波普分析笔记__第三章_核磁共振波谱法.doc

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1、第三章核磁共振波谱法分类：1H-NMR提供化合物中H的位置、化学环境及相对数目13C-NMR提供化合物骨架C原子信息产生：NMR原子核核能级跃迁产生的UV分子中外层价电子跃迁IR分子的振动—转动能级跃迁自旋的原子核置于强磁场电磁波照射核能级分裂hυ0=ΔE核能级跃迁吸收光谱NMRNMR产生的3个条件：1、原子必须是自旋的2、必须有外加磁场3、hυ0=ΔE（即：电磁波提供的能量正好等于相邻级间能量差）第一节NMR基本原理一、原子核的自旋1、核的自旋运动：大多数原子核都有围绕某个轴作自身旋转运动的现象。2、描述：用自旋角动量P h—planck常数h=6.624

2、×10-34J·SI—自旋量子数，I=0、1/2、1……（1）I=0的原子核：Z（质子数）是偶数，N（中子数）是偶数，A=Z+N=偶数，P=0即没有自旋现象。如12C6,16O8,32S16……核3、自旋量子数的判断（3）I=半整数（1/2、3/2…）的原子核：Z奇数（或偶）N偶数（或奇）A=奇数，P≠0有核自旋现象，如1H1、13C6、15N7、19F9…核（2）I=整数（1、2…）的原子核：Z奇数、N奇数、A偶数，P≠0原子核有自旋现象，如：2H1、14N7……核，I与A（原子质量数）、Z（原子序数）有关，如下：NMR主要研究对象二、原子核的磁矩单位：μ

3、0核磁子μ0=5.049×10-27J·T-1核磁距γ—磁旋比三、原子核的自旋取向与能量1、有自旋现象的原子核产生的磁距与外加磁场相互作用，2、自旋取向数不是任意的，自旋取向数=2I+13、各取向可由一个磁量子数m表示，每个自旋取向代表原子核某个特定的能量状态m=I，I－1，I－2……－（I－2），－（I－1），－I4、E=－μH01H1m1=＋1/2E1=－μHH0hν0=2μHH0m2=－1/2E2=＋四、拉摩尔进动和NMR方程自旋核以自旋轴绕一定角度围绕外磁场进行回旋，此现象称～ν=γH0/2πν—进动频率“共振方程”或“共振条件”：电磁波频率与质子进

4、动频率相同五、NMR实现方法hν0=2μH0ν0（照射的电磁波频率）H0（磁场强度）1、固定ν0,改变H0，扫场2、固定H0,改变ν0，扫频第二节化学位移一、化学位移的产生1、化学环境：原子核周围的电子云密度及邻近化学键的排布情况。2、化学位移：因核化学环境改变引起的共振频率或外磁场强度变化的现象。二、化学位移的表示δHx,νx—样品中质子的磁场强度和频率Hs,νs—标准物质子的磁场强度和频率H0—外加磁场的强度ν0—仪器的频率以TMS（CH3）4Si为标准物，δ=01H-NMR0～2013C-NMR0～250例1质子放在1.4T外加磁场中，质子的进动频率ν

5、=？13C放在2.1T外加磁场中，13C的进动频率ν=？解：ν=γ1HH0/2π＝2.67×108×1.4/(2×3.14)=60MHzν=γ13CH0/2π＝6.73×107×2.1/(2×3.14)=22.6MHz1.4T1H-NMR60MHz13C-NMR15MHz2.1T1H-NMR90MHz13C-NMR22.6MHz例2使用90MHz的NMR仪，若待测质子的吸收峰出现在TMS左侧，两者频率相差90Hz，则被测质子的化学位移是多少？解：δ=（νx－νs）/νo×106=90/（90×106）×106=1三、化学位移的影响因素1．屏蔽效应与去屏蔽效应

6、（1）屏蔽效应（抗磁效应）电子云→环电流→感应磁场感应磁场方向与外加磁场H0方向相反，感应磁场抵消一部分外加磁场。结果：使共振信号峰向高场移动。δ变小（2）去屏蔽效应（顺磁效应）：感应磁场方向与外加磁场方向一致，使外加磁场得到增强。结果：使共振信号峰向低场移动。δ变大2、诱导效应与共轭效应(1)诱导效应：与和质子相连基团电负性大小有关，随电负性增加，质子周围电子云密度降低。结果：使共振信号峰向低场移动。δ变大。例CH3FCH3OCH3CH3ClCH4←电负性大δ/ppm4.263.243.050.2←δ大例CH3ClCH2Cl2CHCl3→电负性基团越多（多

7、取代基）3.055.307.27→δ大(2)共轭效应吸电子共轭效应→移向低场δ变大推电子共轭效应→移向高场δ变小3、各向异性效应由于质子所处空间位置不同引起的。（1）双键碳上的质子烯烃双键碳上的质子位于去屏蔽区，其共振信号移向稍低的磁场区，δ=4.5～5.7。同理，羰基碳上的H质子也是处于去屏蔽区，但因氧原子电负性的影响较大，所以，羰基碳上的H质子的共振信号出现在更低的磁场区，其δ=9.4～10。(2)三键碳上的质子三键上的H质子处于屏蔽区，其共振信号移向较高的磁场区，其δ=2～3。(3)芳环体系苯氢较烯氢位于更低场（7.27ppm4．氢键效应–OH、-NH

8、、-SH键合在杂原子上的质子易形成氢键CH3OH氢键