第27讲——核磁共振谱(NMR).ppt

教学
要点
第二十七讲——
3、峰面积的计算
1、化学位移的相对表示法——δ
4、自旋偶合与自旋分裂
2、影响化学位移的因素
4000
400
1500
IR要点复****主要官能团的特征吸收(σ值)
O-H
N-H
①3600~3200
③3000~2700
-C-H(饱和)
O=C-H
⑤1850~1550
C=O
>1700(孤立)
<1700(共轭)
②3300~3000
=C-H
≡C-H
④≈2200
C≡N
C≡C
⑥1600~1450(多峰)
苯环
官能团特征频率区
原子的质量数和原子序数有一者为奇数时,即为磁性原子核
2、外磁场的作用?
3、什么叫共振跃迁?
核磁共振谱(NMR)
NMR——在外磁场H0中,磁性原子核吸收某一频率的电磁波,而产生的共振跃迁信号。
1、什么叫磁性原子核?有什么特性?
一、基本原理
非磁性原子核
——有自旋现象,能产生自旋磁矩H′
以氢核为例:
自旋产生的自旋磁矩H′有两种取向——
与H0反,反磁取向
与H0同,顺磁取向
H0
H′
H′
核常数
γH = 26750
H0=1~2
氢谱——1HNMR
碳谱——MR
√
2、自旋磁矩与外磁场的关系?
能量高
能量低
△E=10-5kJ·mol-1
3、什么叫共振跃迁?
若电磁波提供的能量(hν) ,恰好等于核的自旋能级之差(△E) ,即可发生吸收,从低能级跃迁到高能级,此称为共振跃迁,也即是产生了核磁共振吸收。
E
外磁场强度
H0′
H0
反磁取向
顺磁取向
H′
H′
1H H0=, ν=
H0=,ν= 60MHz
H0=,ν= 100MHz
共振条件
扫频——H0固定,改变ν
扫场——ν固定,改变H0
4、核磁共振仪
——寻找共振吸收信号
1HNMR可测含有几种氢
1HNMR可测各种氢的比例
1HNMR可测各种氢的数目
1HNMR的应用
——化学位移
——计算峰面积
——自旋偶合和自旋裂分
二、化学位移——测定含有几种氢
CH3CH2OH
由于化学环境不同,造成的核磁共振信号的位置变化。
伯氢
仲氢
羟基氢
核外电子云的影响
H核周围电子云密度越大,屏蔽效应越大。
核外电子在外磁场中也产生感应磁场,其方向与外磁场相反。
屏蔽常数
1、化学位移是怎样产生的?
产生共振吸收所需要的H0越高,
信号向高场移动
共振条件
2、化学位移如何表示?
存在两个问题:①化学位移的绝对值很小;
②频率、H0不同,位移值也不同。
——采用相对数值表示法δ
选择(CH3)4Si(TMS)为标准,δ= 0
①TMS结构对称,只有一种氢
②屏蔽效应高,在高场吸收
l2CH2Cl(1,2,2-三***丙烷)


δ(ppm)
400Hz
223Hz
100MHz
240Hz
134Hz
60MHz
CH2
CH3
相对于TMS的化学位移
为什么选TMS作标准?
δ小→高场
δ大→低场
27-1
四***硅
CH3CH2OH
a
b
c



3、影响化学位移的因素——电子效应
吸电作用——电子云密度降低,屏蔽效应减弱,共振吸收移向低场。





δ(ppm)
CH3-Cl
CH3-F
CH3-Br
CH3-I
CH3-H
质子环境
6~8
5~6
2~3
~
=C-H (芳)
=C-H (烯)
≡C-H (炔)
-C-H (烷)
4、特征质子的化学位移值
10~12
9~10
1~5
1~
RCOO-H(酸)
O=C-H (醛)
-N-H (***)
-O-H (羟)
√
2~
2~
~4
~4
HOOC-C-H
O=C-C-H
-O-C-H
X-C-H
√
低场←大δ小→高场
a
b
c
氢键受纯度、浓度、温度等影响。
化学环境相同的质子——等价质子
等价质子——在相同位移处有吸收
吸收峰的面积——与质子数成正比
CH3CH2OH
a
b
c
a
b
c
1HNMR在给出吸收峰的同时,自动画出阶梯曲线,以表示各类质子的相对多少。
一般可以根据坐标纸的格数计算。
6格


Ha︰Hb︰Hc=︰︰6=3︰2︰1
三、计算峰面积——测定各种氢的比例
CH3CH2OH
(高分辨)
四、自旋偶合和自旋裂分——测定各种氢的数目
C