核磁共振波普分析幻灯片.ppt

2 共轭效应：使电子云密度平均化,可使吸收峰向高场或低场移动 与C2H4比，氧孤对电子与C2H4双键形成p-?共轭,—CH2上质子电子云密度增加,移向高场；羰基双键与C2H4?-?共轭,—CH2上质子电子云密度降低,移向低场 3 磁各向异性效应：在外磁场的作用下,分子中处于某一化学键(单键,双键,三键和大?键)的不同空间位置的氢核,受到不同的屏蔽作用,这种现象称为化学键的磁各向异性效应 原因: 电子构成的化学键，在外磁场作用下产生一个各向异性的次级磁场，使得某些位置上氢核受到屏蔽效应，而另一些位置上的氢核受到去屏蔽效应 1)C2H4：?电子云分布于? 键所在平面上下方,感应磁场将空间分成屏蔽区(+)和去屏蔽区(-),由于质子位于去屏蔽区,与C2H6(?=0.85)相比移向低场(?=5.28) 2)C2H2:三键?电子云分布围绕C-C键呈对称圆筒状分布,质子处于屏蔽区,共振信号位于高场（?=1.8-2.8） 3)芳环:苯环平面上下电子云密度大,形成屏蔽区“+”,而环平面各侧电子云密度低,形成去屏蔽区 “－” 苯环的氢核正处于去屏蔽区，共振信号向低场区移动,其化学位移值大7.25;如果分子中有的氢核处于苯环的屏蔽区,则共振信号向高场区移动 4）氢键和溶剂效应：氢键使电子云密度平均化,使OH或SH中质子移向低场 如分子间形成氢键,其化学位移与溶剂特性及其浓度有关 如分子内形成氢键则与溶剂浓度无关,只与分子本身结构有关 溶剂选择原则：稀溶液；不能与溶质有强烈相互作用 随样品浓度的增加，羟基氢信号移向低场 各种环境中质子的化学位移 五 积分线 积分线：在核磁共振谱图上，通常可以看到由左到右呈阶梯形的曲线，它是将各组峰的面积加以积分而得，积分线的各阶梯高度代表了各组峰的面积，与各组峰所对应的质子数成正比，因此只要将各组峰的积分线的高度加以比较，就能确定各组质子的数目 a、b、c、d四组峰的积分线高度比为5:2:2:3，因此四组峰对应的质子数之比为5:2:2:3，由于分子中氢原子总数为12，因此可知a组峰为5个质子，b组峰为2个质子，c组峰为2个质子，d组峰为3个质子。 一 自旋耦合-裂分现象 CH3CH2OH中有三个不同类型的质子,因此有三个不同位置的吸收峰 然而,在高分辨NMR 中,—CH2和CH2中的质子出现了更多的峰,这表明它们发生了分裂 8.5 自旋耦合及自旋裂分 二 自旋耦合-裂分原因 核自旋产生的局部磁场,可通过成键的价电子传递给相邻碳原子上的氢,即氢核与氢核之间相互影响,使各氢核受到的磁场强度发生变化 自旋-自旋耦合：相邻的质子之间相互作用 自旋-自旋裂分：该种耦合使谱线增多的现象 B增大 低场 B不变 B减小 高场 §8 核磁共振波谱分析 (Nuclear Magnetic Resonance, NRM) 8.1 核磁共振概述 8.2 核磁共振基本原理 8.3 核磁共振仪器 8.4 化学位移与核磁共振图谱 8.5 自旋偶合和自旋裂分 8.6 核磁共振波谱图谱解释 8.1 核磁共振概述 1. 一般认识 NMR现象:在强磁场中,磁性原子核发生能级分裂,当吸收外来电磁辐射(4-900MHz)时,将发生核能级的跃迁,产生核磁共振信号 NMR是是对各种有机和无机物的成分、结构进行定性分析的最强有力的工具之一 2 与紫外、红外比较 共同点：吸收光谱 紫外-可见 红外 核磁共振 吸收 能量 紫外可见光 200 ~750nm 红外光 0.75 ~1000?m 无线电波1~100m 跃迁 类型 电子能级跃迁 振转能级跃迁 自旋原子核能级跃迁 特点和应用 （1）迅速、准确、分辨率高 （2）可深入物质内部而不破坏样品 （3）确定氢原子在有机物分子中的位置、各种官能团和母核骨架上氢原子的相对数目以及空间结构等 一 原子核的自旋 质量数 原子序数 I NMR信号 原子核 偶数 偶数 0 无 12C6 16O8 32S16 奇数 奇或偶数 1/2 有 1H1 13C6 19F9 15N7 31P15 奇数 奇或偶数 3/2 5/2… 有 11B5 35Cl17 79Br35 81Br35 17O8 33S16 偶数 奇数 1,2,3 有 2H1 14N7 8.2 NMR基本原理 自旋量子数I 自旋情况 I=0:原子核无自旋现象和磁性,不能发生核磁共振 I≠0:原子核有自旋现象和磁性,能发生核磁共振 I=11的原子核：核电荷椭球体不均匀分布，共振吸收复杂，应用较少 I=1/2的原子核：核电荷球形均匀分布于核表面,如:1H1,19F9,31P15,13C6它们核磁共