核磁共振波谱讲稿.ppt

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1、关于核磁共振波谱第一页，讲稿共四十一页哦2 194646年，年，年，年，E.M.Purcell E.M.Purcell 和和 F.Block F.Block 分别发现了水和分别发现了水和石蜡中氢核的核磁共振现象。石蜡中氢核的核磁共振现象。化合物中原子产生的核磁共振信号与其分子结构密切相化合物中原子产生的核磁共振信号与其分子结构密切相化合物中原子产生的核磁共振信号与其分子结构密切相化合物中原子产生的核磁共振信号与其分子结构密切相关。关。关。关。核磁共振谱图核磁共振谱图相关原子在分子中所处化学环境相关原子在分子中所处化学环境 确定化合物的分子结构。确定化合物的分子结构。确定化合物的分子结构。确定化

2、合物的分子结构。第二页，讲稿共四十一页哦39.1 核磁共振基本原理核磁共振基本原理 principles of nuclear magnetic resonance 9.1.1 9.1.1 原子核的自旋和磁矩原子核的自旋和磁矩原子核的自旋和磁矩原子核的自旋和磁矩大多数原子核存在自旋运动，会产生核磁大多数原子核存在自旋运动，会产生核磁大多数原子核存在自旋运动，会产生核磁大多数原子核存在自旋运动，会产生核磁矩矩矩矩 和和自旋角动量自旋角动量自旋角动量自旋角动量P P：自旋量子数（自旋量子数（自旋量子数（自旋量子数（I I）可以为可以为 0、整数、半整数。、整数、半整数。、整数、半整数。、整数、半整

3、数。I I 0 0 的核，的核，p p0 0，无自旋运动。，无自旋运动。，无自旋运动。，无自旋运动。I I 不为零的核都具有核磁矩和自旋角动量。不为零的核都具有核磁矩和自旋角动量。不为零的核都具有核磁矩和自旋角动量。不为零的核都具有核磁矩和自旋角动量。第三页，讲稿共四十一页哦4第四页，讲稿共四十一页哦5 1/2 的原子核的原子核 ：1H，13C，19F，31P.等。等。这类这类这类这类原子核可看作原子核可看作原子核可看作原子核可看作核核核核电电电电荷均匀分布于球面的旋荷均匀分布于球面的旋荷均匀分布于球面的旋荷均匀分布于球面的旋转转转转球体球体球体球体，有自旋磁矩有自旋磁矩有自旋磁矩有自旋磁矩产

4、产产产生，生，生，生，NMRNMR谱线较谱线较谱线较谱线较窄，窄，窄，窄，适宜于适宜于适宜于适宜于NMRNMR测测测测量，是量，是量，是量，是核磁共振研究的核磁共振研究的核磁共振研究的核磁共振研究的主要主要对对象象。第五页，讲稿共四十一页哦6 0 0 的核有自旋运的核有自旋运的核有自旋运的核有自旋运动动动动，其核磁矩，其核磁矩，其核磁矩，其核磁矩 与自旋角与自旋角与自旋角与自旋角动动动动量量量量P 的的的的关系关系关系关系为为为为：P P 为为磁旋比磁旋比，是核的特征常数，其，是核的特征常数，其，是核的特征常数，其，是核的特征常数，其单单单单位位位位为为为为:T T-1-1.s.s-1 1 1

5、H H 核的核的 2.68102.68108 8 T T-1.s.s-1-1 13C 核的核的 6.73106.73107 7 T-1-1.s-1 第六页，讲稿共四十一页哦7 9.1.2 核在外磁核在外磁场场中的自旋取向中的自旋取向 0 0 的核叫的核叫的核叫的核叫磁性核磁性核磁性核磁性核。磁性核在外磁场中会发生自旋能级的裂分，产生不同的磁性核在外磁场中会发生自旋能级的裂分，产生不同的磁性核在外磁场中会发生自旋能级的裂分，产生不同的磁性核在外磁场中会发生自旋能级的裂分，产生不同的自旋取向自旋取向自旋取向自旋取向。共有共有共有共有 2 21 1 种量子化的自旋取向。种量子化的自旋取向。种量子化的

6、自旋取向。种量子化的自旋取向。每一种取向都代表了原子核的某一特定的每一种取向都代表了原子核的某一特定的每一种取向都代表了原子核的某一特定的每一种取向都代表了原子核的某一特定的自旋能量状态自旋能量状态自旋能量状态自旋能量状态，可用可用可用可用磁量子数磁量子数磁量子数磁量子数 mm 来表示之。来表示之。来表示之。来表示之。磁量子数磁量子数磁量子数磁量子数 mm 的取值为：的取值为：的取值为：的取值为：m m，1 1，2 2，.。第七页，讲稿共四十一页哦8 核自旋角动量在核自旋角动量在核自旋角动量在核自旋角动量在Z Z 轴上的投影轴上的投影轴上的投影轴上的投影 P PZ Z为为为为 ：P PZ Zm

