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1、关于有机化合物波谱分析第一页，讲稿共七十七页哦 电电电电磁磁磁磁辐辐辐辐射射射射(电电电电磁磁磁磁波波波波，光光光光)：以以以以巨巨巨巨大大大大速速速速度度度度通通通通过过过过空空空空间间间间、不不不不需需需需要要要要任任任任何何何何物物物物质质质质作作作作为传播媒介的为传播媒介的为传播媒介的为传播媒介的一种能量一种能量一种能量一种能量。电磁辐射的性质电磁辐射的性质电磁辐射的性质电磁辐射的性质：具有波、粒二象性：具有波、粒二象性：具有波、粒二象性：具有波、粒二象性：光的能量光的能量普朗克常数普朗克常数光的频率光的频率波长波长波数波数第二页，讲稿共七十七页哦电磁波谱电磁波谱电磁波谱电磁波谱：电磁
2、辐射按波长顺序排列，称为电磁波谱。：电磁辐射按波长顺序排列，称为电磁波谱。：电磁辐射按波长顺序排列，称为电磁波谱。：电磁辐射按波长顺序排列，称为电磁波谱。射线射线射线射线x x射线射线射线射线紫外光紫外光紫外光紫外光可见光可见光可见光可见光红外光红外光红外光红外光微波微波微波微波无线电波无线电波无线电波无线电波 不不不不同同同同能能能能量量量量的的的的电电电电磁磁磁磁波波波波能能能能引引引引起起起起物物物物质质质质不不不不同同同同运运运运动动动动状状状状态态态态的的的的变变变变化化化化，促促促促使使使使一一一一定定定定能能能能态态态态的的的的基态跃迁至激发态，在连续的电磁波谱上出现吸收信号。基
3、态跃迁至激发态，在连续的电磁波谱上出现吸收信号。基态跃迁至激发态，在连续的电磁波谱上出现吸收信号。基态跃迁至激发态，在连续的电磁波谱上出现吸收信号。第三页，讲稿共七十七页哦第四页，讲稿共七十七页哦有机化学四大谱有机化学四大谱有机化学四大谱有机化学四大谱1.1.红外光谱红外光谱红外光谱红外光谱(IR)(IR)(I Infranfrar redSpectroscopy)edSpectroscopy)2.2.紫外光谱紫外光谱紫外光谱紫外光谱(UV)(UV)(U Ultraltrav violetSpectroscopy)ioletSpectroscopy)3.3.核磁共振谱核磁共振谱核磁共振谱核磁共
4、振谱(NMR)(NMR)(N NuclearuclearMMagneticagneticR ResonanceSpectroscopy)esonanceSpectroscopy)4.4.质谱质谱质谱质谱(MS)(MS)(MMassassS Spectroscopy)pectroscopy)分分分分子子子子吸吸吸吸收收收收光光光光谱谱谱谱正离子质量谱正离子质量谱正离子质量谱正离子质量谱第五页，讲稿共七十七页哦 元素分析元素分析元素分析元素分析 元素组成元素组成元素组成元素组成 质谱质谱质谱质谱 (MS)(MS)分子量及部分结构信息分子量及部分结构信息分子量及部分结构信息分子量及部分结构信息 红外
5、光谱红外光谱红外光谱红外光谱 (IR)(IR)官能团种类官能团种类官能团种类官能团种类 紫外紫外紫外紫外 可见光谱可见光谱可见光谱可见光谱 (UV/Vis)(UV/Vis)共轭结构共轭结构共轭结构共轭结构 核磁共振波谱核磁共振波谱核磁共振波谱核磁共振波谱 (NMR)(NMR)C C H H骨架及所处化学环境骨架及所处化学环境骨架及所处化学环境骨架及所处化学环境 X-X-射线单晶衍射射线单晶衍射射线单晶衍射射线单晶衍射 立体结构立体结构立体结构立体结构有机化合物结构研究方法有机化合物结构研究方法有机化合物结构研究方法有机化合物结构研究方法第六页，讲稿共七十七页哦第七页，讲稿共七十七页哦红外光谱红
6、外光谱红外光谱红外光谱(InfraredSpectroscopy(InfraredSpectroscopy，IR)IR)的产生的产生的产生的产生 分分分分子子子子振振振振动动动动和和和和转转转转动动动动所所所所吸吸吸吸收收收收能能能能量量量量而而而而产产产产生生生生的的的的光光光光谱谱谱谱称称称称为为为为红红红红外外外外光光光光谱谱谱谱，又又又又称称称称为为为为分分分分子振转光谱子振转光谱子振转光谱子振转光谱。红外光谱红外光谱红外光谱红外光谱(中红外中红外中红外中红外)的能量吸收范围的能量吸收范围的能量吸收范围的能量吸收范围：2.5252.525 m(m(：4000400cm4000400cm
7、-1-1)红外光谱的应用红外光谱的应用红外光谱的应用红外光谱的应用 鉴鉴鉴鉴定定定定化化化化合合合合物物物物结结结结构构构构：根根根根据据据据红红红红外外外外吸吸吸吸收收收收曲曲曲曲线线线线的的的的峰峰峰峰位位位位、峰峰峰峰强强强强以以以以及及及及峰峰峰峰形形形形判判判判断断断断化化化化合合合合物物物物的的的的官能团官能团官能团官能团，确定化合物，确定化合物，确定化合物，确定化合物类别类别类别类别。红外光谱产生必要条件红外光谱产生必要条件红外光谱产生必要条件红外光谱产生必要条件 分分分分子子子子在在在在振振振振、转转转转过过过过程程程程中中中中的的的的净净净净偶偶偶偶极极极极矩矩矩矩的的的的变
