核磁共振氢谱(化学位移).ppt

核磁共振氢谱(1H-NMR)化学位移(chemical shifts)Produced by Jiwu WenProduced by Jiwu Wen1.内容提要内容提要化学位移的产生化学位移的产生化学位移的产生化学位移的产生化学位移的表示方法与测定化学位移的表示方法与测定化学位移的表示方法与测定化学位移的表示方法与测定影响化学位移的因素影响化学位移的因素影响化学位移的因素影响化学位移的因素不同质子的化学位移不同质子的化学位移不同质子的化学位移不同质子的化学位移2.化学位移的产生化学位移的产生 核磁共振条件及面临的问题核磁共振条件及面临的问题核磁共振条件及面临的问题核磁共振条件及面临的问题1.1.核磁共振的条件小结核磁共振的条件小结:(1)自旋核(I0)(2)外加磁场B0(3)外加射频的能量hv等于自旋核磁能级的能量差：2.2.面临的问题：面临的问题：从核磁共振条件式可以看出，磁性原子核的共振频率只和磁旋比和外加磁场强度B0有关。那么，在一定条件下测定时，所有1H只产生一条谱线，所有的13C也只产生一条谱线，这样对于有机物结构分析就没有什么意义。3.化学位移的产生化学位移的产生 核外电子的影响，屏蔽效应，化学位移核外电子的影响，屏蔽效应，化学位移核外电子的影响，屏蔽效应，化学位移核外电子的影响，屏蔽效应，化学位移核外电子在外加磁场作用下产生电子环流，电子环流产生相应的感应磁场，感应磁场的方向与原外加磁场的方向相反，磁场强度等于B0，此时原子核实际受到的磁场强度小于原外加磁场强度B0，这种核外电子对原子核的影响称为屏蔽效屏蔽效应应，称为屏蔽常数屏蔽常数。修正的核磁共振条件：修正的核磁共振条件：由于屏蔽效应不同导致化学环境不同的原子核共振频率不同，因而在不同的位置上出现吸收峰，这种现象称为化学位化学位移。移。4.化学位移的表示方法与测定化学位移的表示方法与测定 化学位移的表示方法化学位移的表示方法化学位移的表示方法化学位移的表示方法位移常数位移常数位移常数位移常数 测定和计算方法测定和计算方法测定和计算方法测定和计算方法标准物质标准物质标准物质标准物质(通常用通常用通常用通常用TMSTMS，即四甲基，即四甲基，即四甲基，即四甲基硅硅硅硅)对照法：对照法：对照法：对照法：高场与低场的区分高场与低场的区分高场与低场的区分高场与低场的区分5.化学位移的表示方法与测定化学位移的表示方法与测定四甲基硅四甲基硅四甲基硅四甲基硅(TMS)(TMS)作为标准物质的优点：作为标准物质的优点：作为标准物质的优点：作为标准物质的优点：TMS化学性质不活泼，与样品之间不发生化学反应和分子间缔合；TMS是一个对称结构，四个甲基的化学环境完全相同，不论在氢谱还是碳谱都只产生一个吸收峰；Si的电负性小(1.9)，TMS中氢核与碳核周围的电子云密度高，屏蔽效应大，产生NMR信号所需的磁场强度比一般有机物中的氢核和碳核产生NMR信号所需的磁场强度大得多，处于较高场，与绝大部分样品信号不发生重叠和干扰；TMS沸点低(27)，容易去除，有利于回收样品。6.化学位移的表示方法与测定化学位移的表示方法与测定2.053.667.影响化学位移的因素影响化学位移的因素1.1.诱导效应：诱导效应：诱导效应：诱导效应：吸电子诱导效应降低原子核周围的电子云吸电子诱导效应降低原子核周围的电子云吸电子诱导效应降低原子核周围的电子云吸电子诱导效应降低原子核周围的电子云密度，化学位移向低场移动，密度，化学位移向低场移动，密度，化学位移向低场移动，密度，化学位移向低场移动，增大。增大。增大。增大。CH3X中甲基和各种取代基连接后的化学位移中甲基和各种取代基连接后的化学位移-XFOCH3ClBrCH3H4.263.243.052.680.880.23.3.杂化效应杂化效应杂化效应杂化效应2.2.共轭效应共轭效应共轭效应共轭效应8.影响化学位移的因素影响化学位移的因素4.4.磁各向异性效应，屏蔽与去屏蔽磁各向异性效应，屏蔽与去屏蔽磁各向异性效应，屏蔽与去屏蔽磁各向异性效应，屏蔽与去屏蔽(1)(1)双键的磁各向异性效应双键的磁各向异性效应9.影响化学位移的因素影响化学位移的因素(2)(2)苯环的磁各向异性效应苯环的磁各向异性效应环内氢环内氢 =-2.99环外氢环外氢 =9.2810.影响化学位移的因素影响化学位移的因素(3)(3)叁键的磁各向异性效应叁键的磁各向异性效应11.影响化学位移的因素影响化学位移的因素(4)(4)单键的磁各向异性效应单键的磁各向异性效应直立键上的氢核处于屏蔽区，在较高场，平伏键上的氢核处于去屏蔽区，在较低场，化学位移值大约相差0.5 ppm。12.影响化学位移的因素影响化学位移的因素5.5.氢键：氢键：氢键：氢键：分子形成氢键后，氢核周围的电子云密度降低，分子形成氢键后，氢核周围的电子云密度降低，分子形成氢键后，氢核周围的电子云密度降低，分子形成氢键后，氢核周围的电子云密度降低，产生去屏蔽作用，化学位移向低场移动，产生去屏蔽作用，化学位移向低场移动，产生去屏蔽作用，化学位移向低场移动，产生去屏蔽作用，化学位移向低场移动，增大。增大。增大。增大。6.6.温度：温度：温度：温度：大多数信号的共振位置受温度影响很小，但大多数信号的共振位置受温度影响很小，但大多数信号的共振位置受温度影响很小，但大多数信号的共振位置受温度影响很小，但-OH,-NHOH,-NH和和和和-SH-SH在升高温度时形成氢键的程度降低，化学在升高温度时形成氢键的程度降低，化学在升高温度时形成氢键的程度降低，化学在升高温度时形成氢键的程度降低，化学位移移向高场，位移移向高场，位移移向高场，位移移向高场，降低。降低。降低。降低。7.7.溶剂效应溶剂效应溶剂效应溶剂效应：溶剂的磁各向异性和溶质与溶剂之间形成氢：溶剂的磁各向异性和溶质与溶剂之间形成氢：溶剂的磁各向异性和溶质与溶剂之间形成氢：溶剂的磁各向异性和溶质与溶剂之间形成氢键将对溶质中不同位置的氢核的化学位移产生影响。键将对溶质中不同位置的氢核的化学位移产生影响。键将对溶质中不同位置的氢核的化学位移产生影响。键将对溶质中不同位置的氢核的化学位移产生影响。13.不同质子的化学位移不同质子的化学位移14.不同质子的化学位移不同质子的化学位移15.不同质子的化学位移不同质子的化学位移16.Thank You!17.