7、m h h/2/2 核磁矩在核磁矩在核磁矩在核磁矩在Z Z 轴上的投影轴上的投影轴上的投影轴上的投影 Z Z为为为为 ：Z Z P P P PZ Z Z Z m h m h/2/2 在外磁场在外磁场在外磁场在外磁场B B0 0中，核磁矩与中，核磁矩与中，核磁矩与中，核磁矩与B B0 0相互作用，使核磁矩具有一定的能相互作用，使核磁矩具有一定的能相互作用，使核磁矩具有一定的能相互作用，使核磁矩具有一定的能量：量：量：量：E E Z Z B B0 0 对于对于对于对于1 1/2 2 核核核核 ：mm1/2 1/2 时，时，时，时，E E（1/21/2）Z ZB B0 0m h m h/2/2hBh

8、B0 0 /4/4 mm1/2 1/2 时，时，时，时，E E（1/21/2）Z ZB B0 0m h m h/2/2 hBhB0 0 /4/4 此二能级的能量差此二能级的能量差此二能级的能量差此二能级的能量差 E E E E（1/21/2）E E（1/21/2）2 2 Z ZB B0 0 hBhB0 0 /2/2 第八页，讲稿共四十一页哦9 E E 2 B0 =hB0 0 /2/2表明，在外磁场表明，在外磁场表明，在外磁场表明，在外磁场 B B0 中，核自旋能中，核自旋能中，核自旋能中，核自旋能级裂分后的级裂分后的级裂分后的级裂分后的能级差能级差随着随着随着随着 B B0 0 强度的增大而增

9、大，如下图强度的增大而增大，如下图所示。所示。第九页，讲稿共四十一页哦10 9.1.3 核磁共振核磁共振 在与在与在与在与外磁场外磁场外磁场外磁场B0 0 垂直的方向上施加一个频率为垂直的方向上施加一个频率为 v v 的的的的交交交交变射频场变射频场变射频场变射频场B1 1，当，当，当，当 v v 与核的回旋与核的回旋与核的回旋与核的回旋 v v0 相等时，自旋核能够相等时，自旋核能够吸收射频场的能量，由低能级的自旋状态跃迁至高能吸收射频场的能量，由低能级的自旋状态跃迁至高能级的自旋状态，这种现象叫核磁共振。级的自旋状态，这种现象叫核磁共振。此时，射频此时，射频此时，射频此时，射频 v v 所

10、具有的能量所具有的能量所具有的能量所具有的能量hvhv正好核在正好核在正好核在正好核在B B0 0中产生的核自中产生的核自中产生的核自中产生的核自旋能级差相等。即：旋能级差相等。即：旋能级差相等。即：旋能级差相等。即：hv v E E hBhB0 0/2 h h v0 0 0 0 即有：即有：即有：即有：射频频率射频频率射频频率射频频率 v v v0 0 B B0/2 2 第十页，讲稿共四十一页哦11v v0B0/2 2 对于同一种核，对于同一种核，对于同一种核，对于同一种核，为一常数，为一常数，为一常数，为一常数，故当故当B B0 0增大时，增大时，增大时，增大时，其其共振共振共振共振频率也

11、要相应频率也要相应频率也要相应频率也要相应增加。增加。对于不同种类的核，对于不同种类的核，其其其其不同不同不同不同，因此，当，因此，当B B0 0相同时，相同时，相同时，相同时，它们的共振频率各不相同。它们的共振频率各不相同。它们的共振频率各不相同。它们的共振频率各不相同。第十一页，讲稿共四十一页哦129.1.4 饱和饱和和和弛豫弛豫 不同能级上分布的核数目可由不同能级上分布的核数目可由不同能级上分布的核数目可由不同能级上分布的核数目可由Boltzmann Boltzmann 方程计算：方程计算：方程计算：方程计算：若取若取若取若取1 1H H 核的共振频率为核的共振频率为核的共振频率为核的共