8、变变变化化化化不不不不为为为为0 0，即即即即分分分分子子子子产产产产生生生生红红红红外外外外活活活活性振动过程中：性振动过程中：性振动过程中：性振动过程中：00第八页，讲稿共七十七页哦8.1.1 8.1.1 8.1.1 8.1.1 分子的振动和红外光谱分子的振动和红外光谱分子的振动和红外光谱分子的振动和红外光谱8.1.1.1 8.1.1.1 8.1.1.1 8.1.1.1 振动方程式振动方程式振动方程式振动方程式c c：光速，：光速，：光速，：光速，：原子的折合质量，：原子的折合质量，：原子的折合质量，：原子的折合质量，K K：键的力常数键的力常数键的力常数键的力常数谐振子，简谐振动谐振子，
9、简谐振动谐振子，简谐振动谐振子，简谐振动第九页，讲稿共七十七页哦 由由由由振振振振动动动动公公公公式式式式可可可可知知知知，力力力力常常常常数数数数K K相相相相当当当当于于于于键键键键的的的的强强强强度度度度，随随随随着着着着键键键键能能能能的的的的增增增增加加加加，IRIR谱谱谱谱在高波数在高波数在高波数在高波数(高能高能高能高能)一端具有吸收带。例：一端具有吸收带。例：一端具有吸收带。例：一端具有吸收带。例：v vCCCCv vC=CC=Cv vCCCCv vOHOHv vNHNHv vCHCH IRIR谱谱谱谱的的的的吸吸吸吸收收收收位位位位置置置置除除除除与与与与键键键键的的的的力力
10、力力常常常常数数数数K K有有有有关关关关外外外外，还还还还与与与与键键键键两两两两端端端端的的的的原原原原子子子子质质质质量量量量(m(m1 1、mm2 2)有关，与质量大的原子结合在一起，有关，与质量大的原子结合在一起，有关，与质量大的原子结合在一起，有关，与质量大的原子结合在一起，IRIR谱吸收位置处于低波数一端。例：谱吸收位置处于低波数一端。例：谱吸收位置处于低波数一端。例：谱吸收位置处于低波数一端。例：v vCHCHv vCCCC v vCOCO第十页，讲稿共七十七页哦 用用用用波波波波数数数数()或或或或波波波波长长长长()为为为为横横横横坐坐坐坐标标标标，用用用用透透透透光光光光
11、率率率率(Transmittance(Transmittance，T%T%)为为为为纵纵纵纵坐坐坐坐标作图，可得到红外吸收光谱图。标作图，可得到红外吸收光谱图。标作图，可得到红外吸收光谱图。标作图，可得到红外吸收光谱图。第十一页，讲稿共七十七页哦分子中键的振动分类：伸缩振动、弯曲振动。分子中键的振动分类：伸缩振动、弯曲振动。分子中键的振动分类：伸缩振动、弯曲振动。分子中键的振动分类：伸缩振动、弯曲振动。一一一一.伸缩振动伸缩振动伸缩振动伸缩振动v v 伸伸伸伸缩缩缩缩振振振振动动动动：键键键键长长长长沿沿沿沿键键键键轴轴轴轴方方方方向向向向发发发发生生生生周周周周期期期期性性性性变变变变化化化
12、化的的的的振振振振动动动动。它它它它们们们们所所所所产产产产生生生生的的的的吸收带在高波数一端。吸收带在高波数一端。吸收带在高波数一端。吸收带在高波数一端。伸缩振动分类伸缩振动分类伸缩振动分类伸缩振动分类：不对称伸缩、对称伸缩。：不对称伸缩、对称伸缩。：不对称伸缩、对称伸缩。：不对称伸缩、对称伸缩。(2)(2)不对称伸缩振动不对称伸缩振动不对称伸缩振动不对称伸缩振动v vasas(1)(1)对称伸缩振动对称伸缩振动对称伸缩振动对称伸缩振动v vs s8.1.1.2 8.1.1.2 8.1.1.2 8.1.1.2 分子振动类型分子振动类型分子振动类型分子振动类型第十二页，讲稿共七十七页哦 弯弯弯
13、弯曲曲曲曲振振振振动动动动：指指指指键键键键角角角角发发发发生生生生周周周周期期期期性性性性变变变变化化化化，而而而而键键键键长长长长不不不不变变变变的的的的振振振振动动动动。包包包包括括括括面面面面内弯曲振动内弯曲振动内弯曲振动内弯曲振动、面外弯曲面外弯曲面外弯曲面外弯曲和和和和变形振动变形振动变形振动变形振动。二二二二.弯曲振动弯曲振动弯曲振动弯曲振动(变形振动，变角振动变形振动，变角振动变形振动，变角振动变形振动，变角振动)剪式振动剪式振动剪式振动剪式振动 面内摇摆面内摇摆面内摇摆面内摇摆 面内弯曲振动面内弯曲振动面内弯曲振动面内弯曲振动：包括：包括：包括：包括剪式振动剪式振动剪式振动剪
14、式振动和和和和面内摇摆面内摇摆面内摇摆面内摇摆。第十三页，讲稿共七十七页哦面外弯曲面外弯曲面外弯曲面外弯曲：包括包括包括包括面外摇摆面外摇摆面外摇摆面外摇摆和和和和蜷曲蜷曲蜷曲蜷曲。面外摇摆面外摇摆面外摇摆面外摇摆 蜷曲蜷曲蜷曲蜷曲 第十四页，讲稿共七十七页哦变形振动变形振动变形振动变形振动 ：包括：包括：包括：包括对称变形振动对称变形振动对称变形振动对称变形振动和和和和不对称变形振动不对称变形振动不对称变形振动不对称变形振动。不对称的变形振动不对称的变形振动不对称的变形振动不对称的变形振动 asas对称的变形振动对称的变形振动对称的变形振动对称的变形振动 s s第十五页，讲稿共七十七页哦8.
