導(dǎo)語：核磁共振波譜原理教學(xué)設(shè)計(jì)研究一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

[摘要]針對有機(jī)波譜分析的特點(diǎn)和難點(diǎn)，對核磁共振波譜部分基礎(chǔ)理論知識(shí)進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，使學(xué)生理解核磁共振波譜的基本概念、常用術(shù)語和基本原理，掌握核磁共振與有機(jī)化合物分子結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系，并且掌握運(yùn)用核磁共振譜解析分子結(jié)構(gòu)的方法，培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)，為學(xué)生后續(xù)的學(xué)習(xí)、畢業(yè)論文的撰寫和深造或從事相關(guān)工作奠定基礎(chǔ)。

[關(guān)鍵詞]有機(jī)波譜分析；核磁共振譜；教學(xué)設(shè)計(jì)

有機(jī)波譜分析是高等學(xué)?；瘜W(xué)化工、醫(yī)藥、環(huán)境、材料、生物、食品、衛(wèi)生等相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域中重要的專業(yè)選修課程[1-3]。有機(jī)波譜分析課程主要的教學(xué)任務(wù)是在學(xué)習(xí)波譜解析的基本概念、基本理論和各類有機(jī)化合物的特征波譜的基礎(chǔ)上，培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)知譜圖、解析譜圖的能力為核心，引導(dǎo)學(xué)生通過有機(jī)化合物的紫外-可見吸收光譜(UV)、紅外光譜(IR)、核磁共振波譜(NMR)、質(zhì)譜(MS)等四大譜圖的分析、比較、歸納和總結(jié)，掌握常見的化合物的各種特征光譜和規(guī)律，并將規(guī)律和特征綜合應(yīng)用到未知有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)表征和解析中[4]。有機(jī)波譜課程教學(xué)內(nèi)容繁多、信息量大、基礎(chǔ)理論知識(shí)較深、涉及的知識(shí)面廣、邏輯復(fù)雜，具有極強(qiáng)的理論性和實(shí)踐性。對于本科生和研究生，在規(guī)定的課時(shí)內(nèi)完全掌握均具有較大的難度[5]?；诮鼛啄甑挠袡C(jī)波譜分析課程教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和教學(xué)情況發(fā)現(xiàn)，學(xué)生對UV、MS和IR三種譜圖的基礎(chǔ)理論理解較為容易、譜圖解析掌握較好，而對NMR波譜的基礎(chǔ)理論的理解存在較大的難度，究其原因主要有以下幾個(gè)方面：(1)核磁共振譜圖涉及較多物質(zhì)結(jié)構(gòu)、量子力學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)和光學(xué)等領(lǐng)域相關(guān)知識(shí)和理論內(nèi)容，邏輯更為復(fù)雜和深入。(2)微觀運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和宏觀運(yùn)動(dòng)存在顯著性差別，學(xué)生對量子化的概念尚不明確。學(xué)生在無機(jī)化學(xué)課程中簡單了解一些量子力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，因時(shí)間久遠(yuǎn)，回憶知識(shí)點(diǎn)存在困難。