12、振频率为 100 MHZ100 MHZ，温度为，温度为，温度为，温度为298K298K，可得：，可得：，可得：，可得：第十二页，讲稿共四十一页哦13 计算结果表明，计算结果表明，两能级上的核数目差约为两能级上的核数目差约为两能级上的核数目差约为两能级上的核数目差约为1.61.6 10105 5 ，处于低能态自旋，处于低能态自旋取向的核仅占微弱多数；取向的核仅占微弱多数；用适当频率的射频照射时，处于低能态自旋取向的核能够用适当频率的射频照射时，处于低能态自旋取向的核能够用适当频率的射频照射时，处于低能态自旋取向的核能够用适当频率的射频照射时，处于低能态自旋取向的核能够吸收能量，跃迁至高能级，故可

13、测得核磁共振吸收信号。吸收能量，跃迁至高能级，故可测得核磁共振吸收信号。吸收能量，跃迁至高能级，故可测得核磁共振吸收信号。吸收能量，跃迁至高能级，故可测得核磁共振吸收信号。饱和（饱和（饱和（饱和（saturatedsaturated）低能态的核数等于高能态的低能态的核数等于高能态的低能态的核数等于高能态的低能态的核数等于高能态的核数。核数。核数。核数。弛豫（弛豫（弛豫（弛豫（relaxationrelaxation）高能态的核以非辐射的方式高能态的核以非辐射的方式回到低能态。回到低能态。第十三页，讲稿共四十一页哦14弛豫过程包括弛豫过程包括 纵向弛豫纵向弛豫 和和 横向弛豫横向弛豫 两种。两种

14、。一一.自旋晶格弛豫自旋晶格弛豫自旋晶格弛豫自旋晶格弛豫（纵向弛豫）（纵向弛豫）（纵向弛豫）（纵向弛豫）高能态的核与周围环境（固体晶格、液体中溶剂分高能态的核与周围环境（固体晶格、液体中溶剂分子等）进行能量交换的过程。子等）进行能量交换的过程。二二二二 .自旋自旋弛豫自旋自旋弛豫自旋自旋弛豫自旋自旋弛豫（横向弛豫）（横向弛豫）（横向弛豫）（横向弛豫）高能态自旋核将能量传递给相邻的低能态自旋核的过高能态自旋核将能量传递给相邻的低能态自旋核的过高能态自旋核将能量传递给相邻的低能态自旋核的过高能态自旋核将能量传递给相邻的低能态自旋核的过程。程。程。程。第十四页，讲稿共四十一页哦15 9.2 核磁共振

15、波谱主要参数核磁共振波谱主要参数 9.2.1 9.2.1 屏蔽效应屏蔽效应屏蔽效应屏蔽效应（shielding effectshielding effect）对于理想化的氢核，实现核磁对于理想化的氢核，实现核磁共振的条件：共振的条件：共振的条件：共振的条件：0 0 0 0=B B0 0 0 0/(/(/(/(2 2 2 2 )实际上，氢核受外围不断运动着的电子影响。在外实际上，氢核受外围不断运动着的电子影响。在外实际上，氢核受外围不断运动着的电子影响。在外实际上，氢核受外围不断运动着的电子影响。在外磁场作用下，运动着的电子产生与外磁场相对抗的感生磁场作用下，运动着的电子产生与外磁场相对抗的感生

16、磁场作用下，运动着的电子产生与外磁场相对抗的感生磁场作用下，运动着的电子产生与外磁场相对抗的感生磁场磁场磁场磁场(B B0 0)，对，对，对，对HH核起到屏蔽作用，使氢核实际受到的外核起到屏蔽作用，使氢核实际受到的外核起到屏蔽作用，使氢核实际受到的外核起到屏蔽作用，使氢核实际受到的外磁场作用减小。磁场作用减小。磁场作用减小。磁场作用减小。第十五页，讲稿共四十一页哦16 因此，对于氢核来说，相当于产生了一种减弱外磁因此，对于氢核来说，相当于产生了一种减弱外磁场的屏蔽，使氢核实受磁场减小。场的屏蔽，使氢核实受磁场减小。Beff eff B0 B B0 0（1 1 ）B0 ：屏蔽常数。屏蔽常数。越大

17、，屏蔽效应越大，实受磁场越小。越大，屏蔽效应越大，实受磁场越小。越大，屏蔽效应越大，实受磁场越小。越大，屏蔽效应越大，实受磁场越小。实现核磁共振的条件应改为：实现核磁共振的条件应改为：实现核磁共振的条件应改为：实现核磁共振的条件应改为：0 0 =B Beffeff /2 2 （1 1 ）B B0 0/2/2 由于屏蔽效应的存在，产生共振需更强的外磁场。由于屏蔽效应的存在，产生共振需更强的外磁场。由于屏蔽效应的存在，产生共振需更强的外磁场。由于屏蔽效应的存在，产生共振需更强的外磁场。B0 2 0/(（1 ）)第十六页，讲稿共四十一页哦17 结论：结论：如果如果如果如果H H核外围的电子云密度减小