15、1.2 8.1.2 8.1.2 8.1.2 烃类化合物的烃类化合物的烃类化合物的烃类化合物的IRIRIRIR谱图解析谱图解析谱图解析谱图解析8.1.2.1 8.1.2.1 8.1.2.1 8.1.2.1 烷烃烷烃烷烃烷烃 v vCHCH不对称不对称不对称不对称(asas)：2960cm2960cm-1-1(s)(s)对称对称对称对称(s s)：2870cm2870cm-1-1(s)(s)不对称：不对称：不对称：不对称：2920cm2920cm-1-1(s)(s)对称：对称：对称：对称：2850cm2850cm-1-1(s)(s)CHCH3 3CHCH2 2烷烃的烷烃的烷烃的烷烃的IRIR谱应关
16、注三个吸收段的情况：谱应关注三个吸收段的情况：谱应关注三个吸收段的情况：谱应关注三个吸收段的情况：(1)(1)CHCH伸缩振动伸缩振动伸缩振动伸缩振动(v vCHCH)：30002800cm30002800cm-1-1；第十六页，讲稿共七十七页哦 CHCH不对称变形不对称变形不对称变形不对称变形(asas)：1460cm1460cm-1-1(m)(m)对称变形对称变形对称变形对称变形(s s)：1380cm1380cm-1-1(s)(s)CHCH2 2剪切剪切剪切剪切()：1460cm1460cm-1-1(s)(s)CHCH3 3(CH(CH2 2)n n，n n 4 4时时时时，720720
17、cmcm-1-1(2)(2)CHCH弯曲振动弯曲振动弯曲振动弯曲振动(CHCH)：13501490cm13501490cm-1-1，包括，包括，包括，包括CHCH3 3变形和变形和变形和变形和CHCH2 2剪切；剪切；剪切；剪切；(3)(3)CHCH2 2平面摇摆平面摇摆平面摇摆平面摇摆()：780720cm780720cm-1-1(m)(m)。第十七页，讲稿共七十七页哦第十八页，讲稿共七十七页哦第十九页，讲稿共七十七页哦(4)(4)CH(CHCH(CH3 3)2 2中中中中CHCH3 3的对称变形振动的对称变形振动的对称变形振动的对称变形振动(s s)：1385cm1385cm-1-1(m)
18、(m)1370cm1370cm-1-1(m)(m)对称双峰对称双峰对称双峰对称双峰 (裂距小裂距小裂距小裂距小)第二十页，讲稿共七十七页哦不对称双峰不对称双峰不对称双峰不对称双峰 (裂距大裂距大裂距大裂距大)(5)(5)C(CHC(CH3 3)3 3中中中中CHCH3 3的对称变形振动：的对称变形振动：的对称变形振动：的对称变形振动：1395cm1395cm-1-1(m)(m)1370cm1370cm-1-1(s)(s)第二十一页，讲稿共七十七页哦8.1.2.2 8.1.2.2 8.1.2.2 8.1.2.2 烯烃烯烃烯烃烯烃各类烯烃的特征吸收位置表各类烯烃的特征吸收位置表各类烯烃的特征吸收位
19、置表各类烯烃的特征吸收位置表烯烯烯烯 烃烃烃烃 类类类类 型型型型v v=CHCHcmcm-1-1v vC C=C Ccmcm-1-1=CHCHcmcm-1-1RHCRHC=CHCH2 231003000(m)31003000(m)1645(m)1645(m)995985(s)995985(s)910905(s)910905(s)R R1 1R R2 2C C=CHCH2 231003000(m)31003000(m)1653(m)1653(m)895885(s)895885(s)R R1 1HCHC=CHRCHR2 2(Z)(Z)31003000(m)31003000(m)1650(mw)1
20、650(mw)730650(m,b)730650(m,b)R R1 1HCHC=CHRCHR2 2(E)(E)31003000(m)31003000(m)1675(wn)1675(wn)980965(s)980965(s)R R1 1R R2 2C C=CHRCHR3 331003000(m)31003000(m)1680(mw)1680(mw)840790(s)840790(s)R R1 1R R2 2C C=CRCR3 3R R4 4 1670(wn)1670(wn)烯烯烯烯烃烃烃烃主主主主要要要要有有有有=CH=CH伸伸伸伸缩缩缩缩振振振振动动动动(v v=CH=CH)、C=CC=C伸伸
