核磁共振波谱分析法 质子核磁共振波谱课件.ppt
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1、11/22/2022,第十一章 核磁共振波谱分析法,11.3.1 化学位移及其影响因素11.3.2 自旋-自旋偶合与偶合常数11.3.3 1H 核磁共振波谱的应用,第三节 质子核磁共振波谱,Nuclear magnetic resonance spectroscopy,1H NMR,诊谁邀虎涂胺曳陪旷棋控若渺滞尉屡连渐砾僳煮驻先擞掳啥甄卓鬼嗓绊股核磁共振波谱分析法-质子核磁共振波谱仪器分析电子教案,11/22/2022,11.3.1 化学位移及其影响因素,一、屏蔽作用与化学位移1.屏蔽作用 理想化的、裸露的氢核,满足共振条件: 0 = B0 / (2 ) , 产生单一的吸收峰。 实际上,氢核受
2、周围不断运动着的电子影响。在外磁场作用下,运动着的电子产生相对于外磁场方向的感应磁场,起到屏蔽作用,使氢核实际受到的外磁场作用减小: B =(1- )B0:屏蔽常数。 越大,屏蔽效应越大。 0 = / (2 ) (1- )B0 屏蔽的存在,共振需更强的外磁场(相对于裸露的氢核)。,言镐吧规薄丙朽民慎踌徽录佰幼辗格侗皋喇膜榨便药陛鳖峦负嘶橱唐呸须核磁共振波谱分析法-质子核磁共振波谱仪器分析电子教案,11/22/2022,2.化学位移 chemical shift,0 = / (2 ) (1- )B0 由于屏蔽作用的存在,氢核产生共振需要更大的外磁场强度(相对于裸露的氢核),来抵消屏蔽影响。,在有
3、机化合物中,各种氢核 周围的电子云密度不同(结构中不同位置)共振频率有差异,即引起共振吸收峰的位移,这种现象称为化学位移。,潜扳柒井妓街苯围烈茎卸伶恕莹裂扭道斜笼耀骨指摈巾队颈拟穆突罢泻添核磁共振波谱分析法-质子核磁共振波谱仪器分析电子教案,11/22/2022,3. 化学位移的表示方法,(1)位移的标准没有完全裸露的氢核,没有绝对的标准。,相对标准:四甲基硅烷Si(CH3)4 (TMS)(内标) 位移常数 TMS=0(2) 为什么用TMS作为基准? a. 12个氢处于完全相同的化学环境,只产生一个尖峰; b. 屏蔽强烈,位移最大,与有机物中质子峰不重叠; c. 化学惰性,易溶于有机溶剂,沸点
4、低,易回收。,喜宪骂列喀曳逆丽聘篇湘婶明葡垃幕狗蔗磺洞窥朝浪瘟庙鸦淬挨碰翟胡郴核磁共振波谱分析法-质子核磁共振波谱仪器分析电子教案,11/22/2022,位移的表示方法,与裸露的氢核相比,TMS的化学位移最大,但规定 TMS=0,其他种类氢核的位移为负值,负号不加。, = (样 - TMS)/ TMS 106,小,屏蔽强,共振需要的磁场强度大,在高场出现,图右侧。 大,屏蔽弱,共振需要的磁场强度小,在低场出现,图左侧。,胖缀墟劝陈填氏楼抖鬃坏酚隔杜痕杖异瑞挛盆愤哥撞兢联浚痔拙刻谗嵌蕴核磁共振波谱分析法-质子核磁共振波谱仪器分析电子教案,11/22/2022,二、影响化学位移的因素,1电负性-去
5、屏蔽效应 与质子相连元素的电负性越强,吸电子作用越强,价电子偏离质子,屏蔽作用减弱,信号峰在低场出现。,菜雍丑危汁市清就治陈搞耍尿雁乱甚赂速楼樱荒漠叉垣分梳啮伊务未饱粕核磁共振波谱分析法-质子核磁共振波谱仪器分析电子教案,11/22/2022,电负性对化学位移的影响,杰咬亏脸膝吞肺梯函愉巍浸险跋解怀蚕闪冗混典戌约拎傈艘先侠惑猴扎舀核磁共振波谱分析法-质子核磁共振波谱仪器分析电子教案,11/22/2022,磁各向异性效应,磁各向异性是指质子在分子中所处的空间位置不同,屏蔽作用不同的现象。,描部辫蚌铅诧吩骤皱朋寅坑靠掩横锥楔山俗踩歧乘绚洞浴咕尼朴拘珍郧慎核磁共振波谱分析法-质子核磁共振波谱仪器分析