(3)多數(shù)高校并無核磁共振波譜儀和相應(yīng)的實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，學(xué)生缺乏感性認(rèn)識(shí)。進(jìn)一步增加了學(xué)生對NMR波譜基本理論學(xué)習(xí)和譜圖解析的難度?；谏鲜鰩c(diǎn)，對NMR波譜的部分教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行設(shè)計(jì)和探討，明確NMR波譜的內(nèi)容，對NMR波譜的理論知識(shí)進(jìn)行深入淺出的類比、剖析和邏輯分析，使學(xué)生在已有的知識(shí)基礎(chǔ)上更好地理解相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)，從而對四大譜圖中難度最高的NMR波譜的內(nèi)容進(jìn)行突破，為后續(xù)學(xué)生綜合解譜提供良好的理論和實(shí)踐基礎(chǔ)。

1磁共振基本原理

前面的課程中，我們學(xué)習(xí)了分子光譜，當(dāng)分子吸收紫外光或可見光輻射引起分子中電子能級躍遷產(chǎn)生紫外-可見吸收光譜。而利用物質(zhì)的分子對紅外輻射的吸收，并由其振動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)引起偶極矩的凈變化，產(chǎn)生分子振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級從基態(tài)到激發(fā)態(tài)的躍遷，得到分子振動(dòng)能級和轉(zhuǎn)動(dòng)能級變化產(chǎn)生的振動(dòng)-轉(zhuǎn)動(dòng)光譜，就稱為紅外光譜。必須明確的是，分子光譜是自然界中存在的一種現(xiàn)象。而核磁共振譜研究的是具有核磁性質(zhì)的原子核(或稱為磁性核或自旋核)，在高強(qiáng)外磁場的作用下，吸收射頻輻射，引起核自旋能級的躍遷所產(chǎn)生的波譜叫核磁共振譜。其中，核磁共振中“核”是指的原子核，而“磁”是指外磁場。核磁共振現(xiàn)象并非是自然界中原來就存在的一種現(xiàn)象，而是人為強(qiáng)加外磁場所致。研究的是強(qiáng)磁場中，原子核的自旋運(yùn)動(dòng)。在微觀世界中，與電子運(yùn)動(dòng)和分子振動(dòng)具有量子化的能級相類似，處于強(qiáng)磁場中的原子核的自旋運(yùn)動(dòng)也存在一個(gè)量子化的能級。這個(gè)能級差非常小，恰與無線電波的電磁輻射能量相當(dāng)，因此產(chǎn)生核磁共振現(xiàn)象的時(shí)候就會(huì)吸收無線電波電磁輻射的吸收。我們必須分開認(rèn)識(shí)原子核的自旋及在磁場中的運(yùn)動(dòng)。1.1原子核的自旋和自旋磁矩。從中學(xué)的化學(xué)知識(shí)可知，原子核是帶正電荷的，電荷的運(yùn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生電流。若自旋運(yùn)動(dòng)形成一個(gè)環(huán)電流，環(huán)形電流就會(huì)產(chǎn)生磁場。又因原子核的自旋運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的磁場較小，通常稱其為“自旋磁矩”，簡稱“磁矩”。原子核是由質(zhì)子、中子組成，它們也具有自旋現(xiàn)象。