21、伸伸缩缩缩缩振振振振动动动动(v vC=CC=C)和和和和=CH=CH弯弯弯弯曲曲曲曲振振振振动动动动(=CH=CH)三类吸收段。三类吸收段。三类吸收段。三类吸收段。第二十二页，讲稿共七十七页哦第二十三页，讲稿共七十七页哦第二十四页，讲稿共七十七页哦第二十五页，讲稿共七十七页哦第二十六页，讲稿共七十七页哦第二十七页，讲稿共七十七页哦第二十八页，讲稿共七十七页哦8.1.2.3 8.1.2.3 8.1.2.3 8.1.2.3 炔烃炔烃炔烃炔烃(1)(1)端炔端炔端炔端炔 C C HH伸缩振动伸缩振动伸缩振动伸缩振动(v v CHCH)：3300cm3300cm-1-1(s,sharp)(s,sha
22、rp)，(2)(2)炔键炔键炔键炔键CCCC伸缩振动伸缩振动伸缩振动伸缩振动(v vCCCC)：22602100cm22602100cm-1-1，强度：，强度：，强度：，强度：端炔：端炔：端炔：端炔：(m)(m)；乙炔、对称二取代炔：乙炔、对称二取代炔：乙炔、对称二取代炔：乙炔、对称二取代炔：(n,(n,无偶极矩变化无偶极矩变化无偶极矩变化无偶极矩变化)；不对称二取代炔烃：不对称二取代炔烃：不对称二取代炔烃：不对称二取代炔烃：(w)(w)。(3)(3)端炔端炔端炔端炔 C C HH弯曲振动弯曲振动弯曲振动弯曲振动(CHCH)：700600cm700600cm-1-1(s)(s)。第二十九页，讲
23、稿共七十七页哦第三十页，讲稿共七十七页哦8.1.2.4 8.1.2.4 8.1.2.4 8.1.2.4 芳烃芳烃芳烃芳烃 (1)(1)ArHArH伸伸伸伸缩缩缩缩振振振振动动动动(v vCH(Ar)CH(Ar)：30753030cm30753030cm-1-1(mw)(mw)，可可可可能能能能不不不不止止止止一一一一条条条条吸吸吸吸收谱带。收谱带。收谱带。收谱带。(2)(2)苯苯苯苯环环环环骨骨骨骨架架架架呼呼呼呼吸吸吸吸振振振振动动动动(v vC C=C(Ar)C(Ar)：16001600、15801580、15001500、1450cm1450cm-1-1附附附附近近近近经经经经常常常常出
24、出出出现现现现2424个个个个吸吸吸吸收收收收谱谱谱谱带带带带，这这这这组组组组谱谱谱谱带带带带与与与与v vCH(Ar)CH(Ar)一一一一起起起起作作作作为为为为判判判判断断断断化化化化合合合合物物物物有有有有无无无无芳芳芳芳环环环环的的的的主主主主要要要要依据。依据。依据。依据。(3)(3)=CH=CH面面面面外外外外变变变变形形形形振振振振动动动动吸吸吸吸收收收收(CH(Ar)CH(Ar)：900690cm900690cm-1-1(s)(s)，依依依依此此此此区区区区域域域域吸吸吸吸收收收收峰的数目可判断苯环上取代的情况。峰的数目可判断苯环上取代的情况。峰的数目可判断苯环上取代的情况。
25、峰的数目可判断苯环上取代的情况。第三十一页，讲稿共七十七页哦取代苯环上的取代苯环上的取代苯环上的取代苯环上的C C HH面外弯曲振动面外弯曲振动面外弯曲振动面外弯曲振动化化化化合合合合物物物物=CHCHcmcm-1-1苯苯苯苯670(s)670(s)一取代一取代一取代一取代770730(s)770730(s)710690(s)710690(s)1,2-1,2-二取代二取代二取代二取代770735(s)770735(s)1,3-1,3-二取代二取代二取代二取代810750(s)810750(s)710690(m)710690(m)1,4-1,4-二取代二取代二取代二取代860800(s)8608
26、00(s)第三十二页，讲稿共七十七页哦第三十三页，讲稿共七十七页哦第三十四页，讲稿共七十七页哦作业一：作业一：作业一：作业一：p.315316p.315316，习题，习题，习题，习题(二二二二)、(三三三三)第三十五页，讲稿共七十七页哦第三十六页，讲稿共七十七页哦 19451945年年年年，以以以以F.F.BlochBloch和和和和E.E.M.M.PurcellPurcell为为为为首首首首的的的的两两两两个个个个研研研研究究究究小小小小组组组组分分分分别别别别观观观观测测测测到到到到水水水水、石石石石蜡蜡蜡蜡中中中中质质质质子子子子的的的的核核核核磁磁磁磁共共共共振振振振信信信信号号号号(
