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1、一、有机波谱分析简介一、有机波谱分析简介1.1.常见有机波谱常见有机波谱2.2.有机四大谱及其特点有机四大谱及其特点3.3.电磁波谱与有机光谱的对应关系电磁波谱与有机光谱的对应关系第八章第八章 核磁共振谱核磁共振谱1.1.常见有机波谱常见有机波谱常常见见有有机机波波谱谱2 2、有机四大谱及其特点、有机四大谱及其特点紫外吸收光谱（紫外吸收光谱（UV）、）、红外吸收光谱（红外吸收光谱（IR）、 核磁共振谱（核磁共振谱（NMR）、质谱（、质谱（MS）优点：样品用量少，准确快速优点：样品用量少，准确快速UV：0.01-5mgIR：0.1-1mgNMR：1-5mgMS：0.000001-0.1mg缺点：
2、仪器价格昂贵，操作复杂缺点：仪器价格昂贵，操作复杂NMR：50-1000万UV：2-20万IR：3-50万MS：20-500万3.3.电磁波谱与有机光谱的对应关系电磁波谱与有机光谱的对应关系/nm/nm/cm/cm-1-1能量升高能量升高二、二、核谱共振谱核谱共振谱1.1.核磁共振产生的基本原理核磁共振产生的基本原理2.2.化学位移化学位移3.3.自旋偶合和自旋裂分自旋偶合和自旋裂分4.4.谱图解析谱图解析1 1、 核磁共振产生的基本原理核磁共振产生的基本原理 核磁共振是无线电波与处于磁场中的自旋核相互作核磁共振是无线电波与处于磁场中的自旋核相互作用，引起核自旋能级的跃迁而产生的。用，引起核自
3、旋能级的跃迁而产生的。19451945年年 StanfoldStanfold University University 的的F.Bloch(F.Bloch(布洛赫）布洛赫） Harvard University Harvard University 的的E.M Purcell(E.M Purcell(珀塞尔珀塞尔) )发现了核磁共振现象，他们于发现了核磁共振现象，他们于19521952年获诺贝尔物理年获诺贝尔物理学奖。学奖。 某某些些质质量量数数或或原原子子序序数数为为奇奇数数的的原原子子核核，其其自自旋旋量量子子数数不不为为零零。其其中中1 1H H、1313C C、3131P P核核的的
4、自自旋旋量量子子数数I=1/2I=1/2，它们在磁场中有两种自旋方向。它们在磁场中有两种自旋方向。， H0顺磁取向（顺磁取向（）反磁取向（反磁取向（）能级差能级差E H0为外加磁场强度；为外加磁场强度；为核常数，称为为核常数，称为核磁比核磁比，是，是一个因原子核不同而异的比例常数。一个因原子核不同而异的比例常数。 如果用电磁波照射磁场中的质子，且光量子的能量如果用电磁波照射磁场中的质子，且光量子的能量等于质子两种取向的能级差时，质子即吸收光量子的能等于质子两种取向的能级差时，质子即吸收光量子的能量从低能级跃迁到高能级。这种现象称为核磁共振。量从低能级跃迁到高能级。这种现象称为核磁共振。 实现核
5、磁共振的方法有两种：一是固定磁场实现核磁共振的方法有两种：一是固定磁场H0，改改变频率变频率，这种方法叫扫频；另一是固定频率这种方法叫扫频；另一是固定频率改变磁改变磁场场H0，这种方法叫扫场。一般的核磁共振仪中多用扫这种方法叫扫场。一般的核磁共振仪中多用扫场的方法。场的方法。吸吸收收强强度度磁场强度磁场强度2、化学位移、化学位移1) 化学位移的产生与屏蔽效应化学位移的产生与屏蔽效应H0H感应磁场感应磁场屏蔽效应屏蔽效应 原子核周围的原子核周围的电子云密度越大，屏蔽效应越大电子云密度越大，屏蔽效应越大，只，只有增加外加磁场强度才能引起共振。有增加外加磁场强度才能引起共振。 这种原子核由于化学环境
6、不同所引起的核磁共振信号这种原子核由于化学环境不同所引起的核磁共振信号位置的变化叫位置的变化叫化学位移，化学位移，它是核外电子云的屏蔽效应引它是核外电子云的屏蔽效应引起的。不同化学环境的质子其化学位移不同。例如：起的。不同化学环境的质子其化学位移不同。例如： 单峰单峰三个峰三个峰常用四甲基硅烷（常用四甲基硅烷（(CH3)4Si，TMS）做标准物质。）做标准物质。2) 化学位移的表示方法与测定化学位移的表示方法与测定=10-3) 影响化学位移的因素影响化学位移的因素A 电子效应电子效应 一般吸电子基团可使质子周围的电子一般吸电子基团可使质子周围的电子云密度降低，屏蔽效应较弱，易在低磁场区发生核云
7、密度降低，屏蔽效应较弱，易在低磁场区发生核磁共振，磁共振，值较大。如：值较大。如：CH3-C：=0.9；CH3-N：=2.3；CH3-O-：=3.3B 磁的各向异性磁的各向异性去去屏屏蔽蔽区区4.55.99.5屏蔽区屏蔽区ppm 4) 峰面积和质子数的计算峰面积和质子数的计算 化学环境相同的质子在同一磁场强度下跃迁，跃化学环境相同的质子在同一磁场强度下跃迁，跃迁的质子数越多，吸收的能量越多，吸收峰的面积越迁的质子数越多，吸收的能量越多，吸收峰的面积越大，所以吸收峰的面积与产生吸收的质子数成正比。大，所以吸收峰的面积与产生吸收的质子数成正比。2-2-甲基甲基-1-1-丁烯丁烯-3-3-炔炔3、自
8、旋偶合与自旋裂分、自旋偶合与自旋裂分 在高分辨核磁共振谱图中，吸收峰通常不是单峰，在高分辨核磁共振谱图中，吸收峰通常不是单峰，而是一组多重峰。而是一组多重峰。 这是由于受不等性质子自旋的影响。故这种裂分现这是由于受不等性质子自旋的影响。故这种裂分现象俗称自旋裂分。象俗称自旋裂分。2121 这种相邻碳上氢核的相互影响称为自旋耦合这种相邻碳上氢核的相互影响称为自旋耦合偶合常数偶合常数J2112121212一般来说，相邻碳上有一般来说，相邻碳上有n个同类质子时，吸收峰裂分个同类质子时，吸收峰裂分为为n+1个小峰个小峰5、核磁共振谱的解析、核磁共振谱的解析计算不饱和度：计算不饱和度：=1+n4+(n3-n1)/2n4为四价原子数目；为四价原子数目；n3 三价原子数；三价原子数；n1 一价原子数一价原子数解析谱主要是查看共振信号：解析谱主要是查看共振信号：组数组数说明有几种不同的质子说明有几种不同的质子位置位置质子所处的化学环境质子所处的化学环境强度（峰面积）强度（峰面积）各类质子的相对个数比各类质子的相对个数比裂分情况裂分情况 相邻碳上有几个质子相邻碳上有几个质子例例1：推测有如图：推测有如图11-41的的1H NMR、分子式为分子式为C4H10O的的化合物的结构化合物的结构 作业：作业：3、1） 3）5） 4、5、7 =1+4+(0-10)/2=0饱和化合物饱和化合物
