清华大学有机化学李艳梅课件(全)第2章资料.ppt

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1、Chapter2ModernSpectrometry第二章现代仪器分析方法及应用OrganicChemistryA(1)ByProf.LiYan-MeiTsinghuaUniversityContent引言第一部分核磁共振谱(NMR)第二部分红外光谱法(IR)第三部分质谱法(MS)第四部分紫外－可见光谱法(UV-Vis)引言分析未知化合物的步骤?C,H,O,…C%H%O%,…CmHnOy2.1引言利用其各种化学反应性质推测可能结构分子的不同层次运动DifferentmotionTranslationRotationfar-infraredVibrationinfraredMoti

2、onoftheelectronultraviolet&visibleMotionofthenuclearmicrowave各种光谱分析方法XrayUltravioletVisualInfraredMicrowaveRadiowaveRFIDElectronSpectroscopyUltravioletVisualInfraredNMR200~400nm400~800nm2.5μ~15μ1n~5nwavelengthshortlong第一部分核磁共振谱(NMR)NuclearMagneticResonance2.2核磁共振的基本原理2.31H-NMR(核磁共振氢谱)2.413C-N

3、MR(核磁共振碳谱)2.2核磁共振的基本原理750MHzNMR600MHzNMR800MHzNMRNMR仪器的基本组成I=2m=-1m=1m=0I=1m=-1m=1原子核的磁矩和磁共振原子核的自旋运动和自旋量子数I相关。核自旋量子数：I原子核置于磁场中，将有：2I＋1个取向I=1/2m=-1/2m=1/2m=0m=2m=-2以I=1/2的核为例:当外部给予的能量恰为∆E时，原子核则可吸收该能量，从低能级运动方式跃迁到高能级运动方式，即发生“核磁共振”答：I=0的原子核没有核磁信号。1H，13C，31P，15N，19FI=1/212C，14N，18FI=01H-NMR13C-NMR

4、31P-NMR15N-NMR19F-NMR问：是否所有的原子核都有核磁信号？因为：I=0时2I＋1＝1△E=hH0/2：磁旋比（为各种核的特征常数）h：plank常数H0：外加磁场强度问：跃迁（“核磁共振”）时所需要吸收的能量∆E为多少？核磁共振时△E=hH0/2=h△E=hH有效/2H有效=H0-H感应处于不同化学环境中的质子外层电子分布情况不同产生的感应磁场也不同△E=hH有效/2H有效=H0-H感应信号的裂分：偶合常数信号的位置：化学位移信号的强度：积分曲线2.31H-NMR(核磁共振氢谱)2.3.1信号的位置:化学位移单位（）：ppm零点：TMS相对

5、于一个基准物的相对值样品－标准仪器低场高场原则1：等价的质子化学位移相同△E=hH有效/2H有效=H0-H感应化学环境相同替代原则CH4CH3CH3CH3aCH2bCH3aCH3aCH2bCH2cCl影响化学位移的因素：原子核外电子云的分布：电负性原子核所受的额外磁场：各向异性效应原则2：不等价的质子化学位移不同△E=hH有效/2H有效=H0-H感应电负性的影响：邻近基团电负性质子上电子云密度H感应H有效C－CH3N－CH3O－CH32.53.03.5=0.77-1.88=2.12-3.10=3.24-4.02CH3ClCH2Cl2CHCl3=3.05=

6、5.30=7.27CH3aCH2bCH2cClH>H>HH>H思考！例如：各向异性效应的影响：=4.5-5.9=7.2=2.8=2.8表示法：J单位：HzmJnm：表示两个偶合核之间间隔键的数目n：其它信息2.3.2信号的裂分:偶合常数1）偶合的产生：自旋－自旋偶合屏蔽B与外磁场反平行去屏蔽B与外磁场平行R1CACBR4R2R3HAHB+1/2R1CACBR4R2R3HAHB-1/2B不存在时，A的化学位移偶合常数2）裂分规律相隔三根单键以上，一般J≈0等价质子（磁等价）互不裂分具有沿共价键的意味n+1规律CH4CH3CH3CH3CH2ClJac≠Jadn+1

7、规律：一组化学等价的质子被一组数目为n的等价质子裂分时，那么其吸收峰数目为n+1，峰强比例符合二项式。HH1211331外磁场方向H被两个等价的H裂分为叁重峰，叁重峰的峰强比为1:2:1H被三个等价的H裂分为四重峰，四重峰的峰强比为1:3:3:1如果一组化学等价的质子被两组数目分别为n和n’的等价质子裂分时，那么其吸收峰数目为(n+1)(n’+1)，H被裂分为：(2+1)(3+1)重峰注：s:单重峰d:二重峰t:叁重峰q:四重峰m:多重峰Jab＝Jba2.3.3信号的强度:积分曲