27、nuclear(nuclearmagneticmagneticresonanceresonance，NMR)NMR)，为此他们二人荣获，为此他们二人荣获，为此他们二人荣获，为此他们二人荣获19521952年年年年NobelNobel物理奖。物理奖。物理奖。物理奖。今今今今天天天天核核核核磁磁磁磁共共共共振振振振已已已已成成成成为为为为化化化化学学学学、物物物物理理理理、生生生生物物物物、医医医医药药药药等等等等领领领领域域域域中中中中必必必必不不不不可可可可少少少少的实验工具，是研究分子结构、构型构象、分子动态等的重要方法。的实验工具，是研究分子结构、构型构象、分子动态等的重要方法。的实验工具
28、，是研究分子结构、构型构象、分子动态等的重要方法。的实验工具，是研究分子结构、构型构象、分子动态等的重要方法。核核核核磁磁磁磁共共共共振振振振谱谱谱谱提提提提供供供供的的的的分分分分子子子子结结结结构构构构信信信信息息息息：原原原原子子子子数数数数目目目目、原原原原子子子子类类类类型型型型、原原原原子子子子间间间间键合次序键合次序键合次序键合次序、分子立体结构分子立体结构分子立体结构分子立体结构等。等。等。等。第三十七页，讲稿共七十七页哦8.2.1 8.2.1 8.2.1 8.2.1 核磁共振的产生核磁共振的产生核磁共振的产生核磁共振的产生8.2.1.1 8.2.1.1 8.2.1.1 8.2
29、.1.1 核的自旋与磁矩的产生核的自旋与磁矩的产生核的自旋与磁矩的产生核的自旋与磁矩的产生核磁共振的研究对象核磁共振的研究对象核磁共振的研究对象核磁共振的研究对象：具有磁矩的原子核；：具有磁矩的原子核；：具有磁矩的原子核；：具有磁矩的原子核；磁矩的产生磁矩的产生磁矩的产生磁矩的产生：原子核的自旋运动；：原子核的自旋运动；：原子核的自旋运动；：原子核的自旋运动；产产产产生生生生自自自自旋旋旋旋运运运运动动动动的的的的原原原原子子子子核核核核：自自自自旋旋旋旋量量量量子子子子数数数数I0(I0(中中中中子子子子、质质质质子子子子数数数数不不不不同同同同时时时时为为为为偶偶偶偶数数数数，I=I=半整
30、数或整数半整数或整数半整数或整数半整数或整数)；核磁共振主要研究对象核磁共振主要研究对象核磁共振主要研究对象核磁共振主要研究对象：I I1/21/2的核，即的核，即的核，即的核，即1 1HH、1313C C、1919F F、3131P P。第三十八页，讲稿共七十七页哦8.2.1.2 8.2.1.2 8.2.1.2 8.2.1.2 自旋核在磁场中的取向和能级自旋核在磁场中的取向和能级自旋核在磁场中的取向和能级自旋核在磁场中的取向和能级 磁磁磁磁性性性性核核核核(I0)(I0)在在在在外外外外磁磁磁磁场场场场(HH0 0)中中中中的的的的自自自自旋旋旋旋取取取取向向向向是是是是量量量量子子子子化化
31、化化的的的的，共共共共有有有有(2I+1)(2I+1)个个个个取取取取向向向向，即即即即I I，I-1I-1，I-2I-2，(-I+1)(-I+1)，-I-I。I=1/2I=1/2的核的核的核的核(1 1HH等等等等)，2 2个取向：个取向：个取向：个取向：m=+1/2m=+1/2，m=-1/2m=-1/2。第三十九页，讲稿共七十七页哦在外磁场作用下，在外磁场作用下，在外磁场作用下，在外磁场作用下，1 1HH的自旋能级的裂分：的自旋能级的裂分：的自旋能级的裂分：的自旋能级的裂分：只只只只有有有有当当当当电电电电磁磁磁磁波波波波的的的的辐辐辐辐射射射射能能能能等等等等于于于于1 1HH的的的的能
32、能能能级级级级差差差差时时时时，才才才才能能能能发发发发生生生生1 1HH的的的的核核核核磁磁磁磁共共共共振振振振(从低能态向高能态跃迁，核自旋方向改变从低能态向高能态跃迁，核自旋方向改变从低能态向高能态跃迁，核自旋方向改变从低能态向高能态跃迁，核自旋方向改变)：E E射射射射=hvhv射射射射=E E=hvhv0 0 要要要要使使使使1 1HH发发发发生生生生核核核核磁磁磁磁共共共共振振振振的的的的条条条条件件件件必必必必须须须须是是是是使使使使电电电电磁磁磁磁波波波波的的的的辐辐辐辐射射射射频频频频率率率率等等等等于于于于1 1HH的的的的进进进进动动动动频频频频率率率率：v v射射射射=
