核磁共振解析1.ppt

核磁共振氢谱和碳谱Different Types of NMRvElectron Spin Resonance (ESR) § 1-10 GHz (frequency) used in analyzing free radicals (unpaired electrons) vMagnetic Resonance Imaging (MRI) § 50-300 MHz (frequency) for diagnostic imaging of soft tissues (water detection) vNMR Spectroscopy (MRS) § 300-900 MHz (frequency) primarily used for compound ID and characterizationNMR in Everyday LifeMagnetic Resonance ImagingNMR Spectroscopy布鲁克Bruker瓦里安Varian(Agilent)900MHz800MHz600MHz500MHz400MHz300MHz省测试中心 600MHz 山西大学测试中心 300MHzExplaining NMR1、确定中药化学成分的结构核磁共振能解决中医药研究中什么问题？氨基酸有机酸区域糖区芳香区2、中药指纹图谱1, 乳酸; 2, 丙氨酸; 3, 醋酸; 4, 丙酮酸; 5, 琥珀酸; 6, 2-氧化戊二酸; 7, 柠檬酸; 8,二甲胺; 9, 三甲胺; 10,二甲基甘氨酸; 11, 肌酸酐; 12, 牛磺酸; 13, 氧化三甲胺; 14,甘氨酸; 15,肌氨酸; 16, 糖区间; 17, β-葡萄糖; 18, α-葡萄糖; 19,尿囊素; 20,尿素; 21, 马尿酸; 22, 甲酸. 空白组和模型组尿液典型 1H NMR图谱.3、中医药代谢组学研究3、确定蛋白的结构什么样的核可以测定NMR图谱？1H NMR 13C NMR 15N NMR中字数和质子数，一个奇数，一个偶数I=0，中字数、质子数均为偶数I=1/2 I=2/3 I=2/5I=1, I=2 中子数和质子数均为奇数 I=3存在自旋运动的核自旋量子数I不等于0什么样的核可以测定NMR图谱？核磁共振氢谱1H 自旋量子数( I ) 1/2 没有外磁场时，其自旋磁距取向是混乱的在外磁场H0中，它的取向分为两种(2I+1=2) 一种和磁场方向相反，能量较高(E=H0) 一种和磁场方向平行，能量较低( E= H0)两种取向的能量差E可表示为:若外界提供一个电磁波，波的频率适当， 能量恰好等于核的两个能量之差，h=E， 那么此原子核就可以从低能级跃迁到高能级， 产生核磁共振吸收。

Principles of NMRhLow Energy High EnergyNNSS核磁共振谱化学位移  化学环境峰面积 质子数氢原子核的外面有电子，它们对磁场的磁 力线有排斥作用对原子核来讲，周围的电子起屏蔽（Shielding）效应 核周围的电子云密度越大，屏蔽效应就越大核周围的电子云密度是受所连基团的影响，故不同化 学环境的核，它们所受的屏蔽作用各不相同，它们的 核磁共振信号亦就出现在不同的地方化学位移的产生原因屏蔽作用 磁场强度变的更小 参考标准 常用的标准物质是四甲基硅烷 (CH3)4Si（Tetramethyl silane，简写TMS）只有一个峰，电负性 Si  C, 屏蔽作用很高，一般质子的吸收峰都出现在它的左边-----低场化学位移（Chemical shift） 其他峰与四甲基硅烷峰之间的距离ppm，百万分之一 无量纲无量纲 TMS的值定为0，其他质子的值应为负值 可是文献中常将负号略去，将它看作正数吸收峰数 多少种不同化学环境质子 峰的位置 质子类型 峰的面积 每种质子数目结构解析的几个重要参数化学位移耦合常数峰型（s，d，t，q）积分面积自旋-自旋耦合作用核的自旋方式有两种：与外加磁场同向（）或反向（）它会使邻近的核感受到磁场强度的加强或减弱使邻近质子半数分子的共振吸收向低场移动，半数分子的共振吸收向高场移动原来的信号裂分为强度相等的两个峰------即一组双重峰自旋自旋耦合（Spin-spin coupling）相邻碳上氢核的相互影响耦合常数（Coupling constant, ） J两个裂分峰间距离 单位：赫兹 Hz耦合常数 J nJA-B 来表示A,B 为彼此耦合的核n 为 A,B 核之间相隔化学键的数目如 3JH-H=8.0Hz 表示两个相隔三根化学键质子间的耦合常数为 8.0 赫兹。

