有机化学 教学课件 作者 付建龙 李红 主编核磁共振.ppt

《有机化学 教学课件 作者 付建龙 李红 主编核磁共振.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、NMR是由磁性核受幅射而发生跃迁所形成的吸收光谱。研究最多、应用最广的是1H核的NMR，可用PMR或1HNMR表示。NMR给出的信息(图8-8)√①化学位移：各种结构的1H、13C有不同的化学位移，对结构敏感。（有点像IR中的特征吸收）√②磁性核附近的取代情况及空间排列：通过偶合常数J和自旋－自旋裂分来判断。（IR谱中没有）核磁共振谱中的每一个峰都有归属！√③峰面积（积分高度）：a.用于结构分析：各种化学环境相同的核（1H）的个数；b.用于成分分析：由特征峰定量。6.2.1核磁共振(NuclearMagneticResonanceSpectrosco

2、py)的基本原理6.2核磁共振(1)原子核的自旋与核磁共振1H核带一个正电荷，它可以像电子那样自旋而产生磁矩（就像极小的磁铁）。在外加磁场（HO）中，质子自旋所产生的磁矩有两种取向：与HO同向或反向，对应于或两个自旋态。1H核自旋能级分裂及其与H0的强弱有关：根据量子化学，有：γ——磁旋比；h——普朗克常数；H0——外加磁场强度。如果用一个处于射频范围的电磁波照射处于H0中的1H，当电磁波的频率ν射恰好满足DE＝hν——②时，处于低能级态的1H就会吸收电磁波的能量，跃迁到高能级态，发生核磁共振。∴发生核磁共振时，必须满足下式：③式称为核磁共振基本关系

3、式。可见，固定H0，改变ν射或固定ν射，改变H0都可满足③式，发生核磁共振。但为了便于操作，通常采用后一种方法。(2)核磁共振仪根据③式，连续改变νRF或H0，使观测核一一被激发。扫频：固定H0，改变νRF；√扫场：固定νRF，改变H0（操作更为方便）。6.2.2化学位移化学位移(Chemicalshift)——由于化学环境不同所引起的NMR信号位置的变化。化学位移常用δ表示。例如：乙醇的NMR谱图。其分子中共有三种不同化学环境的氢核，会在NMR谱图中出现三个峰。6.2.2.1化学位移的产生有机化合物分子中的氢核与裸露的质子不同，其周围还有电子！各种

4、化学环境不同的氢核，其周围的电子云密度也不同。在H0作用下，核外电子的环流运动会产生一感应磁场H感应。而H感应的方向总是与H0相反，用化学的语言来说，就是核外电子的存在使1H核受到了屏蔽作用。1H核真正感受到的磁场强度H实为：在真实分子中，发生核磁共振的条件是：这里σ是屏蔽常数。不同化学环境的质子，因其周围电子云密度不同，裸露程度不同，其σ值也不同，从而发生核磁共振的H0不同。这就是化学位移的来源。所以，化学位移也可定义为由于屏蔽程度不同而引起的NMR吸收峰位置的变化。6.2.2.2化学位移的表示方法在实际测量中，化学位移不是以裸露的1H为标准，而是

5、以某一标准物为标准，测得样品共振峰与标准样共振峰的距离。以δ表示：ν样品——样品的共振频率；ν标样——标准样的共振频率；ν0——仪器的工作频率；乘106是为了读数方便。标样——TMS（(CH3)4Si）。其分子中只有一种1H，且屏蔽作用特大，在高场出峰。一般有机物的δ＞0，在TMS的低场（左边）出峰。常见的各种1H的化学位移如下：6.2.2.3影响化学位移的因素（1）电负性Y－H中Y的电负性越大，1H周围电子云密度越低，屏蔽效应越小，δ值越大，越靠近低场出峰。例1：化合物CH3ICH3BrCH3ClCH3F电负性I：2.5Br：2.8Cl：3.0F：

6、4.0δH/ppm2.162.683.054.26化合物C-CH3N-CH3O-CH3电负性C：2.5N：3.0O：3.5δH/ppm0.7~1.92.1~3.13.2~4.2例2:（2）磁各向异性效应实验数据：Why?1Hδ/ppm0.885.232.88这是化合物中非球形对称的电子云如π电子，对邻近质子会产生一个各向异性的磁场，这个附加磁场在某些区域与外磁场H0方向相反，使外磁场减弱，起屏蔽作用；而另一些区域则与外磁场方向相同，使外磁场增强，起去屏蔽作用。双键及叁键上的质子也有各向异性效应：烯氢处于去屏蔽区，所以吸收出现在低场（δ值较大5.23）

7、，而炔氢处于屏蔽区，吸收出现在高场，（δ值较小2.88）。6.2.3峰面积与氢原子数核磁共振图谱中,峰的位置代表了质子的种类,峰面积的大小代表了该质子的多少,分子中质子数与峰面积成正比.6.2.4核磁共振中的自旋偶合与自旋裂分(1)自旋偶合的起因以1,1,2－三溴乙烷为例。峰的裂分是由于质子自旋偶合而引起的。相邻碳原子上氢核间的相互作用称为自旋偶合。CHBr2-CH2Br中质子的偶合及峰的裂分：ab(2)(n+1)规律(n+1)规律——一个信号被裂分的数目取决于相邻碳上1H的数目，如果相邻碳上有n个氢，则该信号被裂分为(n+1)重峰。裂分峰强度比符合

8、二项式展开系数比，可由巴斯卡三角形求得。①相互偶合的两组峰的外形特点是“中间高，两边低”；②等价质子间不发生