33、v v0 0=HH0 0/2/2 (：磁旋比：磁旋比：磁旋比：磁旋比)。第四十页，讲稿共七十七页哦v v0 0与与与与HH0 0的关系的关系的关系的关系 外加磁场强度外加磁场强度H H0 0(T)(T)氢核发生共振吸收时的氢核发生共振吸收时的电磁波频率电磁波频率v v0 0 (MHz)(MHz)1.4091.40960602.1142.11490902.3492.3491001004.6974.6972002007.0467.04630030014.09214.092600600第四十一页，讲稿共七十七页哦8.2.1.3 8.2.1.3 8.2.1.3 8.2.1.3 核磁共振仪和核磁共振谱图
34、核磁共振仪和核磁共振谱图核磁共振仪和核磁共振谱图核磁共振仪和核磁共振谱图 核核核核磁磁磁磁共共共共振振振振仪仪仪仪的的的的主主主主要要要要组组组组成成成成部部部部件件件件：磁磁磁磁体体体体、射射射射频频频频振振振振荡荡荡荡器器器器、样样样样品品品品管管管管、扫扫扫扫描描描描发发发发生生生生器器器器、信号接收和记录系统。信号接收和记录系统。信号接收和记录系统。信号接收和记录系统。第四十二页，讲稿共七十七页哦 核磁共振信号的记录：核磁共振信号的记录：核磁共振信号的记录：核磁共振信号的记录：第四十三页，讲稿共七十七页哦吸吸吸吸收收收收强强强强度度度度低场低场低场低场高场高场高场高场 质质质质子子子子
35、的的的的能能能能级级级级差差差差是是是是固固固固定定定定的的的的，但但但但有有有有机机机机化化化化合合合合物物物物中中中中的的的的质质质质子子子子周周周周围围围围都都都都有有有有电电电电子子子子，电电电电子子子子对对对对外外外外加加加加电电电电场场场场有有有有屏屏屏屏蔽蔽蔽蔽作作作作用用用用，质质质质子子子子周周周周围围围围电电电电子子子子云云云云密密密密度度度度越越越越高高高高，屏屏屏屏蔽蔽蔽蔽作作作作用用用用就就就就越越越越大大大大，该该该该质子信号就要在越高的磁场下获得：质子信号就要在越高的磁场下获得：质子信号就要在越高的磁场下获得：质子信号就要在越高的磁场下获得：化学位移化学位移化学位
36、移化学位移第四十四页，讲稿共七十七页哦8.2.1.4 8.2.1.4 8.2.1.4 8.2.1.4 化学位移化学位移化学位移化学位移一一一一.化学位移的产生化学位移的产生化学位移的产生化学位移的产生 在在在在一一一一个个个个恒恒恒恒定定定定的的的的射射射射频频频频场场场场中中中中，同同同同一一一一类类类类核核核核的的的的共共共共振振振振峰峰峰峰位位位位置置置置不不不不是是是是定定定定值值值值，而而而而是是是是随随随随核核核核的的的的化化化化学学学学环环环环境境境境不不不不同同同同而而而而有有有有所所所所差差差差别别别别，例例例例：乙乙乙乙醇醇醇醇，信信信信号号号号顺顺顺顺序序序序(低低低低场
37、场场场至至至至高高高高场场场场)：HHOHOH、HHCH2CH2、HHCH3CH3。化化化化学学学学位位位位移移移移(chemical(chemicalshift)shift)：因因因因分分分分子子子子中中中中各各各各组组组组质质质质子子子子所所所所处处处处的的的的化化化化学学学学环环环环境境境境不不不不同同同同，而在不同的磁场产生共振吸收的现象。而在不同的磁场产生共振吸收的现象。而在不同的磁场产生共振吸收的现象。而在不同的磁场产生共振吸收的现象。第四十五页，讲稿共七十七页哦 屏屏屏屏蔽蔽蔽蔽效效效效应应应应(shielding(shieldingeffect)effect)：感感感感应应应应
38、磁磁磁磁场场场场对对对对外外外外磁磁磁磁场场场场的的的的屏屏屏屏蔽蔽蔽蔽作作作作用用用用。通通通通常常常常用用用用屏蔽常数屏蔽常数屏蔽常数屏蔽常数 来衡量屏蔽作用的强弱。来衡量屏蔽作用的强弱。来衡量屏蔽作用的强弱。来衡量屏蔽作用的强弱。有效磁场强度有效磁场强度有效磁场强度有效磁场强度HHeffeff：磁核实际感受的磁场强度：磁核实际感受的磁场强度：磁核实际感受的磁场强度：磁核实际感受的磁场强度：HHeffeff=HH0 0(1(1)，v v=HH0 0(1(1)/2)/2 核核核核磁磁磁磁波波波波谱谱谱谱仪仪仪仪扫扫扫扫场场场场方方方方式式式式进进进进行行行行测测测测定定定定时时时时，电电电电