耦合常数 J 只与化学键性质有关而与外加磁场无关它是 NMR 谱图分析的参数之一耦合常数 J nJA-B 来表示A,B 为彼此耦合的核n 为 A,B 核之间相隔化学键的数目如 3JH-H=8.0Hz 表示两个相隔三根化学键质子间的耦合常数为 8.0 赫兹耦合常数 J 只与化学键性质有关而与外加磁场无关它是 NMR 谱图分析的参数之一耦合常数 J nJA-B 来表示A,B 为彼此耦合的核n 为 A,B 核之间相隔化学键的数目如 3JH-H=8.0Hz 表示两个相隔三根化学键质子间的耦合常数为 8.0 赫兹Spin-Spin CouplingC - Y C - CHC - CH2C - CH3H|H|H|H|singlet doublet triplet quartetXZXZXZXZJSpin Coupling Intensities1 1 1 121 13 3峰型的裂分比例d：1:1 t： 1:2:1 q：1:3:3:1对于自旋量子数I=1/2的一级类型的耦合 可以归纳以下几条规则：1. 某核和n个磁等价的核耦合时，可产生n+1条谱线，若它再与另一组m个磁等价核耦合，则谱线的数目是（n+1）(m+1）条。

2. 谱线裂分的间距即是它们的耦合常数J 3. 一级类型的多重峰通过其中点作对称分布，中心位置即为化学位移值4. 多重峰的相对强度为二项展开式（a+b）n的系数，n为等价核的个数即可由下表表示:n（核的个数）谱线相对强度0 1 1 1 1 2 1 2 1 3 1 3 3 1 4 1 4 6 4 1 5 1 5 10 10 5 1复杂峰型dddtdqNMR Peak IntensitiesC - CHC - CH2C - CH3Y|Y|Y|XZXZXZAUC = 1AUC = 2AUC = 3影响氢核化学位移的因素1. 诱导效应CH3X 不同化学位移与-X的电负性化合物电负性（X） 4.0（F） 3.5（O） 3.1（Cl） 2.8（Br） 2.5（I）（ppm） 4.26 3.40 3.05 2.68 2.16X, : X, 电子云密度, 屏蔽效应, 共振在较低磁场发生，  拉电子基团越多, 这种影响越大3.055.307.27基团距离越远，受到的影响越小屏蔽效应 正屏蔽：由于结构上的变化或介质的影响使氢核外 电子云密度增加，或者感应磁场的方向与外磁 场相反，则使谱线向高磁场方向移动（右移） ，值减小，亦叫抗磁性位移。

去屏蔽：由于结构上的变化或介质的影响使氢核外 电子云密度减少，或者感应磁场的方向与外磁 场相同，则使谱线向低磁场方向移动（左移） ， 值增加，亦称顺磁性位移质子类型 /ppm环丙烷 0.2伯 0.9仲 1.3叔 1.5乙烯型 4.5~5.9乙炔型 2~3各类质子的化学位移质子类型 /ppm烯丙型 1.7氟 4~4.5氯 3.4溴 2.5~4碘 2~4醇 3.4~4醚 3.3~4质子类型 /ppm酯3.7~4.12~2.2酸 2~2.6羰基化合物 2~2.7醛 9~10羟基 1~5.5烯醇 15~17羧酸 10.5~12胺1~5Characteristic Chemical Shifts常用的核磁分析溶剂氘代氯仿氘代甲醇氘代吡啶氘代二甲亚砜氘代水（重水）氘代丙酮溶剂的选择原则：1.溶解性2.谱峰的分辨率注意:氘代试剂不能污染核磁分析的溶剂和样品量单体： 300MHz 10mg400-500MHz 5-10mg600MHz 3-5mg600MHz带低温探头 1-2mg氘代溶剂：0.5-0.6ml，高度不低于3-3.5 cm混合物：30-50 mg 左右，不超过60mg低于20 mg氢谱测试的参数累加（采样）次数：4的倍数核磁序列:一般32次足够（600MHz）定标试剂TMS：脂溶性TMSP (TSP):水溶性溶剂峰和杂质的判断氯仿：单峰，7.26甲醇：五重峰，3.30重水：宽单峰，4.80吡啶：3个单峰，7.22, 7.58， 8.74DMSO：五重峰，2.50 单体中的杂质：积分面积不成比例的峰A Modern NMR InstrumentRadio Wave TransceiverNMR MagnetMagnet LegsProbeSample BoreCryogensMagnet CoilNMR Magnet Cross-SectionAn NMR Probe NMR Sample & Probe Coil常见中药化学成分的氢谱特征脂肪酸香豆素黄酮类。