醛和酮核磁共振幻灯片.ppt

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1、醛和酮核磁共振第1页，共14页，编辑于2022年，星期三核核 磁磁 共共 振振 谱谱 (NMR)在在外磁场外磁场外磁场外磁场(H(H0 0)中，中，磁性原子核磁性原子核磁性原子核磁性原子核吸收吸收某一频率某一频率某一频率某一频率的电磁波，的电磁波，而产生的而产生的共振跃迁共振跃迁共振跃迁共振跃迁信号。信号。1、什么叫磁性原子核？、什么叫磁性原子核？原子的质量数和原子序数有一者为奇数时，该原子核就有自原子的质量数和原子序数有一者为奇数时，该原子核就有自旋现象，此即称为磁性原子核。旋现象，此即称为磁性原子核。2、在外磁场、在外磁场(H(H0 0)中中中中氢原子核自旋产生的磁矩有两取向：氢原子核自旋

2、产生的磁矩有两取向：一、基本原理一、基本原理氢谱氢谱1HNMR 碳谱碳谱13CNMR非磁性非磁性原子核原子核磁性原子核磁性原子核磁性原子核磁性原子核原子核自旋能产生循环电流，因而产生自旋磁矩原子核自旋能产生循环电流，因而产生自旋磁矩(H(H)。第2页，共14页，编辑于2022年，星期三H 与与HH0 0反向，反向，能量高能量高HH 与与HH0 0同向，同向，能量低能量低E外加磁场强度外加磁场强度H0H04、外磁场和吸收频率是什么、外磁场和吸收频率是什么关系？关系？核核常数常数3、什么叫共振跃迁？、什么叫共振跃迁？若电磁波提供的能量，若电磁波提供的能量，恰好等于核的自旋能级恰好等于核的自旋能级之

3、差，则该原子核能够之差，则该原子核能够吸收此能量，从低能级吸收此能量，从低能级跃迁到高能级，此称为跃迁到高能级，此称为共振跃迁共振跃迁共振跃迁共振跃迁，也即产生了核，也即产生了核磁共振吸收。磁共振吸收。1H H01.0T，42.6MHz H01.4029T，60MHz H02.3486T，100MHzH0固定，改变固定，改变 扫频扫频产生共振吸收的条件产生共振吸收的条件固定，改变固定，改变H0扫场扫场 仪仪仪仪 60MHz，100MHz100MHz第3页，共14页，编辑于2022年，星期三第4页，共14页，编辑于2022年，星期三二、二、二、二、1 1HNMRHNMR可测有几种氢可测有几种氢可

4、测有几种氢可测有几种氢化学位移化学位移CH3CH2OH由于化学环境不同，造成的核磁共振信号的位置变化。由于化学环境不同，造成的核磁共振信号的位置变化。伯伯氢氢仲仲氢氢羟羟基基氢氢核外电子云的影响核外电子云的影响H核周围电子云密度越大，屏蔽效应越大。核周围电子云密度越大，屏蔽效应越大。核外电子在外磁场核外电子在外磁场中也产生感应磁场，中也产生感应磁场，其方向与外磁场相其方向与外磁场相反。反。屏蔽屏蔽常数常数1、化学位移是怎样产生的？、化学位移是怎样产生的？产生共振吸收所需要的产生共振吸收所需要的H0越高，越高，信号向高场移动信号向高场移动信号向高场移动信号向高场移动第5页，共14页，编辑于202

5、2年，星期三2、化学位移如何表示？、化学位移如何表示？存在两个问题：存在两个问题：化学位移的绝对值很小；化学位移的绝对值很小；H0不同，位移值不同。不同，位移值不同。选择选择(CH3)4Si(TMS)为标准，为标准，0采用相对数值表示法采用相对数值表示法 为什么选为什么选为什么选为什么选TMS作标准？作标准？作标准？作标准？TMS结构对称，只有一种氢结构对称，只有一种氢屏蔽效应高，在高场吸收屏蔽效应高，在高场吸收小小高场高场大大低场低场第6页，共14页，编辑于2022年，星期三CH3CH2OHabcabc1.23.65.33、影响化学位移的因素、影响化学位移的因素电子效应电子效应吸电作用吸电作

6、用电子云电子云密度降低，屏蔽效密度降低，屏蔽效应减弱，共振吸收应减弱，共振吸收移向低场。移向低场。3.14.32.72.20.9(ppm)CH3ClCH3FCH3BrCH3ICH3H质子环境质子环境6856230.91.5CH(芳芳)CH(烯烯)CH(炔炔)CH(烷烷)4、特征质子的化学位移值、特征质子的化学位移值10129101515.5RCOOH(酸酸)OCH(醛醛)NH(胺胺)OH(羟羟)受纯度、浓度、受纯度、浓度、温度等影响较大。温度等影响较大。22.622.73.442.24HOOCCHOCCHOCH XCH第7页，共14页，编辑于2022年，星期三三、三、三、三、1 1HNMRHN

7、MR可测各种氢的比例可测各种氢的比例可测各种氢的比例可测各种氢的比例峰面积的计算峰面积的计算峰面积的计算峰面积的计算化学环境相同的质子化学环境相同的质子等价质子等价质子等价质子等价质子在相同位移处有吸收在相同位移处有吸收吸收峰的面积吸收峰的面积与质子数成正比与质子数成正比CH3CH2OHabcabc1 1HNMR在给出吸收在给出吸收在给出吸收在给出吸收峰的同时，自动画出峰的同时，自动画出峰的同时，自动画出峰的同时，自动画出阶梯曲线，以表示各阶梯曲线，以表示各阶梯曲线，以表示各阶梯曲线，以表示各类质子的相对多少。类质子的相对多少。类质子的相对多少。类质子的相对多少。一般可以根据坐标纸一般可以根据

