(cè)定方法；了解AVANCE-400核磁共振波譜儀的結(jié)構(gòu)并初步掌握其使用方法;3)掌握簡(jiǎn)單核磁共振氫譜譜圖的解析技能。基本原理核磁共振波譜法是表征、分析和鑒定有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)的最有效手段之一，現(xiàn)代核磁共振波譜儀主要為脈沖傅里葉變換核磁共振波譜儀。圖3-1是核磁共振波譜儀的示意圖。圖3-1是核磁共振波譜儀的示意圖核磁共振譜是由具有磁矩的原子核受電磁波輻射而發(fā)生躍遷所形成的吸收光譜。用一定

2、頻率的電磁波對(duì)樣品進(jìn)行照射，可使特定化學(xué)環(huán)境中的原子核實(shí)現(xiàn)共振躍遷，在照射掃描中記錄發(fā)生共振時(shí)信號(hào)的位置和強(qiáng)度，即可得到核磁共振普。核磁共振譜中的共振信號(hào)峰位置反應(yīng)樣品分子的局部結(jié)構(gòu)（如特征官能團(tuán)、分子構(gòu)型和構(gòu)象等），而信號(hào)強(qiáng)度則往往與相關(guān)原子核在樣品中存在的量有關(guān)。原子質(zhì)量數(shù)為奇數(shù)的原子核如1H、13C、19F、31P等，由于核內(nèi)質(zhì)子的自旋在沿著核軸方向產(chǎn)生磁矩，因此可以發(fā)生核磁共振。而12C、16O、32S等原子核不具有磁性故不發(fā)生核磁共振現(xiàn)象。核自旋量子數(shù)IHO的原子核在外磁場(chǎng)作用下只可能有2I+1個(gè)取向，每一個(gè)取向都可以用一個(gè)自旋磁量子數(shù)來表示。如1H的自旋磁量子數(shù)1=1/2,在外磁場(chǎng)

3、中有兩個(gè)取向，存在兩個(gè)不同的能級(jí)，兩能級(jí)的能量差A(yù)E與外磁場(chǎng)強(qiáng)度成正比：E=Ei/2-E+i/2=Y（加Bo）由于1H核周圍電子的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生次級(jí)磁場(chǎng)，使得有機(jī)物分子中不同化學(xué)環(huán)境的1H核實(shí)際受到的磁場(chǎng)強(qiáng)度不同，導(dǎo)致產(chǎn)生共振吸收的電磁輻射頻率不同。B=B0-OB0=B0（1-0）為了便于比較，通常引入一個(gè)相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的方法測(cè)定樣品的吸收頻率與標(biāo)準(zhǔn)物的吸收頻率差，采用相對(duì)值消除不同頻源的差別及化學(xué)位移（6）。=（vx-Vs）/vSX106式中，Vx為樣品1H核的共振頻率；Vs為標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)1H核的共振頻率。通常采用如四甲基硅烷（CH3）4Si,TMS、2,2-二甲基-2-硅戊烷-5-磺酸鈉（CH3）3SiC

4、H2CH2CH2SO3Na等作為標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行測(cè)試。儀器與試劑AVANCE-400核磁共振波譜儀，NMR樣品管5mm），移液槍（1ml），漩渦振蕩器；正丙醇（A.R.）,重水。實(shí)驗(yàn)步驟結(jié)構(gòu)分析一般應(yīng)采用液態(tài)樣品（溶液）得到高分辨率的譜圖，因此實(shí)驗(yàn)的第一步是選擇良好的溶劑氘代溶劑溶解樣品。常用的氘代試劑：CDCl3,D20,DMSO,C6D6,CD3OD,CD3COCD3,C5D5N等（1）樣品準(zhǔn)備：用移液槍移取5L正丙醇于核磁管中，然后再移取0.5mL重水于核磁管中，混合均勻；（2）核磁管的定位：將轉(zhuǎn)子置于樣品規(guī)頂部，將核磁管插入轉(zhuǎn)子，根據(jù)樣品液柱的實(shí)際高度調(diào)整核磁管的位置，使液柱中心與樣品規(guī)上