我們知道微觀世界的運(yùn)動(dòng)是量子化的，例如，描述電子運(yùn)動(dòng)有四個(gè)量子數(shù)，分別為主量子數(shù)(n)、角量子數(shù)(l)、磁量子數(shù)(m)、自旋量子數(shù)(ms)。描述分子的振動(dòng)有振動(dòng)量子數(shù)(V)。因此，描述原子核的自旋運(yùn)動(dòng)就有一個(gè)自旋量子數(shù)(I)描述。原子核處于不同的能量狀態(tài)(磁能級)，I值則不同。那么，自旋量子數(shù)與什么有關(guān)呢？原子核的自旋量子數(shù)與原子的原子序數(shù)(Z)和質(zhì)量數(shù)(A)有關(guān)。元素周期表中有很多原子核，這些原子核的自旋量子數(shù)是怎樣的呢？研究發(fā)現(xiàn)，自旋量子數(shù)與質(zhì)量數(shù)和質(zhì)子數(shù)(核電荷數(shù))的奇偶有關(guān)。如核素AXZ中，質(zhì)量數(shù)是奇數(shù)，自旋量子數(shù)I是半整數(shù)。質(zhì)量數(shù)是偶數(shù)則自旋量子數(shù)I為整數(shù)或零。例如，核電荷數(shù)是偶數(shù)，質(zhì)量數(shù)也是偶數(shù)，這種原子核的自旋量子數(shù)I等于0。I=0代表原子核沒有自旋運(yùn)動(dòng)。I不為零的核都有自旋運(yùn)動(dòng)，這些核放到強(qiáng)磁場中具有核磁共振現(xiàn)象。但是由于I1的原子核電荷分布不是球形對稱的，都具有四極矩，電四極矩可使弛豫加快，反映不出耦合裂分，因此核磁共振不研究這些核。而主要研究I=1/2的核，它們的電荷是球形對稱的，無電四極矩，譜圖中能夠反映出它們之間相互影響產(chǎn)生的耦合裂分。因此，要使學(xué)生們了解，核磁共振現(xiàn)象不僅僅是13C和1H才具有的現(xiàn)象，很多其它元素都有核磁共振吸收。在有機(jī)分子結(jié)構(gòu)的表征中重要的有以下幾種元素，最重要的1H，質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)都為1；13C有自旋運(yùn)動(dòng)，12C則無自旋運(yùn)動(dòng)；19F、15N在氨基酸蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)表征中更為重要。另外，2H1的I=1，也是有核磁共振現(xiàn)象的，其特殊作用在于在核磁共振實(shí)驗(yàn)測試時(shí)，用2H1信號(hào)去鎖場。我們基礎(chǔ)核磁共振波譜分析重點(diǎn)講述I=1/2的氫核和碳核的核磁共振譜，相應(yīng)的譜圖被稱為核磁共振氫譜和核磁共振碳譜[6-7]。自旋量子數(shù)I不等于0的原子核，都有自旋運(yùn)動(dòng)。有自旋量子數(shù)的核具有自旋角動(dòng)量(1)(1)2hPIIII，I不等于0的核具有自旋運(yùn)動(dòng)，并且核帶有一定的正電荷。這些電荷繞著自旋軸旋轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生循環(huán)電流，循環(huán)電流產(chǎn)生磁場。有自旋運(yùn)動(dòng)的核就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)小磁矩，將這樣的原子核就稱為“磁性核”，磁性核放入強(qiáng)磁場中就會(huì)產(chǎn)生核磁共振現(xiàn)象，其他非磁性的核就無此現(xiàn)象。因此，I不等于0的原子核都會(huì)產(chǎn)生自旋磁矩，這個(gè)自旋磁矩物理學(xué)上研究得非常清楚，自旋磁矩()的大小與自旋角動(dòng)量P的大小成正比(=P)，這個(gè)比例系數(shù)被稱為核的磁旋比又稱為(旋磁比、回旋比)，它是磁性核的特征常數(shù)。