18、，核外围的电子云密度减小，核外围的电子云密度减小，核外围的电子云密度减小，则其屏蔽效应减小，则其屏蔽效应减小，减小，实现共振所需要的外磁场减小，实现共振所需要的外磁场B B0 0亦减小，共振峰亦减小，共振峰出现在出现在低场低场低场低场。如果如果如果如果H H核外围的电子云密度增大，核外围的电子云密度增大，则其屏蔽效应增强，则其屏蔽效应增强，则其屏蔽效应增强，则其屏蔽效应增强，增大，实现共振所需要的外磁场增大，实现共振所需要的外磁场增大，实现共振所需要的外磁场增大，实现共振所需要的外磁场B0 0亦增大，共振峰出现亦增大，共振峰出现亦增大，共振峰出现亦增大，共振峰出现在在在在高场高场。扫场扫场扫场

19、扫场低场低场高场高场CH3-CH2-Cl第十七页，讲稿共四十一页哦18 9.2.2 化学位移及其表示方法化学位移及其表示方法 当用同一射频照射样品时，样品分子中处于不同化学环当用同一射频照射样品时，样品分子中处于不同化学环当用同一射频照射样品时，样品分子中处于不同化学环当用同一射频照射样品时，样品分子中处于不同化学环境的氢核境的氢核境的氢核境的氢核 ，具有不同的屏蔽常数，具有不同的屏蔽常数，具有不同的屏蔽常数，具有不同的屏蔽常数，引起共振吸收频率的引起共振吸收频率的引起共振吸收频率的引起共振吸收频率的移动。移动。移动。移动。这种共振峰位置的移动称为这种共振峰位置的移动称为这种共振峰位置的移动称

20、为这种共振峰位置的移动称为化学位移。化学位移。化学位移。化学位移。第十八页，讲稿共四十一页哦19一一.化学位移的表示方法化学位移的表示方法 相对化学位移相对化学位移相对化学位移相对化学位移 ：（Bx xB Bs s）B B0 0 亦可表示为：亦可表示为：亦可表示为：亦可表示为：（vx xvs s）v v0 样品核和标准核的共振频率虽有差异，但都在仪样品核和标准核的共振频率虽有差异，但都在仪器射频附近变化，相差仅约万分之一器射频附近变化，相差仅约万分之一 。为了表示方便，通常用下式计算化学位移：为了表示方便，通常用下式计算化学位移：为了表示方便，通常用下式计算化学位移：为了表示方便，通常用下式计

21、算化学位移：(（vx xv vs s）v v0 0 )106 6第十九页，讲稿共四十一页哦20 二二.标准物质标准物质 用用用用TMSTMS作为基准的原因：作为基准的原因：作为基准的原因：作为基准的原因：（1 1）12 12个氢处于完全相同的化学环境，只产生一个尖峰；个氢处于完全相同的化学环境，只产生一个尖峰；个氢处于完全相同的化学环境，只产生一个尖峰；个氢处于完全相同的化学环境，只产生一个尖峰；（2 2）屏蔽强烈，位移最大，共振峰在最高场区，与其他有屏蔽强烈，位移最大，共振峰在最高场区，与其他有屏蔽强烈，位移最大，共振峰在最高场区，与其他有屏蔽强烈，位移最大，共振峰在最高场区，与其他有 机化

22、合物中的质子峰不重迭；机化合物中的质子峰不重迭；机化合物中的质子峰不重迭；机化合物中的质子峰不重迭；（3 3）化学性质稳定；易溶于有机溶剂；沸点低，易回收。化学性质稳定；易溶于有机溶剂；沸点低，易回收。化学性质稳定；易溶于有机溶剂；沸点低，易回收。化学性质稳定；易溶于有机溶剂；沸点低，易回收。当用重水作溶剂时，标准物质可选用：当用重水作溶剂时，标准物质可选用：DSS（2，2二甲基硅戊烷磺酸钠二甲基硅戊烷磺酸钠）四甲基硅烷四甲基硅烷四甲基硅烷四甲基硅烷SiSi (CH(CH3 3)4 4 （TMSTMS）规定规定 四甲基硅烷的四甲基硅烷的四甲基硅烷的四甲基硅烷的 TMSTMSTMSTMS 0 0