39、子子子子云云云云密密密密度度度度大大大大的的的的质质质质子子子子(CH(CH3 3中中中中的的的的HH，屏屏屏屏蔽蔽蔽蔽效效效效应应应应)吸吸吸吸收收收收峰峰峰峰在在在在较较较较高高高高场场场场(谱谱谱谱图图图图右右右右侧侧侧侧)，电电电电子子子子云云云云密密密密度度度度小小小小的的的的质质质质子子子子(OH(OH中中中中的的的的HH，去屏蔽效应去屏蔽效应去屏蔽效应去屏蔽效应)出现在较出现在较出现在较出现在较低场低场低场低场(谱图谱图谱图谱图左侧左侧左侧左侧)。第四十六页，讲稿共七十七页哦 ：样样样样品的品的品的品的化学位移化学位移化学位移化学位移，越小，对应的磁场强度越高；越小，对应的磁场强
40、度越高；越小，对应的磁场强度越高；越小，对应的磁场强度越高；v v：样样样样品与品与品与品与标样标样标样标样吸收峰的吸收峰的吸收峰的吸收峰的频频频频率差率差率差率差(v v0 0，可，可，可，可从从从从谱图谱图谱图谱图中直接中直接中直接中直接读读读读得得得得)；v v0 0：核磁共振仪的频率。：核磁共振仪的频率。：核磁共振仪的频率。：核磁共振仪的频率。质质质质子子子子的的的的化化化化学学学学位位位位移移移移通通通通常常常常以以以以某某某某一一一一标标标标准准准准物物物物质质质质(如如如如四四四四甲甲甲甲基基基基硅硅硅硅烷烷烷烷：TMS)TMS)的的的的共共共共振振振振峰峰峰峰为为为为原原原原点
41、点点点(v vTMSTMS)，令令令令其其其其化化化化学学学学位位位位移移移移为为为为零零零零(=0=0)，测测测测出出出出样样样样品品品品中中中中各各各各共共共共振振振振吸吸吸吸收收收收峰峰峰峰(v v)与标样的差值与标样的差值与标样的差值与标样的差值 v v，采用无因次的，采用无因次的，采用无因次的，采用无因次的 值表示。值表示。值表示。值表示。值值值值范范范范围围围围为为为为020ppm020ppm。对对对对于于于于60MHz60MHz的的的的仪仪仪仪器器器器，1ppm=60Hz1ppm=60Hz；100MHz100MHz的的的的仪器，仪器，仪器，仪器，1ppm=100Hz1ppm=10
42、0Hz。二二二二.化学位移的表示方法化学位移的表示方法化学位移的表示方法化学位移的表示方法第四十七页，讲稿共七十七页哦具体见教材具体见教材具体见教材具体见教材p.304305p.304305表表表表第四十八页，讲稿共七十七页哦三三三三.影响化学位移的因素影响化学位移的因素影响化学位移的因素影响化学位移的因素 (1)(1)诱诱诱诱导导导导效效效效应应应应：邻邻邻邻近近近近有有有有推推推推电电电电子子子子原原原原子子子子或或或或基基基基团团团团时时时时，质质质质子子子子峰峰峰峰移移移移向向向向高高高高场场场场(屏屏屏屏蔽蔽蔽蔽效效效效应应应应，峰峰峰峰右右右右移移移移，小小小小)；有有有有吸吸吸吸
43、电电电电子子子子原原原原子子子子或或或或基基基基团团团团时时时时，质质质质子子子子峰峰峰峰移移移移向向向向低低低低场场场场(去去去去屏屏屏屏蔽蔽蔽蔽效效效效应，峰左移，应，峰左移，应，峰左移，应，峰左移，大大大大)。例：例：例：例：CHCH3 3OCHOCH3 3ArCHArCH3 3COCHCOCH3 30.93.82.32.30.93.82.32.3CHCH2 2CHCH2 2ClCHClCH2 2BrCHBrCH2 2II=CHCH2 2CHCH2 2(OR)(OR)2 21.33.73.53.25.01.33.73.53.25.0 5.35.3CHCHClCHCHCl2 22.05.8
44、2.05.8第四十九页，讲稿共七十七页哦 (2)(2)各各各各向向向向异异异异性性性性效效效效应应应应：当当当当分分分分子子子子中中中中某某某某些些些些基基基基团团团团的的的的电电电电子子子子云云云云排排排排布布布布不不不不呈呈呈呈球球球球形形形形对对对对称称称称时时时时，它它它它对对对对邻邻邻邻近近近近的的的的磁磁磁磁核核核核产产产产生生生生一一一一个个个个各各各各向向向向异异异异性性性性的的的的磁磁磁磁场场场场，从从从从而而而而使使使使某某某某些些些些空空空空间间间间位位位位置置置置上上上上的的的的磁磁磁磁核核核核受受受受屏蔽，而另一些空间位置上的磁核去屏蔽的现象。屏蔽，而另一些空间位置上
