清华大学有机化学李艳梅老师课件第二章.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DifferentmotionTranslationRotationfa

2、r-infraredVibrationinfraredMotionoftheelectronultraviolet&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

3、)NuclearMagneticResonance2.2核磁共振的基本原理2.31H-NMR(核磁共振氢谱)2.413C-NMR(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

4、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-NMR31P-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

5、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

6、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=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

7、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

8、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