北京化工大学仪器分析第八章-核磁共振波谱法-2课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,如果,H,a,邻近没有其他质子，则,H,a,共振条件为：,0,=,/(,2)(1-,),H,0,H,a,邻近有,H,b,存在，,H,b,在外磁场中有两种自旋取向，相应产生两种自旋磁场，对,H,a,核有干扰。,自旋偶合与自旋裂分,由公式,9-6,和,9-8,1,一种磁场与外磁场,Ho,同方向，作用于,Ha,的磁场,HHo,H,另一种与外磁场反方向，作用于,Ha,的磁场,HHo,H,1,=,/(,2)（1-,）,H,0,H,2,=,/(,2)（1-,）,H,0,H,自旋偶合与自旋裂分,2,乙醇的高分辨与低分辨,NMR,谱,峰面积,1：2：3,3,偶合常数与分子结构的关系,根据耦合质子之间相隔间的数目，可将耦合分为：同碳质子偶合(,J,同,)、邻碳质子偶合(,J,邻,)、远程偶合（三个键以上的质子间的偶合）。,自旋偶合与自旋裂分,6,核的化学等价和磁等价性,化学等价核：,化学位移相同的一组核叫化学等价核。,磁等价：,分子中有一组化学位移相同的核，他们对组外任何一个核的偶合相等值表现出一种耦合常数，则这组核称为磁等价的核。,磁等价的核一定为化学等价的，但化学等价的核不一定磁等价。,自旋体系的分类,7,化学不等价例子,对映异构体,在手性溶剂中：两个,CH,3,化学不等价,在非手性溶剂中：两个,CH,3,化学等价,8,固定在环上,CH,2,的两个氢化学不等价。,单键不能快速旋转，连于同一原子上的两个相同基化学不等价。,与手性碳相连的,CH,2,的两个氢化学不等价。,9,核磁共振氢谱谱图分分为一级谱和,高级谱（不要求）,。,一级谱的特征：,自旋裂分峰的数目为2,nI+1,I,为核的自旋量子数，,n,为相邻基团上发生偶合的磁全同核的数目。,自旋体系的分类,对于,氢核,(I=1/2),则裂分峰的数目为,n+1,称为,n+1,规律。,10,n+1,规律,（1）当某基团上的氢有,n,个相邻氢时，它将裂分为,n+1,个峰。若这些相邻氢核处于不同的化学环境中，如一种环境为,n,个，另一种为,n,个，则将裂分为（,n+1)(n+1),个峰。,（2）自旋裂分峰的强度之比基本上为二项式各项系数之比,（计算机会自动给出）,。,（3）一组多重峰的,中心,即为化学位移，各重峰间的,距离,即为偶合常数。,（4）磁全同核之间没有自旋裂分现象，其吸收峰为单一峰，如：,CH,3,-CH,3,，Cl-CH,2,-CH,2,-Cl,CH,3,-O-,等,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,11,谱图解析与应用,核磁共振谱图能够提供的化合物结构信息：,（1）峰的数目：,多少种,（2）峰的强度(面积)：,多少个,（3）峰的位移(,)：,每类质子所处的化学环境,（4）峰的裂分数：,相邻碳原子上质子数,（5）偶合常数(,J,)：,确定化合物构型,12,谱图解析的步骤,检查谱图是否规则：,四甲基硅烷的信号应在零点，是否尖锐、对称、基线平直。,(2),从积分曲线，算出各组信号的相对面积，再参考分子式中氢原子数目，来决定各组峰代表的质子数目。,也可用可靠的甲基信号或孤立的次甲基信号为标准计算各组峰代表的质子数。,13,(,3),已知分子式，计算不饱和度,(,4),利用化学位移确定各吸收峰所对应的氢核类型,谱图解析的步骤,14,（,5,）根据重峰数、偶合常数及峰形确定基团的连接关系（利用,n+1,规律）,(,6),结合元素分析、红外光谱、紫外光谱、质谱、,13,C,核磁共振谱和化学分析的数据推导化合物的结构。,(,7),仔细核对个组信号的化学位移和偶合常数与推定的结构是否相符，必要时，找出类似化合物的共振谱进行比较，进而确定化合物的结构式。,谱图解析的步骤,15,16,例题,1,某,化合物分子式为,C,6,H,10,O,3,，,其核磁共振谱、如下，试确定该化合物的结构。,各组峰积分高度,2:2:3:3,17,解：从化合物分子式,C,6,H,10,O,3,求得未知物的不饱和度为2，说明分子中含有,C=O,或,C=C。,但核磁共振谱中化学位移5以上没有吸收峰，表明不存在烯氢。谱图中有4组峰，化学位移及峰的裂分数目为,4.1ppm（,四重峰,),3.5ppm（,单峰,),2.2ppm（,单峰,),1.2ppm（,三重峰,),各组峰的积分高度比为2：2：3：3，这也是各组峰代表的质子数。从化学位移和峰的裂分数可见,4.1ppm,和,1.2ppm,是,互相偶合,与强拉电子基团相连，表明分子中存在乙酯基（,COOCH,2,CH,3,),3.50ppm,为,CH,2,，2.2ppm,为,CH,3,，,均不与其它质子偶合，根据化学位移,2.2ppm,应于拉电子的羰基相连，即,CH,3,-C=O。,18,19,20,核磁共振波谱仪,1,.,永久磁铁：,2,.,射频振荡器,：,3,.,射频信号接受器（检测器）,4,.,样品管,：,21,1永久磁铁：,提供外磁场，要求稳定性好，均匀，不均匀性小于六千万分之一。,2 射频振荡器：,线圈垂直于外磁场，发射一定频率的电磁辐射信号。,200MHz,或,400MHz。,3 射频信号接受器（检测器）：,当质子的进动频率与辐射频率相匹配时，发生能级跃迁，吸收能量，在感应线圈中产生毫伏级信号。,4样品管：,外径5,mm,的玻璃管,测量过程中旋转,磁场作用均匀。,核磁共振波谱仪,22,200兆超导核磁共振仪,美国,Varian,公司,核磁共振波谱仪,23,200兆超导核磁共振仪,美国 瓦里安（,Varian,）公司,核磁共振波谱仪,24,本章小结,核磁共振的原理,常见官能团的化学位移,影响化学位移的因素,自旋偶合与自旋裂分,谱图解析,25,