45、的磁核去屏蔽的现象。屏蔽，而另一些空间位置上的磁核去屏蔽的现象。屏蔽，而另一些空间位置上的磁核去屏蔽的现象。芳芳芳芳环环环环：苯苯苯苯环环环环上上上上的的的的六六六六个个个个氢氢氢氢处处处处于于于于去去去去屏屏屏屏蔽蔽蔽蔽区区区区，化化化化学学学学位位位位移移移移值值值值也也也也在在在在低低低低场场场场，值值值值较较较较大大大大(78ppm78ppm)。屏蔽区：屏蔽区：屏蔽区：屏蔽区：(以以以以“+”+”号表示号表示号表示号表示)去屏蔽区：去屏蔽区：去屏蔽区：去屏蔽区：(以以以以“”号表示号表示号表示号表示)第五十页，讲稿共七十七页哦 双双双双键键键键：烯烯烯烯键键键键碳碳碳碳上上上上的的的的
46、氢氢氢氢核核核核处处处处于于于于去去去去屏屏屏屏蔽蔽蔽蔽区区区区，值值值值较较较较烷烷烷烷基基基基质质质质子子子子大大大大(处处处处于于于于低低低低场场场场，4.56ppm4.56ppm)；羰羰羰羰基基基基碳碳碳碳上上上上的的的的质质质质子子子子(醛醛醛醛类类类类)处处处处于于于于去去去去屏屏屏屏蔽蔽蔽蔽区区区区，并并并并受受受受到到到到C C=OO吸吸吸吸电电电电子子子子诱诱诱诱导导导导效效效效应应应应影影影影响，其响，其响，其响，其 值更大值更大值更大值更大(9.510.1ppm9.510.1ppm)。叁键叁键叁键叁键：炔氢处于屏蔽区，化学位移在较高场，：炔氢处于屏蔽区，化学位移在较高场，
47、：炔氢处于屏蔽区，化学位移在较高场，：炔氢处于屏蔽区，化学位移在较高场，值较小值较小值较小值较小(2.03.0ppm2.03.0ppm)。双键双键双键双键叁键叁键叁键叁键第五十一页，讲稿共七十七页哦判断一下判断一下判断一下判断一下：C CHH3 3、C CHH2 2、C CHH、OCOCHH3 3、OCOCHH2 2、OCOCHH、OCOCHH2 2OO、C CHH2 2F F、C CHH2 2ClCl、C CHH2 2BrBr、C CHH2 2I I、COCCOCHH3 3、COCCOCHH2 2、PhCPhCHH3 3、COOCCOOCHH3 3、HHC C=C CHH、HHC C C C
48、、PhPh HH的化学位移值大概是多少？并总结出其规律。的化学位移值大概是多少？并总结出其规律。的化学位移值大概是多少？并总结出其规律。的化学位移值大概是多少？并总结出其规律。第五十二页，讲稿共七十七页哦8.2.1.5 8.2.1.5 8.2.1.5 8.2.1.5 自旋偶合与裂分自旋偶合与裂分自旋偶合与裂分自旋偶合与裂分 自自自自旋旋旋旋偶偶偶偶合合合合：相相相相同同同同化化化化学学学学位位位位移移移移的的的的同同同同类类类类质质质质子子子子受受受受邻邻邻邻近近近近磁磁磁磁核核核核自自自自旋旋旋旋作作作作用用用用的的的的现现现现象象象象(常见的是三键偶合常见的是三键偶合常见的是三键偶合常见的
49、是三键偶合3 3J J)。自旋裂分自旋裂分自旋裂分自旋裂分：由于自旋偶合引起谱峰裂分的现象。：由于自旋偶合引起谱峰裂分的现象。：由于自旋偶合引起谱峰裂分的现象。：由于自旋偶合引起谱峰裂分的现象。一一一一.自旋偶合的产生自旋偶合的产生自旋偶合的产生自旋偶合的产生第五十三页，讲稿共七十七页哦(一一一一)两个两个两个两个HHb b对对对对HHa a的影响的影响的影响的影响 一一一一个个个个HHb b核核核核的的的的自自自自旋旋旋旋态态态态(方方方方向向向向)有有有有两两两两种种种种取取取取向向向向(+1/2(+1/2，1/2)1/2)，两两两两个个个个HHb b核核核核的的的的自自自自旋旋旋旋态态态
50、态(方向方向方向方向)有三种组合方式：有三种组合方式：有三种组合方式：有三种组合方式：(1)(1)+1/2+1/2、+1/2(+1/2(，表示与外磁场同方向表示与外磁场同方向表示与外磁场同方向表示与外磁场同方向)，总自旋，总自旋，总自旋，总自旋=1=1，概率，概率，概率，概率=1=1；(2)(2)+1/2+1/2、1/2(1/2(，)，总自旋，总自旋，总自旋，总自旋=0=0，概率，概率，概率，概率=2=2；(3)(3)1/21/2、1/2(1/2()，总自旋，总自旋，总自旋，总自旋=1=1，概率，概率，概率，概率=1=1。第五十四页，讲稿共七十七页哦 (1)(1)相相相相当当当当于于于于在在在