它反映的是核磁性的強(qiáng)弱，值越大，核的磁性越強(qiáng)，被檢測的靈敏度越高，就越容易被檢測到。例如：1H的旋磁比為26.7519107T-1S-1,而13C的6.7283107T-1S-1。1H的旋磁比約為13C旋磁比的四倍，所以1H的信號(hào)就很強(qiáng)，碳的信號(hào)則相對較弱，不容易被檢測到，就是為什么歷史上核磁共振氫譜比核磁共振碳譜更早應(yīng)用于有機(jī)物的結(jié)構(gòu)表征的原因。1.2原子核在外磁場中的自旋運(yùn)動(dòng)?！M(jìn)動(dòng)原子核在外磁場中的自旋運(yùn)動(dòng)稱為進(jìn)動(dòng)。進(jìn)動(dòng)為微觀世界中的運(yùn)動(dòng)。實(shí)際上，原子核在強(qiáng)磁場中的進(jìn)動(dòng)與重力場中陀螺的進(jìn)動(dòng)相類似。陀螺在地面上的運(yùn)動(dòng)情況，如圖1所示，一個(gè)陀螺，給它一個(gè)外力，陀螺開始運(yùn)動(dòng)，陀螺自身在轉(zhuǎn)，相當(dāng)于原子核在自旋。但是陀螺為什么不倒下呢？就是因?yàn)橥勇葸€繞著一個(gè)重力軸(地心引力的軸)旋轉(zhuǎn)，這樣就會(huì)形成一個(gè)方向指向中間和向上的力，這樣陀螺就不會(huì)倒下去。陀螺自身的旋轉(zhuǎn)就類似于原子核的自旋，陀螺繞著鉛直軸在旋轉(zhuǎn)稱為回旋。自旋運(yùn)動(dòng)和回旋運(yùn)動(dòng)加在一起稱為進(jìn)動(dòng)，這種現(xiàn)象最早是Larmor發(fā)現(xiàn)的，因此被稱為Larmor進(jìn)動(dòng)。這個(gè)相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)軌道被稱為進(jìn)動(dòng)軌道。自旋量子數(shù)I等于1/2的核，其電荷分布是球形對稱的，球型對稱的產(chǎn)生的環(huán)電流就比較簡單，其他I等于半整數(shù)(3/2)或整數(shù)還有一些核并不是球形對稱的。如圖2所示，核在自旋，B0為強(qiáng)大的外磁場，自旋的核圍繞著磁場做回旋，磁場與回旋的夾角被稱為回旋角或進(jìn)動(dòng)角度。自旋核在磁場中有不同的取向，每一種核有2I+1個(gè)取向，例如，1H核的I=1/2，這2I+1=21/2+1=2個(gè)不同的取向，這個(gè)自旋磁量子數(shù)m取值分別為m=1/2或-1/2，每一個(gè)取向?qū)?yīng)著一個(gè)能級。m=1/2的核磁矩核與外磁場的方向一致，m=-1/2的核磁矩與外磁場的方向相反，所以這兩種自旋取向的能量是不一樣的，Larmor進(jìn)動(dòng)有的快有的慢，這就種快慢就用頻率來描述，自旋有相應(yīng)的頻率，回旋也有相應(yīng)的頻率，這個(gè)回旋的頻率稱為Larmor頻率。物理學(xué)上發(fā)現(xiàn)Larmor頻率0與外磁場的強(qiáng)度和旋磁比(核的磁性)有關(guān)00=2B，因?yàn)閷τ谔囟ǖ暮藖碚f，旋磁比是個(gè)常量，那么Larmor頻率與外磁場的強(qiáng)度成正比。1.3自旋磁矩的空間取向量子化。自旋磁矩是一個(gè)矢量，是具有方向性的，因此在空間有一定的取向。自旋磁矩在空間的取向不是連續(xù)的，而是量子化的。自旋量子數(shù)為I的核在外磁場中的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)一共有2I+1種狀態(tài)，因此，自旋磁矩的空間取向也有2I+1種，每一種都可以用自旋磁量子數(shù)來描述(m)，m自旋量子數(shù)的m=I，I-1，…-I等，。