《核磁共振波谱分析》PPT课件.ppt

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1、2023/7/19,第十一章 核磁共振波谱分析,一、核磁共振与化学位移nuclear magnetic resonance and chemical shift二、影响化学位移的因素factors influenced chemical shift,第三节 化学位移与核磁共振图谱,nuclear magnetic resonance spectroscopy,nuclear magnetic resonance and chemical shift,2023/7/19,NMR的直接信息,化学位移（）耦合常数（J）信号强度（I）NOE效应（）驰豫时间（T1/T2）,2023/7/19,一、化学位

2、移chemical shift,1.屏蔽作用（shielding effect）,理想化的、裸露的氢核；满足共振条件：0=H0/(2)产生单一的吸收峰；,2023/7/19,B=（1-）B0：屏蔽常数。越大，屏蔽效应越大。,由于屏蔽的存在，共振需更强的外磁场(相对于裸露的氢核)。,0=/(2)（1-）B0,屏蔽作用的大小与核外电子云密度有关。,2023/7/19,2.化学位移：chemical shift,在有机化合物中，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。,由于化学位移的大小与氢核所处的化学环境密切相关，因此就有可能根

3、据 的大小来判断H 的化学环境，从而推断有机化合物的分子结构。,2023/7/19,二.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（TMS）Si(CH3)4（内标）规定：它的化学 位移 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。与有机化合物中的质子峰不重迭；c.化学惰性；易溶于有机溶剂；d.沸点低，易回收。,2023/7/19,=（样-TMS)/工作频率 106(ppm),=（BTMS-B样)/B工作频率 106(ppm),小：,大：屏蔽弱，共振需要的磁场强度小，在低

4、场出现，图左侧；,屏蔽强，共振需要的磁场强度大，在高场出现，图右侧；,（3）化学位移,2023/7/19,2023/7/19,2,1,9,3,4,5,8,7,NMR的直接信息,2023/7/19,例题，某质子的吸收峰与TMS峰相隔134Hz。若用60 MHz的核磁共振仪测量，计算该质子的化学位移值是多少？,解：=134Hz/60MHz 106=2.23(ppm),改用100 MHz的NMR仪进行测量，质子吸收峰与TMS 峰相隔的距离，即为相对于TMS的化学位移值=2.23 100=223Hz,2023/7/19,三、影响化学位移的因素 factors influenced chemical s

5、hift,取代基的电负性 磁各向异性 氢键 环烷基的环电流效应 溶剂特性,2023/7/19,1诱导效应,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。,例如：碘乙烷 CH3，=1.62.0，高场；CH2I，=3.0 3.5,低场,-去屏蔽效应,甲醇-O-H，-CH3，大 小 低场 高场,2023/7/19,电负性对化学位移的影响,2023/7/19,2.磁各向异性效应,价电子产生诱导磁场，质子位于其磁力线上，与外磁场方向一致，去屏蔽。,（1）双键,2023/7/19,（2）叁键,价电子以圆柱形环绕叁键运行，产生诱导磁场，分子轴向磁场与外磁场方向相

6、反，产生屏蔽效应。,2023/7/19,（3）苯环,苯环上的6个电子产生较强的诱导磁场，质子位于其磁力线上，与外磁场方向一致，去屏蔽。,2023/7/19,2023/7/19,3.共轭效应,2023/7/19,给电子效应,吸电子效应,2023/7/19,2023/7/19,4.氢键效应,形成氢键后1H核屏蔽作用减少，氢键产生去屏蔽效应。,2023/7/19,5.质子交换对化学位移的影响,（1）可交换氢（活泼氢）与N、O、S 等相连的 H，交换速度：OH NH SH,活泼氢可与同类分子或与溶剂分子的氢进行交换：ROH（a）+ROH（b）=ROH（b）+ROH（a）ROH（a）+HOH（b）=RO

7、H（b）+HOH（a）,（2）可交换氢的化学位移范围较宽，峰位不固定，易干-扰其它质子的测定，故常用重水将其交换掉。ROH+DOD=ROD+HOD只在 4.7ppm 出现HOD的质子峰,2023/7/19,四.各类有机化合物的化学位移,饱和烃,-CH3:CH3=0.791.10ppm-CH2:CH2=0.981.54ppm-CH:CH=CH3+(0.5 0.6)ppm,H=3.24.0ppmH=2.23.2ppmH=1.8ppmH=2.1ppmH=23ppm,2023/7/19,各类有机化合物的化学位移,烯烃,端烯质子：H=4.85.0ppm,内烯质子：H=5.15.7ppm,与烯基，芳基共轭：H=47ppm,芳香烃,芳烃质子：H=6.58.0ppm,供电子基团取代-OR，-NR2 时：H=6.57.0ppm,吸电子基团取代-COCH3，-CN，-NO2 时：H=7.28.0ppm,2023/7/19,各类有机化合物的化学位移,-COOH：H=1013ppm,-OH：（醇）H=1.06.0ppm（酚）H=412ppm,-NH2：（脂肪）H=0.43.5ppm（芳香）H=2.94.8ppm（酰胺）H=9.010.2ppm,-CHO：H=910ppm,2023/7/19,常见结构单元化学位移范围,