23、 0 0第二十页，讲稿共四十一页哦21 规定规定 TMS TMS=0=0，在其左侧的峰的在其左侧的峰的 为正值，在其右侧的峰为正值，在其右侧的峰的的 为负值。为负值。屏蔽效应强，屏蔽效应强，屏蔽效应强，屏蔽效应强，共振需要的共振需要的共振需要的共振需要的磁场强度大磁场强度大磁场强度大磁场强度大，共振峰在，共振峰在，共振峰在，共振峰在高场高场高场高场出现，其出现，其出现，其出现，其 值值值值小小小小。屏蔽效应弱，屏蔽效应弱，屏蔽效应弱，屏蔽效应弱，共振需要的共振需要的共振需要的共振需要的磁场强度小磁场强度小磁场强度小磁场强度小，共振峰在，共振峰在，共振峰在，共振峰在低场低场低场低场出现，其出现，

24、其出现，其出现，其 值大值大值大值大。第二十一页，讲稿共四十一页哦22解：解：解：解：v v0 060MHZ 60MHZ 时，时，时，时，1 1v v/v v0 0 10 106 6 2.232.23 v v0 0100MHZ 100MHZ 时，时，时，时，2 2 v v/v v0 0 10106 6 2.232.23 即即即即 ：1 1 2 2 结论：结论：在不同射频的仪器上测得的在不同射频的仪器上测得的同类同类 H 核的化学位移值相核的化学位移值相等。等。例例.分别用分别用分别用分别用 60MHZ60MHZ 和和和和 100MHZ100MHZ 的仪器测定的仪器测定的仪器测定的仪器测定CHC

25、H3CClCCl2 2CHCH2Cl Cl 中的中的中的中的-CH-CH3 3上的上的上的上的HH核，其共振峰与核，其共振峰与TMSTMS峰的频率差分别为峰的频率差分别为134HZ和和223HZ223HZ ，求该，求该，求该，求该HH核的核的核的核的。第二十二页，讲稿共四十一页哦23三、影响化学位移的因素三、影响化学位移的因素 1 1、电负性（诱导效应）、电负性（诱导效应）、电负性（诱导效应）、电负性（诱导效应）与与与与质质质质子子子子相相相相连连连连元元元元素素素素的的的的电电电电负负负负性性性性越越越越强强强强，吸吸吸吸电电电电子子子子作作作作用用用用越越越越强强强强，磁磁磁磁性性性性核核

26、核核周周周周围围围围电电电电子云密度降低子云密度降低子云密度降低子云密度降低，产生，产生，产生，产生去屏蔽效应去屏蔽效应去屏蔽效应去屏蔽效应，NMRNMR吸收峰在吸收峰在吸收峰在吸收峰在低场、高化学位移低场、高化学位移低场、高化学位移低场、高化学位移处。处。处。处。例例例例1 1：碘乙烷：碘乙烷：碘乙烷：碘乙烷例例例例2 2：甲醇：甲醇：甲醇：甲醇 =1.6=1.6=1.6=1.62.02.02.02.0=3.03.5=3.03.5=3.03.5=3.03.59,9,低场低场低场低场=3.5=3.5 =0.23=0.23第二十三页，讲稿共四十一页哦24例例例例3 3：CHCH3 3X电负性与化

27、学位移的关系电负性与化学位移的关系CHClCHCl3 3 CHCH2 2ClCl2 2 CH CH3 3F F CHCH3 3OHOH CH CH3 3Cl Cl CHCH3 3Br Br CH CH3 3I I CH CH4 4 Si(CHSi(CH3 3)4 4 3Cl 3Cl 2Cl2Cl F F O O Cl Cl Br Br I I H H Si Si 4.0 4.0 3.53.5 3.1 3.1 2.82.8 2.5 2.5 2.12.1 1.8 1.8电负性电负性电负性电负性7.247.24 5.33 5.33 4.264.26 3.40 3.40 3.053.05 2.68 2

28、.68 2.162.16 0.23 0.23 0 0 第二十四页，讲稿共四十一页哦25 =5.28=5.282 2、共轭效应、共轭效应、共轭效应、共轭效应 =3.57=3.57 =3.99=3.99 =5.87=5.87 =5.50=5.50.乙烯醚乙烯醚乙烯醚乙烯醚 p p-共轭共轭共轭共轭乙烯酮乙烯酮乙烯酮乙烯酮 -共轭共轭共轭共轭第二十五页，讲稿共四十一页哦263 3、氢键效应、氢键效应、氢键效应、氢键效应 小小小小,大大大大,低场低场低场低场 正丁烯正丁烯正丁烯正丁烯-2-2-醇醇醇醇 1%纯液体纯液体纯液体纯液体 1 5 1 5第二十六页，讲稿共四十一页哦274、磁各向异性效应、磁各