例如，I=1/2的核，2I+1=2，就是有兩種自旋狀態(tài)，自旋磁量子數(shù)m的取值就可以從+I取到-I，因此其自旋狀態(tài)分別用m=+1/2，m=-1/2來描述(圖3)。如果I=1(2H)，那么，這個(gè)原子核就有三種自旋狀態(tài)(2I+1=3)，我們基礎(chǔ)有機(jī)學(xué)習(xí)的時(shí)候，氘代氯仿有三重峰，自旋裂分峰的數(shù)目為n+1規(guī)律。這個(gè)規(guī)律是簡化的，對于氫來說I=1/2，實(shí)際為2nI+1規(guī)則，而對于2H來說，I=1，耦合列分峰的數(shù)目就是2n+1，氘代氯仿就有三重峰。m的取值的表達(dá)就+1，0，-1。m=0的這種情況和外磁場垂直，對核磁能級裂分是沒有作用的。而m=+1和m=-1，垂直外磁場的方向上不起作用，自旋磁矩在磁場方向上的分量，順著或逆著外磁場方向才起作用。外磁場在磁場方向的分量(z)與外磁場之間存在一個(gè)相互作用，這個(gè)相互作用決定了自旋狀態(tài)能量的高低，m=1/2，自旋磁矩與外磁場方向相同，而m=-1/2，自旋磁矩與外磁場方向相反(對抗外磁場)。那么，哪一種自旋狀態(tài)在磁場方。向的能量低，哪一種能量高？m=1/2能量要低一些，因?yàn)槠漤樦獯艌龇较?磁場里面放上小磁針，磁針都是順著外磁場的方向)，因此順著磁場的能量更低。1.4核磁能級。自旋量子數(shù)I=1/2的核，有兩種自旋狀態(tài)，每一種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)都有其相應(yīng)的能量，且這兩種能量是不連續(xù)的(量子化的)，因此就存在一個(gè)能級，這個(gè)能級就稱為核磁能級。因此，學(xué)生就能理解前面為什么說核磁能級是人為強(qiáng)加上去的，這個(gè)能級不是自然界中固有的(自旋運(yùn)動(dòng)是存在的)，但是不會(huì)有能級分裂，但將核放入強(qiáng)磁場中，自旋的核的能級狀態(tài)就分開了(核磁能級的裂分)，因此就有高低能態(tài)之分了。各自旋狀態(tài)的能級04hEB，04hEB，能級差為02hEB。這個(gè)能級差是我們最為關(guān)注的，回憶紅外和紫外-可見光譜，處于低能態(tài)的核吸收了無線電波的能量，就會(huì)發(fā)生能級的躍遷，躍遷到高能態(tài)。躍遷的結(jié)果是自旋運(yùn)動(dòng)的方向會(huì)反轉(zhuǎn)，就如陀螺，人為給它一個(gè)頻率，如果在該頻率發(fā)生共振了，陀螺就會(huì)倒下去，陀螺因有地面托住的，只是運(yùn)動(dòng)停止。而原子核核在強(qiáng)磁場中就會(huì)倒到下面來，自旋的旋轉(zhuǎn)方向就會(huì)發(fā)生改變。在一定溫度下且無外加輻射條件下，原子核的高能級i，低能級j的數(shù)目達(dá)到熱力學(xué)平衡，通常的磁性核在外磁場中的分布滿足玻爾茲曼分布(幾率分布)iE/RTh/RTjNeeN，處于低能態(tài)的核比處于高能態(tài)的核略多一點(diǎn)。當(dāng)?shù)湍艿暮宋蛰椛浔患ぐl(fā)到高能態(tài)，同時(shí)給出共振信號(hào)(圖4)，但隨著實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行，只微弱占有優(yōu)勢的低能態(tài)的核越來越少，最后高低能態(tài)的核數(shù)目相等，體系凈吸收為零，共振信號(hào)消失，這種現(xiàn)象被稱為飽和。飽和了還會(huì)共振嗎？共振消失，原子核都飽和了就無信號(hào)了，那怎么讓共振重新出現(xiàn)呢？核磁技術(shù)里面還有一項(xiàng)工作，就是弛豫。所謂弛豫是處于高能態(tài)的核通過非輻射途徑釋放能量而及時(shí)返回到低能態(tài)的過程。