实验4.利用核磁分析物质的结构实验报告

《实验4.利用核磁分析物质的结构实验报告》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、湖北大学材料科学与工程学院硕士研究生生实验报告课程名称《现代高分子实验》实验项目核磁共振法测聚合物的结构和构型专业班级2008应用化学姓名袁婷婷学号2008111106000508一、实验目的1．了解NMR核磁共振法的测试原理及核磁共振的基本结构。2．掌握核磁共振图谱的分析方法。3．了解核磁共振在化学分析中的应用。4．掌握试样的制备方法。二、实验原理（摘选）核磁共振谱(NMR)与红外、紫外一样，实际上都是吸收光谱，它的频率范围是兆周(MC)或兆赫兹(MHz)，属于无线电波范围。红外光谱来源于分子振动-转动能级间的跃迁，紫外—

2、可见吸收光谱来源于分子的电子能级间的跃迁。在NMR中电磁辐射的频率为兆赫数量级，属于射频区，但是射频辐射只有置于强磁场F的原子核才会发生能级间的跃迁，即发生能级裂分。当吸收的辐射能量与核能级差相等时，就发生能级跃迁，从而产生核磁共振信号。核磁共振谱常按测定的核分类，测定氢核的称为氢谱(1HNMR)；测定碳-13的称为碳谱(13CNMR)。核磁共振谱不仅给出基团的种类，而且能提供基团在分子中的位置。在定量上NMR也相当可靠。高分辨1HNMR还能根据磁偶合规律确定核及电子所处环境的细小差别，从而研究高分子构型和共聚序列分布等结构

3、问题的有力手段。而13CNMR主要提供高分子碳—碳骨架的结构信息。1.1HNMR的测试原理：当测定1H1核磁共振谱时，将磁铁线圈通电，使磁场达到23847Gs(100MHz的仪器)，射频振荡器产生的100MHz无线电波，通过发射线圈照射样品，扫描线圈中通人电流且改变其强度，即改变外磁场强度，当三个互相垂直的线圈不满足共振条件时，接受线圈没有电流通过，如果满足共振条件时，则有电流通过，将它放大记录下来就得到了核磁共振谱图。lH_核磁共振(1H-NMR)也称为质子核磁共振，是研究化合物中1H1原子核(即质子)的核磁共振。可提供化

4、合物分子中氢原子所处的不同化学环境和它们之间相互关联的信息，依据这些信息可确定分子的组成、连接方式及其空间结构。1.1屏蔽作用与化学位移：依照核磁共振产生的条件，由于1H1核的磁旋比是一定的，所以当外加磁场一定时，所有的质子的共振频率应该是一样的，但在实际测定化合物中处于不同化学环境中的质子时发现，其共振频率是有差异的。产生这一现象的主要原因是由于原子核周围存在电子云，在不同的化学环境中，核周围电子云密度是不同的。当原子核处于外磁场中时，核外电子的运动要产生感应磁场，核外电子对原子核的这种作用就是屏蔽作用。实际作用在原子核上

5、的磁场为H0（1–σ），σ屏蔽常数。在外磁场Ho的作用下核的共振频率为：υ=γHo(1-σ)/2π当共振频率发生了变化，在谱图上反映出了谱峰位置的移动，这称为化学位移。由于质子所处的化学环境不同，σ值也不同，在谱图的不同位置上会出现了不同的峰，所以在核磁共振中，可用化学位移的大小来测定化合物的结构。1.2影响化学位移的主要因素：电负性的影响：在外磁场中，绕核旋转的电子产生的感应磁场是与外磁场方向相反的，因此质子周围的电子云密度越高屏蔽效应就越大，核磁共振就发生在较高场，化学位移值减小，反之同理。与质子相连的强电负性基团会使自

6、治的电子云密度减小，使吸收峰移向低场由电负性基团而引发的诱导效应，随间隔键数的增多而减弱。电子环流效应：实际发现的有些现象是不能用上述电负性的影响来解释的，例如乙炔质子的化学位移(σ=2．35)小于乙烯的质子(σ=4．60)，而乙醛中的质子的σ值却达到9．79，这需要由邻近基团电子环流所引起的屏蔽效应来解释，其强度比电负性原子与质子相连所产生的诱导效应弱，但由于对质子是附加了各向异性的磁场，因此可提供空间立构的信息。2.耦合常数：在高分辨的仪器上可以观察到更精细的结构，谱峰发生分裂，这种现象称为自旋—自旋分裂。这是由于在分子

7、内部相邻碳原子上氢核自旋也会相互干扰。通过成键电子之间的传递，形成相邻质子之间的自旋—自旋耦合，而导致自旋—自旋分裂。分裂峰之间的距离称为耦合常数，一般用J表示，单位为Hz，是核之间耦合强弱的标志，说明了它们之间相互作用的能量，因此是化合物的结构属性，与磁场强度的大小无关。分裂峰数是由相邻碳原子上的氢数决定的，若邻碳原子氢数为n，则分裂峰数为n+1。三、仪器和试剂VARIAN公司INOVA600型核磁共振仪，由磁体、探头、CONSOLE机柜、SUN工作站、空压机几大部分组成。四、实验步骤1取有机物样品3mg左右放入核磁管中，

8、加入CDCl3溶解。2进入核磁测试区前，先检查身上有无金属物品，磁卡等，确保没有后打开换气扇，使室内N2，He等排出。3选用1H谱探头，调节仪器参数，使之工作稳定（锁场，匀场，调谐）。4将装有样品的核磁管放入金属套管中，再从仪器上部将套管送入仪器测试区。5打开计算机控制软件，调节设定合适的