29、向异性效应、磁各向异性效应、磁各向异性效应 =5.28=5.28=1.83.0=1.83.0 =7.3=7.3 小小小小,大大大大,低场低场低场低场 大大大大,小小小小 ,高场高场高场高场 小小小小,大大大大,低场低场低场低场第二十七页，讲稿共四十一页哦285.溶溶剂剂效效应应 由于溶剂的影响而使溶质的化学位移改变的现象叫由于溶剂的影响而使溶质的化学位移改变的现象叫溶剂效应溶剂效应。通常，溶剂的极性、磁化率、磁各向异性等性质，都会对通常，溶剂的极性、磁化率、磁各向异性等性质，都会对通常，溶剂的极性、磁化率、磁各向异性等性质，都会对通常，溶剂的极性、磁化率、磁各向异性等性质，都会对溶质溶质溶质溶

30、质H H H H核产生一定的影响，使其核产生一定的影响，使其核产生一定的影响，使其核产生一定的影响，使其变化。变化。氘代溶剂不含氘代溶剂不含氘代溶剂不含氘代溶剂不含H H核，不会干扰样品核，不会干扰样品H H H H核的谱图。核的谱图。核的谱图。核的谱图。常用氘代溶剂：常用氘代溶剂：常用氘代溶剂：常用氘代溶剂：O OO O D D2O O 、CDClCDCl3 3、CD3-C-CD-C-CD3 3 、CDCD3-S-CD-S-CD3 3.等。等。等。等。第二十八页，讲稿共四十一页哦29一、自旋偶合与自旋裂分现象一、自旋偶合与自旋裂分现象一、自旋偶合与自旋裂分现象一、自旋偶合与自旋裂分现象为什么

31、每类氢核不总表现为单峰、有时出现多重峰？为什么每类氢核不总表现为单峰、有时出现多重峰？为什么每类氢核不总表现为单峰、有时出现多重峰？为什么每类氢核不总表现为单峰、有时出现多重峰？TMSTMS-CH-CH3 3-CH-CH2 2I ICHCH3 3CHCH2 2I I8.0 7.0 6.0 5.0 4.0 3.0 2.0 1.0 08.0 7.0 6.0 5.0 4.0 3.0 2.0 1.0 0/ppm /ppm 9.2.3 偶合常数偶合常数第二十九页，讲稿共四十一页哦30TMSTMS-CH-CH3 3-CH-CH2 2-OH-OH低分辨率低分辨率低分辨率低分辨率NMRNMR仪器仪器仪器仪器8

32、.0 7.0 6.0 5.0 4.0 3.0 2.0 1.0 08.0 7.0 6.0 5.0 4.0 3.0 2.0 1.0 0/ppm /ppm 高分辨率高分辨率高分辨率高分辨率NMRNMR仪器仪器仪器仪器-CH-CH3 3-CH-CH2 2-OH-OHTMSTMS8.0 7.0 6.0 5.0 4.0 3.0 2.0 1.0 08.0 7.0 6.0 5.0 4.0 3.0 2.0 1.0 0/ppm /ppm 第三十页，讲稿共四十一页哦31二、自旋偶合与裂分规律二、自旋偶合与裂分规律二、自旋偶合与裂分规律二、自旋偶合与裂分规律1 1 1 1 裂分数目由相邻氢核数目决定裂分数目由相邻氢核

33、数目决定裂分数目由相邻氢核数目决定裂分数目由相邻氢核数目决定 “n n+1+1”重峰重峰重峰重峰2 2 2 2 裂分峰呈对称关系裂分峰呈对称关系裂分峰呈对称关系裂分峰呈对称关系 距离相等、峰形相似、强度相等距离相等、峰形相似、强度相等距离相等、峰形相似、强度相等距离相等、峰形相似、强度相等3 3 3 3 裂分峰的强度比：裂分峰的强度比：裂分峰的强度比：裂分峰的强度比：(a a a a+b b b b)n n n n 展开的各项系数展开的各项系数展开的各项系数展开的各项系数 n=0 1 n=0 1 n=1 1:1n=1 1:1n=2 1:2:1n=2 1:2:1n=3 1:3:3:1n=3 1:

34、3:3:1n=4 1:4:6:4:1n=4 1:4:6:4:1n=5 1:5:10:10:5:1n=5 1:5:10:10:5:1n=6 1:6:15:20:15:6:1n=6 1:6:15:20:15:6:1第三十一页，讲稿共四十一页哦32例例例例1 1：CHCH3 3OOCHCH2 2CHCH3 3裂分峰数目：裂分峰数目：裂分峰数目：裂分峰数目：1 1 4 4 3 3强强强强 度度度度 比：比：比：比：1:3:3:11:3:3:1 1:2:11:2:1例例例例2 2：CHCH3 3CHCH2 2CHCH3 3裂分峰数目：裂分峰数目：裂分峰数目：裂分峰数目：7 7 3 3强强强强 度度度度

35、比：比：比：比：1:6:15:20:15:6:11:6:15:20:15:6:1 1:2:11:2:1 例例例例3 3：CHCH3 3O-CO-CHO-CO-CH2 2 CH CH2 2CHCH3 3 a ba b 裂分峰数目：裂分峰数目：裂分峰数目：裂分峰数目：1 3 1 3 1212 3 3 (n na a+1)(+1)(n nb b+1)+1)第三十二页，讲稿共四十一页哦33三、偶合常数（三、偶合常数（三、偶合常数（三、偶合常数（J J）自旋偶合等间距裂分峰之间的距离称为偶合常数（自旋偶合等间距裂分峰之间的距离称为偶合常数（自旋偶合等间距裂分峰之间的距离称为偶合常数（自旋偶合等间距裂分峰

36、之间的距离称为偶合常数（J J J J），反映了核），反映了核），反映了核），反映了核之间的偶合作用的强弱。之间的偶合作用的强弱。之间的偶合作用的强弱。之间的偶合作用的强弱。与化学位移不同，偶合常数（与化学位移不同，偶合常数（与化学位移不同，偶合常数（与化学位移不同，偶合常数（J J J J）与）与）与）与B B B B0 0 0 0、v v v v无关，受化学环境无关，受化学环境无关，受化学环境无关，受化学环境的影响也很小。的影响也很小。的影响也很小。的影响也很小。偶合作用是通过成键电子传递，偶合常数（偶合作用是通过成键电子传递，偶合常数（偶合作用是通过成键电子传递，偶合常数（偶合作用是通过

37、成键电子传递，偶合常数（J J J J）的大小与传递）的大小与传递）的大小与传递）的大小与传递的键数有关的键数有关的键数有关的键数有关-用用用用 n n n nJ J 表示，表示，表示，表示，n n表示传递的键数。表示传递的键数。表示传递的键数。表示传递的键数。-CH-CH2 2H H0 0+3+3 -3-3 J J J JJ J J JJ J J J第三十三页，讲稿共四十一页哦34同碳偶合同碳偶合同碳偶合同碳偶合-2 2 2 2J J 数值变化范围大，与分子结构有关；数值变化范围大，与分子结构有关；数值变化范围大，与分子结构有关；数值变化范围大，与分子结构有关；根据传递的键数偶合可以分为：根

38、据传递的键数偶合可以分为：根据传递的键数偶合可以分为：根据传递的键数偶合可以分为：3 3 3 3J J=68 HZ=68 HZ2 2 2 2J J=42 HZ=42 HZ邻碳偶合邻碳偶合邻碳偶合邻碳偶合-3 3 3 3J J=016HZ=016HZ，广泛应用于立体化学研究，是，广泛应用于立体化学研究，是，广泛应用于立体化学研究，是，广泛应用于立体化学研究，是NMRNMR的主要研究对的主要研究对的主要研究对的主要研究对象。象。象。象。3 3 3 3J J=612 HZ=612 HZ3 3 3 3J J=410HZ=410HZ2 2 2 2J J=2.3HZ=2.3HZ同碳偶合、邻碳偶合同碳偶合、

39、邻碳偶合同碳偶合、邻碳偶合同碳偶合、邻碳偶合:2 2 2 2J J、3 3 3 3J J 称为近程偶合，是称为近程偶合，是称为近程偶合，是称为近程偶合，是NMRNMR的主要研究对象。的主要研究对象。的主要研究对象。的主要研究对象。远程偶合远程偶合远程偶合远程偶合：n n n nJ J,n,n 大于大于大于大于3 3，此时，此时，此时，此时n n n nJ J小于小于小于小于1 HZ1 HZ，一般不考虑一般不考虑一般不考虑一般不考虑。n n n nJ J 邻：邻：邻：邻：610HZ 610HZ 间：间：间：间：13 HZ 13 HZ 对：对：对：对：01 HZ01 HZ第三十四页，讲稿共四十一页