只要高能態(tài)的自旋核將能量釋放掉，就能維持核磁共振的信號(hào)。這種釋放能量的方式有很多，我們知道，分子是存在熱運(yùn)動(dòng)的，而核磁能級差特別小。分子熱運(yùn)動(dòng)碰撞(與器壁和溶劑分子碰撞)，就可以將高能態(tài)的能量釋放掉，從而回到低能態(tài)。這就是為何做核磁共振波譜測試時(shí)需要氘代溶劑。一方面，可以和氫的信號(hào)分開，1H和2H的共振頻率不在一起。另外一個(gè)作用就是溶劑分子可以和樣品分子之間發(fā)生碰撞，碰撞將高能態(tài)的能量帶走，回落到低能級，核磁共振實(shí)驗(yàn)若做的很長的話，核磁管就會(huì)發(fā)熱，就是將無線電射頻的能量轉(zhuǎn)化為熱能。當(dāng)然，測試的時(shí)候還有許多外加的弛豫方式，再次不過多贅述。，若都為氫核，旋磁比為一個(gè)常數(shù)，h為plank常數(shù)，這個(gè)外磁場就可以調(diào)節(jié)，改變外磁場就改變了能級差，外磁場增大，能級差進(jìn)一步增大，高低能級的能差變大，靈敏度就會(huì)變高，所以核磁共振的發(fā)展方向就是變大外磁場，核磁共振的頻率發(fā)展經(jīng)歷了30MHz、60MHz、300MHz，目前最高的共振頻率為900MHz。能級差放大的優(yōu)點(diǎn)是能級的一點(diǎn)點(diǎn)差別就能被放大好多倍，能級差放大了，靈敏度就提高了(圖5)。1.5核磁共振的產(chǎn)生和核磁共振的條件。在外磁場中，有自旋磁矩的原子核的兩個(gè)相鄰核磁能級的能量差與無線電波的能量相當(dāng)。如果使用無線電波來照射樣品，當(dāng)無線電波的能量與原子核的兩個(gè)相鄰核磁能級的能量差相等時(shí)，原子核就會(huì)吸收該無線電波的能量，發(fā)生能級躍遷，由低能自旋狀態(tài)變成高能自旋狀態(tài)。這種現(xiàn)象就是核磁共振現(xiàn)象。v為無線電射頻的頻率=磁性核在磁場中Larmor進(jìn)動(dòng)頻率v0，就會(huì)產(chǎn)生核磁共振現(xiàn)象。如果固定外磁場，B0一定時(shí)不同的核，旋磁比γ不同，ν不同。若質(zhì)子的共振磁場強(qiáng)度只與磁旋比(γ)、電磁波照射頻率(v)有關(guān)，那么，試樣中符合共振條件的1H都發(fā)生共振，就只產(chǎn)生一個(gè)單峰，這對測定化合物的結(jié)構(gòu)是毫無意義的。實(shí)驗(yàn)證明：在相同的頻率照射下，化學(xué)環(huán)境不同的質(zhì)子將在不同的磁場強(qiáng)度處出現(xiàn)吸收峰。1.6核磁共振與化學(xué)位移?；瘜W(xué)位移的定義：在照射頻率確定時(shí)，同種分子中不同類型的核因在分子中的化學(xué)環(huán)境不同而在不同共振磁場強(qiáng)度下顯示吸收峰的現(xiàn)象稱為化學(xué)位移。因此一個(gè)質(zhì)子的化學(xué)位移是由其周圍的電子環(huán)境決定的。1.7屏蔽作用與化學(xué)位移。理想化的、裸露的氫核；滿足共振條件：00=B/2。產(chǎn)生單一的吸收峰；實(shí)際上，氫核受周圍不斷運(yùn)動(dòng)著的電子影響。化學(xué)位移產(chǎn)生的原因是分子中的磁核不是裸核，核外包圍著電子云，在磁場的作用下，核外電子會(huì)在垂直于外磁場的平面上繞核旋轉(zhuǎn)，形成微電流，從而使核周圍產(chǎn)生感應(yīng)磁場所致。在外磁場作用下，運(yùn)動(dòng)著的電子產(chǎn)生相對于外磁場方向的感應(yīng)磁場，起到屏蔽作用，使氫核實(shí)際受到的外磁場作用減小(圖6)：0B(1)B，：屏蔽常數(shù)。越大，屏蔽效應(yīng)越大。那么，原子核實(shí)際共振頻率為00(1)2B。