5、的黑色中心線對(duì)齊，核磁管底部最多只能放到樣品規(guī)的底部，用軟紙（布）輕擦核磁管，待測(cè)；放樣步驟：在核磁軟件“topspin”界面中：鍵入“ej”，壓縮空氣閘門打開；腔內(nèi)樣品彈出懸浮于磁體頂部(或聽到氣流聲后)，隨轉(zhuǎn)子取出原樣品管將套在轉(zhuǎn)子上的新樣品管放入，懸浮于磁體頂部；鍵入“ij”，壓縮空氣閘門關(guān)閉，樣品隨氣流被送入腔內(nèi)到達(dá)探頭；設(shè)定采樣溫度，295K。安全性：1.核磁管的定位非常重要，若核磁管插入轉(zhuǎn)子過深，即樣品管底部實(shí)際已超出樣品規(guī)，樣品送入腔內(nèi)后將觸及探頭，導(dǎo)致碎裂；2.氣閥未打開，一定不能放入樣品管，以防樣品管碎裂！1H數(shù)據(jù)采集鍵入NEW,建立實(shí)驗(yàn)和標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)；鍵入LOCK，選擇溶劑D2

6、0；鍵入GETPROSOL，讀取脈沖寬度和功率；鍵入ATMA,自動(dòng)調(diào)諧；鍵入TOPSHIM，自動(dòng)勻場(chǎng)。(確保樣品溫度已穩(wěn)定)(c,d,e三步驟可用窗口上方快捷鍵“PRE(getprosol+atma+topspin)”替代;鍵入RGA,自動(dòng)設(shè)置增益；鍵入ZG，開始采樣同時(shí)清空內(nèi)存；1H譜圖處理EFP傅立葉轉(zhuǎn)換(FT)，F(xiàn)ID信號(hào)轉(zhuǎn)換成譜圖，得到1H譜圖。APK自動(dòng)相位調(diào)整，或手動(dòng)校正(phasecorrection)“兒”，先“0”級(jí)校正，后“1”級(jí)校正；鳥”，圖譜定位(spectrumcalibration)，利用TMS或溶劑峰定位；“山”,手動(dòng)標(biāo)峰(peckpicking)；丁”，積分(i

7、nteractiveintegration)；Plot，譜圖編輯，保存。實(shí)驗(yàn)結(jié)束，鍵入lockof,脫鎖，ej打開氣閥，將樣品取出；鍵入j，關(guān)閉氣閥。結(jié)果與討論(1)觀察正丙醇重水溶液的1H譜并解析;2)譜圖中羥基質(zhì)子是否出現(xiàn)？為什么？活潑氫的檢測(cè)及氫鍵對(duì)質(zhì)子化學(xué)位移的影響3.2.1目的要求（1）通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)，了解活潑氫與溶劑之間的快速交換對(duì)譜圖的影響（2）了解氫鍵對(duì)質(zhì)子化學(xué)位移的影響。基本原理常見的活潑氫，如-OH、-NH-、-SH、-COOH等基團(tuán)的質(zhì)子，在溶劑中交換很快，并受測(cè)定條件如濃度、溫度、溶劑的影響，5值不固定在某一數(shù)值上，而在一個(gè)較寬的范圍內(nèi)變化。活潑氫的峰形有一定特征，一般而言，酰胺、羧酸類締合峰為寬峰，醇、酚類的峰形較鈍，氨基，巰基的峰形較尖。用重水交換法可以鑒別出活潑氫的吸收峰，（加入重水后活潑氫的吸收峰消失）。氫鍵對(duì)化學(xué)位移對(duì)影響：絕大多數(shù)氫鍵形成后，質(zhì)子化學(xué)位移移向低場(chǎng)，表現(xiàn)出相當(dāng)大的去屏蔽效應(yīng)，提高溫度和降低濃度都可以破壞氫鍵。儀器與試劑AVANCE-400核磁共振波譜儀，NMR樣品管（5mm）,移液槍，漩渦振蕩器；正丙醇（A.R.）,氘代氯仿（CDC13，含0.03%TMS）。實(shí)驗(yàn)步驟主要步驟均同3.1.4，需要修改的步驟如下：（1）樣品準(zhǔn)備：將溶劑重水改為CDCl3；（4）1H數(shù)據(jù)采集：b.鍵入LOCK，選擇溶