核磁共振1..ppt

核磁共振Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy,NMR 授课人： 吴娜 Anna Wu 授课地点：理楼206 授课时间：每周五 14:30-16:50 邮箱： wuna07@gxnu.edu.cn 将价电子激发到较高能级所产生的吸收光谱主要在近紫外及可见光谱区，称为紫外及可见光谱(UV-vis). 分子振动能级跃迁产生的吸收光谱，主要在中红外区，称红外吸收光谱(IR)。 自旋的原子核在外磁场中因吸收无线电波而引起核自旋能级跃迁，产生核磁共振谱( 1HNMR, 13CNMR )。 教学大纲 屏蔽效应：影响氢谱中化学位移的因素。 什么是化学位移等价氢？ 从1HNMR谱可得如下信息: 从化学位移判断分子中存在基团的类型； 从峰面积计算每种基团中氢的相对数目； 从偶合裂分关系判断各基团是如何连接的。 根据碳谱类型，识别化合物的碳谱。 核磁共振原理 磁性核在外加磁场中的行为 (1)无外加磁场时，磁性核的能量相等。 (2)放入磁场中，有与磁场平行（低能量）和反平行（高能量）两种，出现能量差?E=h? 核的跃迁能和电磁辐射能量 当用一定能量的射频电磁波照射原子核，当外加磁感应强度达到某一数值时，能量满足下式： ?E＝2μH0 核的跃迁能 ＝hν 电磁辐射的能量，核吸收能量，产生跃迁，发生核磁共振现象。 实现核磁共振方法： a、B0不变，改变ν，称为扫频; b、 ν0不变，改变B，称为扫场。 核磁谱仪示意图 哪些原子核有磁性 哪些原子核有磁性 A 屏蔽效应 由于不同基团中核周围的电子云密度不同，因此1H核实受的磁场强度不同。 σ越大， H0越大，则δ化学位移越小。 HN = H0 – σH0 什么是化学位移 书本122页 化学位移的标准物质 没有完全裸露的氢核，也没有绝对的标准。 相对标准：四甲基硅烷　Si(CH3)4 (TMS)---内标物 规定其位移常数 δTMS=0 为什么用TMS作为基准? (1) 12个氢处于完全相同的化学环境，只产生一个尖峰； (2) 屏蔽强烈，位移最大。与有机化合物中的质子峰不重迭； (3) 化学惰性；易溶于有机溶剂；沸点低，易回收。 CH3CH2Cl的1HNMR 化学位移：由屏蔽作用所引起的共振时磁感应强度B0（进动频率ν0 ）的移动现象称为～ 影响化学位移-电负性 电负性对化学位移的影响 与质子相连元素的电负性越强，吸电子作用越强，屏蔽作用减弱，σ越小，NMR吸收峰在低场、高化学位移处。 影响化学位移-电负性 影响化学位移-磁的各向异性 磁的各向异性效应 影响化学位移-磁的各向异性 影响化学位移-磁的各向异性 影响化学位移-共轭效应 共轭效应的实质也是电子密度的变化使得屏蔽效应增强或减弱 影响化学位移-氢键缔合 五、各种环境中质子的化学位移 化学位移与化学结构的关系 (1) 各种化学环境的CH3质子的化学位移范围是 0～4.5 (2) 烯烃中质子的化学位移δ比烷烃质子的值大，δ 约4.00~7.00 (3) 芳烃质子的化学位移苯环上6个H是等价的，δ＝7.2 化学位移与化学结构的关系 (4) 羟基质子的化学位移δ＝3.00～6.00，一般为尖峰。 (5) 脂肪族氨基质子的化学位移δ＝0.4~3.5，芳香 族氨基质子的化学位移δ＝2.9~4.8 (6) 醛基（－CHO）质子的化学位移δ＝9.00～10.00 (7) 羧基质子的化学位移δ＝10.00~13.20 峰面积与氢核数目 结合书本131-132页。 有X种化学等价氢，就有X组氢峰数。 化学等价氢 化学等价：具有相同位移值的核称为化学等价核，具有相同的化学环境。 通过对称操作互换检测化学位移等价 (1)通过简单对称轴旋转(Cn)的相互交换 (2) 通过对称面(σ)的对映发生相互交换 (3) 通过对称中心(i)的翻转发生相互交换 化学等价氢与氢的峰数 自旋耦合与自旋裂分 自旋偶合-氢核自旋使相邻质子之间相互作用，称为自旋－自旋耦合。 自旋裂分-由自旋耦合引起的谱线增多的现象称～ 自旋裂分产生原因 1 自旋裂分产生的原因 自旋偶合是由于氢核自旋产生的自旋磁场影响邻近质子的电子云密度，轻微地改变了被耦合质子的屏蔽作用所致。eg: EtOH 自旋裂分规律 一个基团的1H与n个相邻的等价1H耦合时，其吸收峰被裂解成n+1吸收峰。裂解成多峰的数目与基团本身的1H数目无关，只与邻接基团的1H数目有关。 偶合常数：多重峰中峰与峰之间的距离称J，单位：Hz 自旋裂分规律练习 自旋裂分规律练习 裂分数目缩写：s, d, t