8、坐标纸一般可以根据坐标纸一般可以根据坐标纸的格数计算。的格数计算。的格数计算。的格数计算。6格格12.4格格17.8格格HaHbHc17.812.46321第8页，共14页，编辑于2022年，星期三CH3CH2OH(高分辨高分辨)四、四、四、四、1 1HNMRHNMR可测各种氢的数目可测各种氢的数目自旋偶合和自旋裂分自旋偶合和自旋裂分CH3CH2OHabcabc1、信号裂分的原因、信号裂分的原因质子自旋产生自旋磁矩质子自旋产生自旋磁矩HH 相邻相邻C不等价质子的不等价质子的HH 彼此彼此影响，导致信号裂分。影响，导致信号裂分。H0+2HHH0 0+H+H HH HH0 0HH +H+H H02

9、H 2H0+HH0H 1HC被测被测HCH相邻相邻C上干扰上干扰H外磁场强度外磁场强度自旋磁矩自旋磁矩H0HH H0+HH0H实际感受实际感受到的磁场到的磁场H三重三重三重三重峰峰峰峰两重两重峰峰裂分裂分效果效果实效磁场实效磁场相邻相邻质子质子核外电子云的影响核外电子云的影响(较大较大)导致了化学位移导致了化学位移相邻相邻H核自旋的影响核自旋的影响(较小较小)导致了峰的裂分导致了峰的裂分HH0 0第9页，共14页，编辑于2022年，星期三2、自旋偶合和自旋裂分的一般规律、自旋偶合和自旋裂分的一般规律相邻相邻C上不等价上不等价H，各自自旋磁，各自自旋磁矩对对方产生的影响，称为自矩对对方产生的影响

10、，称为自旋偶合作用。旋偶合作用。由于自旋偶合作用，导致的由于自旋偶合作用，导致的共振吸收信号的裂分，称为共振吸收信号的裂分，称为自旋裂分。自旋裂分。如果相邻如果相邻C上，有上，有n个等价的个等价的质子，则信号裂分为质子，则信号裂分为(n+1)个峰。个峰。如果相邻如果相邻C上，分别有上，分别有n1、n2个不等价质子，则信号裂分为个不等价质子，则信号裂分为(n1+1)(n2+1)个峰。个峰。单峰单峰单峰单峰ss；双峰；双峰；双峰；双峰dd；三峰；三峰；三峰；三峰tt；四峰；四峰；四峰；四峰q；多峰；多峰；多峰；多峰mm练习练习1：下列物质中质子在：下列物质中质子在1HNMR中呈现几重峰？中呈现几重

11、峰？s ss sdqdtCH3-CH3CH3-CCl3CH3CHBr2CH2Cl-CHCl2CHOCH3乙醛乙醛氯乙烷氯乙烷CH2CH3CH3CHClCH37重峰重峰重峰重峰CH3CH2CH2ClabcabcCH3CH2OH(高分辨高分辨)s?OH中的中的H，因迅速交换，因迅速交换，一般不发生偶合。一般不发生偶合。q?同种相邻氢不发生偶合。同种相邻氢不发生偶合。第10页，共14页，编辑于2022年，星期三练习练习2：指出下列图中各峰的归属：指出下列图中各峰的归属CH3-CH2-CH2-OHsttm有四种氢，产生四组吸收峰。有四种氢，产生四组吸收峰。吸电作用吸电作用电子云密度电子云密度降低，屏蔽

12、效应减弱，降低，屏蔽效应减弱，共振吸收移向低场。共振吸收移向低场。TMSCH3 0.9CH(烷烷)0.91.5第11页，共14页，编辑于2022年，星期三 例：已知某化合物分子式例：已知某化合物分子式C7H16O3，其，其 1HNMR图谱如下，试求图谱如下，试求 其结构。其结构。解：解：C7H16O3，饱和，饱和，CO;醚或醇；醚或醇；三组峰：三种氢；三组峰：三种氢；(1.2)t：相邻为：相邻为-CH2-；(3.7)q：相邻为：相邻为 CH3；(5.2)s：相邻碳上无氢或为杂原子；：相邻碳上无氢或为杂原子；峰面积：峰面积：1:6:9 即三个甲基、三个亚甲基、一个单氢即三个甲基、三个亚甲基、一个

13、单氢.第12页，共14页，编辑于2022年，星期三总结总结1、由化学位移、由化学位移(值值)，可知，可知H的环境。的环境。3、由峰面积可知各种氢的比例、由峰面积可知各种氢的比例2、由峰的组数可知有几种等价的、由峰的组数可知有几种等价的H4、由一个峰的裂分数目，可知相邻、由一个峰的裂分数目，可知相邻C上有几个上有几个H第13页，共14页，编辑于2022年，星期三作业作业下列化合物中有几种类型的质子下列化合物中有几种类型的质子(用用a、b、c表示表示)每个化合物在核磁共振谱中各组氢分别呈几重峰？每个化合物在核磁共振谱中各组氢分别呈几重峰？CH2ClCHCl2 CH3CH3 CH3CCl3P301:16 2.6（2H）多重峰多重峰改为改为二重峰二重峰 第14页，共14页，编辑于2022年，星期三