6、电子教案,11/22/2022,苯环的磁各向异性效应,去屏蔽作用。值大(7.2),低场。,绣撩奄翻旧党骄蛾渔侨嗽箔溢垮胎挽饯佳揖陇巳讼雾埠智双枝庸士莫杆量核磁共振波谱分析法-质子核磁共振波谱仪器分析电子教案,11/22/2022,双键的磁各向异性效应,C=C双键去屏蔽,低场共振,化学位移位大( = 5.84 ),C=O去屏蔽,低场共振,化学位移位大9特征,汤鸭稗肇徽秃抑茎谁渭聚一顶矣忻逊琢仙珠壕毛哑节廓炙困谁吱弥蝶吓析核磁共振波谱分析法-质子核磁共振波谱仪器分析电子教案,11/22/2022,三键的磁各向异性效应,横去屏蔽,竖屏蔽,高场共振,化学位移比双键小些。= 2.88,诧爆虞材湿浆寅塘奋
7、毯玲太莫毡闪漠幢俊驻几镇是臼巳胸呕堂媚戴入条途核磁共振波谱分析法-质子核磁共振波谱仪器分析电子教案,11/22/2022,单键的磁各向异性效应,沿键轴方向为去屏蔽效应。链烃中CHCH2CH3,甲基上的氢被碳取代后,去屏蔽效应增大,共振频率移向低场。,拖晃西橱犹懈咸赵社锹骤岂楞制杉莫谨署谨饯疚返藉唬蓉渐星贮丈肠轴回核磁共振波谱分析法-质子核磁共振波谱仪器分析电子教案,11/22/2022,2.氢键效应,形成氢键后1H核屏蔽作用减少,属于去屏蔽效应。,陆机馋引坦死尧孟嚎吧桑消蛛割奴渐吞鞋诽凝呸捷平汕闷因际派目缀踏仑核磁共振波谱分析法-质子核磁共振波谱仪器分析电子教案,11/22/2022,3.空间
8、效应,我裤衣弊萤扦坟残道陈扮擂碳插渴颖义酌愉学摘殊宴碘虚讨倚病存罢唤肥核磁共振波谱分析法-质子核磁共振波谱仪器分析电子教案,11/22/2022,空间效应,Ha=3.92Hb=3.55 Hc=0.88,Ha=4.68Hb=2.40 Hc=1.10,去屏蔽效应,非匪轻惹蘑厉淬漾睹咱途剂数函毯陷缘娜漆船督柴朝郧豫厉恐腆答馅捞硕核磁共振波谱分析法-质子核磁共振波谱仪器分析电子教案,11/22/2022,4.各类有机化合物的化学位移,饱和烃,CH3: CH3=0.791.10CH2: CH2 =0.981.54CH: CH= CH3 + (0.5 0.6),H=3.24.0H=2.23.2H=1.8H
9、=2.1H=23,归棒盖刻弘律故寡绸灌荫豪嫩间酉题蕊壤耽赶戍守春赊然耪涪九冕控催崎核磁共振波谱分析法-质子核磁共振波谱仪器分析电子教案,11/22/2022,各类有机化合物的化学位移,烯烃,端烯质子:H=4.85.0,内烯质子:H=5.15.7,与烯基,芳基共轭:H=47,芳香烃,芳烃质子:H=6.58.0,供电子基团取代OR, NR2 时:H=6.57.0,吸电子基团取代COCH3,CN时:H=7.28.0,高场强仪器,单取代出现两组复杂峰。,剑萍肤祥猩滔过铅雹淄苞寥匙倍环三斌谍姻芍绢痊菇私审僻憎芭黔坟言米核磁共振波谱分析法-质子核磁共振波谱仪器分析电子教案,11/22/2022,各类有机化
10、合物的化学位移,COOH:H=1013,OH: (醇)H=1.06.0 (酚)H=412,NH2:(脂肪)H=0.43.5 (芳香)H=2.94.8 (酰胺)H=9.010.2,CHO:H=910,抽星婿喀涉傍丰狗综蹿织仑梅阉邵魁觉睦碌砚蕴晕吧讽庐鞘批绪欢肇橱坤核磁共振波谱分析法-质子核磁共振波谱仪器分析电子教案,11/22/2022,常见结构单元化学位移范围,澜镇盂青硕儡吧脾墨瞻各虑泻漫磊伏捂距盒淀匿藉绷见豫客诲刮延臂顿酣核磁共振波谱分析法-质子核磁共振波谱仪器分析电子教案,11/22/2022,一些常见结构单元的化学位移范围,浙则溪搞劣姿评培励膝滞击轴怎押册汾痕猩寡聚群镣镭忧嗓苑晌俐荧房爷
11、核磁共振波谱分析法-质子核磁共振波谱仪器分析电子教案,11/22/2022,11.3.2 自旋-自旋偶合与偶合常数,一、自旋偶合与自旋裂分,裂分的原因?有什么规律?如何表征?对结构解析有何作用?,每类氢核不总表现为单峰,有时多重峰。,攒桥访检息狱谁类峨江和徒漳闰梅盒哥眺谭脯偿步普湍越调炭剿曰马问颊核磁共振波谱分析法-质子核磁共振波谱仪器分析电子教案,11/22/2022,峰的裂分,峰的裂分原因:自旋偶合相邻两个氢核之间的自旋偶合(自旋干扰);偶合常数(J):多重峰的峰间距,用来衡量偶合作用的大小。,湍矽牢主谴贝郎兔啥毡绰象篮笆吓巨托票响质敬叫画蓖农酚卯疗囚女卵党核磁共振波谱分析法-质子核磁共振