40、哦35 9.3 核磁共振波谱法应用核磁共振波谱法应用 谱图解析的一般步骤：谱图解析的一般步骤：谱图解析的一般步骤：谱图解析的一般步骤：（1 1）根据被测物化学式计算该化合物的）根据被测物化学式计算该化合物的）根据被测物化学式计算该化合物的）根据被测物化学式计算该化合物的不饱和度不饱和度不饱和度不饱和度。（2 2）根据）根据）根据）根据积分曲线积分曲线积分曲线积分曲线计算各峰所代表的计算各峰所代表的计算各峰所代表的计算各峰所代表的氢核数氢核数氢核数氢核数。（3 3）根据）根据）根据）根据化学位移化学位移化学位移化学位移，先解析比较，先解析比较，先解析比较，先解析比较特征的强峰、单峰特征的强峰、单

41、峰特征的强峰、单峰特征的强峰、单峰。（4 4）解析复合）解析复合）解析复合）解析复合n+1n+1规律规律规律规律的一级谱图，找到的一级谱图，找到的一级谱图，找到的一级谱图，找到J J值相等的偶合关系。值相等的偶合关系。值相等的偶合关系。值相等的偶合关系。（5 5）合理）合理）合理）合理组合解析组合解析组合解析组合解析所得的所得的所得的所得的结构单元结构单元结构单元结构单元，推出，推出，推出，推出结构式结构式结构式结构式。（6 6）结合）结合）结合）结合UVUV、IRIR、MSMS等结果推到的结构式是否合理。等结果推到的结构式是否合理。等结果推到的结构式是否合理。等结果推到的结构式是否合理。（7

42、 7）查阅有关文献和）查阅有关文献和）查阅有关文献和）查阅有关文献和标准谱图予以验证标准谱图予以验证标准谱图予以验证标准谱图予以验证。第三十五页，讲稿共四十一页哦3610.34.14.146.2例例1.求化合物求化合物 C10H12O2 的结构。的结构。8 7 6 5 4 3 2 1 0 2.1 4.30 3.0 7.3第三十六页，讲稿共四十一页哦37解：解：可能结构：可能结构：可能结构：可能结构：=（210210122）/2=5/2=5 2.1 2.1 单峰单峰单峰单峰 三个氢三个氢三个氢三个氢，CHCH3 3 峰峰峰峰 结构中有氧原子，可能具有：结构中有氧原子，可能具有：结构中有氧原子，可

43、能具有：结构中有氧原子，可能具有：7.3 7.3 芳氢，烷基单取代通常显单峰。芳氢，烷基单取代通常显单峰。芳氢，烷基单取代通常显单峰。芳氢，烷基单取代通常显单峰。3.0 4.302.1 3.03.0和和和和 4.30 4.30三重峰和三重峰：三重峰和三重峰：三重峰和三重峰：三重峰和三重峰：OOCHCH2 2CHCH2 2相互偶合峰相互偶合峰相互偶合峰相互偶合峰 积分曲线高度简比数字和积分曲线高度简比数字和积分曲线高度简比数字和积分曲线高度简比数字和5 52 22 23 31212 第三十七页，讲稿共四十一页哦38例例2.9 5.30 3.38 1.37化合物分子式为化合物分子式为C7H16O3

44、，试推断其结构。试推断其结构。61第三十八页，讲稿共四十一页哦39解：解：C C7 7HH1616OO3 3，=（727216162 2）/2/20 0积分曲线高度简比数字之积分曲线高度简比数字之积分曲线高度简比数字之积分曲线高度简比数字之和和和和1 16 69 91616 3.38 3.38 四重峰四重峰四重峰四重峰 和和和和 1.371.37三重峰：三重峰：三重峰：三重峰：CHCH2 2CHCH3 3相互偶合峰相互偶合峰相互偶合峰相互偶合峰。3.383.38含有含有含有含有OCHOCH2 2 结构，结构，结构，结构，结构中有三个氧原子，可能具有结构中有三个氧原子，可能具有结构中有三个氧原子，可能具有结构中有三个氧原子，可能具有(OCHOCH2 2)3 3 。5.3 5.3：CHCH上氢吸收峰，低场，应与多个电负性基团相连。上氢吸收峰，低场，应与多个电负性基团相连。上氢吸收峰，低场，应与多个电负性基团相连。上氢吸收峰，低场，应与多个电负性基团相连。正确结构：正确结构：正确结构：正确结构：第三十九页，讲稿共四十一页哦40例例3.化合物的分子式为化合物的分子式为 C10H12O2，试推断其结构。试推断其结构。7.3 5.211.22.35223第四十页，讲稿共四十一页哦2023/4/5感感谢谢大大家家观观看看第四十一页，讲稿共四十一页哦