屏由于屏蔽作用的存在，氫核產(chǎn)生共振需要更大的外磁場強(qiáng)度(相對于裸露的氫核)，來抵消屏蔽影響。在有機(jī)化合物中，各種氫核周圍的電子云密度不同(結(jié)構(gòu)中不同位置)共振頻率有差異，即引起共振吸收峰的位移，這種現(xiàn)象稱為化學(xué)位移。核外電子對氫核產(chǎn)生的這種作用，稱為屏蔽效應(yīng)(又稱抗磁屏蔽效應(yīng))。顯然，核外電子云密度越大，屏蔽效應(yīng)越強(qiáng)，要發(fā)生共振吸收就勢必增加外加磁場強(qiáng)度，共振信號(hào)將移向高場區(qū)；反之，共振信號(hào)將移向低場區(qū)(圖7)?；瘜W(xué)位移的數(shù)值很小，質(zhì)子的化學(xué)位移只有所用磁場的百萬分之幾，所以絕對值的測量，難以達(dá)到所要求的精度，且儀器不同差值也不同。為了克服上述困難和避免因儀器不同所造成的差別，現(xiàn)采用相對數(shù)值表示法，即選用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，以該標(biāo)準(zhǔn)物的共振吸收峰所處位置為零點(diǎn)，其它吸收峰的化學(xué)位移值，根據(jù)這些吸收峰的位置與零點(diǎn)的距離來確定。如圖8所示，最常用的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)是四甲基硅烷(Si(CH3)4，TMS)和三甲基硅基丙磺酸鈉(DSS)。自然界中沒有完全裸露的氫核，因此沒有絕對的標(biāo)準(zhǔn)，僅有相對標(biāo)準(zhǔn)。通常用四甲基硅烷作為內(nèi)標(biāo)，其化學(xué)位移常數(shù)TMS=0。選用TMS作為基準(zhǔn)是因?yàn)槠渚哂幸韵绿攸c(diǎn)：(a)12個(gè)氫處于完全相同的化學(xué)環(huán)境，只產(chǎn)生一個(gè)尖峰；(b)屏蔽強(qiáng)烈，位移最大。一般的有機(jī)化合物都在TMS的左邊，與有機(jī)化合物中的質(zhì)子峰不重迭；(c)化學(xué)惰性；易溶于有機(jī)溶劑；沸點(diǎn)低，易回收。由于TMS不溶于水，與D2O不相溶，可以改用三甲基硅基丙磺酸鈉(DSS)(圖8)。化學(xué)位移的表示方法，與裸露的氫核相比，TMS的化學(xué)位移最大，但規(guī)定TMS=0，其他種類氫核的位移為負(fù)值，負(fù)號(hào)不加。小，屏蔽強(qiáng)，共振需要的磁場強(qiáng)度大，在高場出現(xiàn)，圖7右側(cè)；大，屏蔽弱，共振需要的磁場強(qiáng)度小，在低場出現(xiàn)，圖7左側(cè)。=[(樣-TMS)/TMS]106(ppm)。

2結(jié)論

本文針對有機(jī)波譜分析中核磁共振譜的教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)，首先介紹了核磁共振發(fā)展的科技史，使學(xué)生對核磁共振的發(fā)展有了基本的認(rèn)識(shí)。繼而通過簡單的物理模型對核磁共振基本理論、基本概念和常用術(shù)語進(jìn)行深入淺出的解析，降低學(xué)生對核磁共振波譜理論理解的難度，為對后續(xù)的核磁共振氫譜、核磁共振碳譜的學(xué)習(xí)和有機(jī)波譜綜合解析進(jìn)行鋪墊，進(jìn)而為學(xué)生深造和從事相關(guān)專業(yè)的工作奠定良好的基礎(chǔ)。

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作者:劉娟 陳志文 廖蘇 曾禮強(qiáng) 毛金水 劉俊 劉福燕 任嗣利 單位:2.江西理工大學(xué) 2.常州工學(xué)院