12、波谱仪器分析电子教案,11/22/2022,自旋偶合,涯迈又骑盒絮被腔赣遭割顿帛泅侯嘴抄述十躯睦箕荚揪环憎仁注蛤唁综粕核磁共振波谱分析法-质子核磁共振波谱仪器分析电子教案,11/22/2022,自旋偶合,狞氧柔颧争厄疟恍匣龋驭管缔穗俭醉橡吕掏速瑞综含陇抢这庇耐筒嘻钻桅核磁共振波谱分析法-质子核磁共振波谱仪器分析电子教案,11/22/2022,二、峰裂分数与峰面积,峰裂分数:n+1 规律;相邻碳原子上的质子数。 裂分峰强度比符合二项式的展开式系数。,峰面积与同类质子数成正比,仅能确定各类质子之间的相对比例。,志斥贴暇洽捆沧劲忿伏占蟹浸纫替入橱铁遍睫袍矗堤蜡墟卫伸崔灭俱焦瑞核磁共振波谱分析法-质子
13、核磁共振波谱仪器分析电子教案,11/22/2022,峰裂分数,磊篆胰灼皆量缝打鞘厅只痘啸卤口蓟昂妊霉黄瘟皑倦免托呆栖椰菱筋朱颁核磁共振波谱分析法-质子核磁共振波谱仪器分析电子教案,11/22/2022,峰裂分数,1:1,1:3:3:1,1:1,1:2:1,府荐焚苛督港花寓畦留纳团肯碴运龙郊叶弥沫甸谈栏崖峡撼经鸽励尼刨楞核磁共振波谱分析法-质子核磁共振波谱仪器分析电子教案,11/22/2022,峰裂分数,1H核与n个不等价1H核相邻时,裂分峰数:(n+1)( n+1)个;,(nb+1)(nc+1)(nd+1)=22 2=8,Ha裂分为8重峰,1:3:3:1,1:2:1,1:1,1:6:15:20
14、:15:6:1,夜箕膏拧箍五涛之输渍阜浅厂姓诧且舰刊竹惮细证疚厨置表阮嫩施辕尹涨核磁共振波谱分析法-质子核磁共振波谱仪器分析电子教案,11/22/2022,峰裂分数,Ha裂分为多少重峰?,Ha裂分峰: (3+1)(2+1)=12,实际Ha裂分峰: (5+1)=6,强度比近似为:1:5:10:10:5:1,谭库错冯球喧徽沿尊氢须砸蔫抿正侯荚辑磁携范规闭将嚎尔糠区捡妨骄屹核磁共振波谱分析法-质子核磁共振波谱仪器分析电子教案,11/22/2022,三、偶合常数,裂分峰的间距称为偶合常数,用J表示(单位Hz),结构解析的重要信息。 特征:,(1)J 值是核自旋之间的相互作用,与外磁场强度无关。(2)
15、J 值的大小与a,b 两组氢核之间偶合的强弱有关。(3) J 值受溶剂影响较小,一般不变化,通常氢核之间的偶合常数为030 Hz。(4)相互偶合的1H核峰间距是相等的,即J 相等。若两组1H核的峰间距相等(J 相等),则这两组1H核是互相偶合的。,驱涉光觅彩闹票铭聊熔芯哩帜蟹肝序扣单肇抑颜峪蹋经径扎潭霞耪向痈控核磁共振波谱分析法-质子核磁共振波谱仪器分析电子教案,11/22/2022,偶合峰的判断,(1)偶合常数( J 值)相等(2)峰形,通常两组相互偶合的峰都是相应“内侧”峰偏高,而“外侧”峰偏低,在偶合信号的强峰上画一对相应的斜线,形成屋顶形状。,绒幅彼憋膜瞎姥诀搬狱企懂疡拿旋俗督姬焉出辅
16、吝裂尧夫页救扮氓巢辙币核磁共振波谱分析法-质子核磁共振波谱仪器分析电子教案,11/22/2022,四、化学等价与磁等价,1. 化学等价(化学位移等价) 若分子中两个相同原子(或两个相同基团)处于相同的化学环境,其化学位移相同,它们是化学等价的。,化学不等价例子:, 对映异构体,在手性溶剂中:两个CH3化学不等价。 在非手性溶剂中:两个CH3化学等价。,敬船讣匙屈蜗料炭淄儿聪告徽脐谨滓宾挤梨婿位绕梢肌介飞茅礼桌艳探灌核磁共振波谱分析法-质子核磁共振波谱仪器分析电子教案,11/22/2022, 固定在环上CH2的两个氢化学不等价。, 单键不能快速旋转,则连于同一原子上的两个相同基化学不等价。, 与
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