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1、关于核磁共振波谱分析(2)2023/4/12第1页，讲稿共99张，创作于星期二第2页，讲稿共99张，创作于星期二第一节第一节 核磁共振基本原理核磁共振基本原理l一、原子核的自旋一、原子核的自旋l二、核磁共振现象二、核磁共振现象l三、核磁共振条件三、核磁共振条件l四、核磁共振波谱仪四、核磁共振波谱仪第3页，讲稿共99张，创作于星期二一、一、原子核的自旋原子核的自旋(AtomicNuclearSpin)若原子核存在自旋，产生核磁矩：I：自旋量子数h：普朗克常数核磁子=eh/2M c自旋量子数（I）不为零的核都具有磁矩，原子的自旋情况可以用（I）表征：质量数 原子序数 自旋量子数I偶数 偶数 0 偶
2、数 奇数 1，2，3.奇数 奇数或偶数 1/2；3/2；5/2.核 磁 矩：自旋角动量：第4页，讲稿共99张，创作于星期二讨论:(1)I=0 的原子核 O(16)；C（12）；S（22）等，无自旋，没有磁矩，不产生共振吸收。(2)I=1 或 I 1的原子核 I=1 ：2H，14N I=3/2：11B，35Cl，79Br，81Br I=5/2：17O，127I 这类原子核的核电荷分布可看作一个椭圆体，电荷分布不均匀，共振吸收复杂，研究应用较少；(3)1/2的原子核 1H，13C，19F，31P 原子核可看作核电荷均匀分布的球体，并象陀螺一样自旋，有磁矩产生，是核磁共振研究的主要对象，C，H也是有
3、机化合物的主要组成元素。Back第5页，讲稿共99张，创作于星期二二、二、核磁共振现象核磁共振现象(NMR)自旋量子数 I=1/2的原子核（氢核），可当作电荷均匀分布的球体，绕自旋轴转动时，产生磁场，类似一个小磁铁。当置于外加磁场H0中时，相对于外磁场，可以有（2I+1）种取向：氢核（I=1/2），两种取向（两个能级）：(1)与外磁场平行，能量低，磁量子数1/2(2)与外磁场相反，能量高，磁量子数1/2第6页，讲稿共99张，创作于星期二(核磁共振现象核磁共振现象)两种取向不完全与外磁场平行，5424 和 125 36 相互作用,产生进动(拉莫进动)进动频率 0；角速度0；0=2 0=H0 磁旋
4、比；H0外磁场强度；两种进动取向不同的氢核之间的能级差：E=H0（磁矩）Back第7页，讲稿共99张，创作于星期二三、核磁共振条件三、核磁共振条件(Condition of NMR)在外磁场中，原子核能级产生裂分，由低能级向高能级跃迁，需要吸收能量。能级量子化。射频振荡线圈产生电磁波。对于氢核，能级差：E=H0 （磁矩）产生共振需吸收的能量：E=H0=h 0由拉莫进动方程：0=2=H0=H0/2E=hH0/2(P365公式14-8)共振条件：=0,0=H0/(2)第8页，讲稿共99张，创作于星期二共振条件共振条件(1)核有自旋(磁性核)(2)外磁场,能级裂分(3)照射频率与外磁场的比值0/H0
5、=/(2),=0(4)跃迁发生在相邻两个能级间(m=1)第9页，讲稿共99张，创作于星期二能级分布与弛豫过程能级分布与弛豫过程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 定律计算：定律计算：磁场强度磁场强度2.3488 T；25 C；1H的共振频率与分配比：的共振频率与分配比：两能级上核数目差：两能级上核数目差：1.6 10-5；弛豫弛豫(relaxtion)高能态的核以非辐射的方式回到低能态。高能态的核以非辐射的方式回到低能态。饱和饱和(saturated)低能态的核等于高能态的核。低能态的核等于高能态的核。第10页，讲稿共99张，创作于星期二讨论讨论:共振条件：
6、0=H0/(2)（1）对于同一种核，磁旋比 为定值，H0变，射频频率变。（2）不同原子核，磁旋比 不同，产生共振的条件不同，需要的磁场强度H0和射频频率不同。（3）固定H0，改变（扫频），不同原子核在不同频率处发生共振。也可固定，改变H0（扫场）。扫场方式应用较多。氢核（1H）：1.409 T 共振频率 60 MHz 2.305 T 共振频率 100 MHz 磁场强度H0的单位：1高斯（GS）=10-4 T（特拉斯）第11页，讲稿共99张，创作于星期二讨论讨论:在1950年，Proctor等人研究发现：质子的共振频率与其结构（化学环境）有关。在高分辨率下，吸收峰产生化学位移和裂分，如右图所示。
7、由有机化合物的核磁共振图，可获得质子所处化学环境的信息，进一步确定化合物结构。Back第12页，讲稿共99张，创作于星期二四、核磁共振波谱仪四、核磁共振波谱仪(NMR Spectrometer)1永久磁铁永久磁铁：提供外磁场，要求稳定性好，均匀，不均匀性小于六千万分之一。扫场线圈。2 射频振荡器射频振荡器：线圈垂直于外磁场，发射一定频率的电磁辐射信号。60MHz或100MHz。3 射频信号接受器射频信号接受器（检测器）：当质子的进动频率与辐射频率相匹配时，发生能级跃迁，吸收能量，在感应线圈中产生毫伏级信号。4样品管样品管：外径5mm的玻璃管,测量过程中旋转,磁场作用均匀。第13页，讲稿共99张
8、，创作于星期二5、样品的制备：、样品的制备：试样浓度试样浓度：5-10%；需要纯样品15-30 mg；傅立叶变换核磁共振波谱仪需要纯样品1 mg；标样浓度标样浓度（四甲基硅烷 TMS）：1%；溶剂溶剂：1H谱 四氯化碳，二硫化碳；氘代溶剂氘代溶剂：氯仿，丙酮、苯、二甲基亚砜的氘代物；第14页，讲稿共99张，创作于星期二6、傅立叶变换核磁共振波谱仪、傅立叶变换核磁共振波谱仪 不是通过扫场或扫频产不是通过扫场或扫频产生共振；生共振；恒定磁场，施加全频脉恒定磁场，施加全频脉冲，产生共振，采集产生的冲，产生共振，采集产生的感应电流信号，经过傅立叶感应电流信号，经过傅立叶变换获得一般核磁共振谱图。变换获
9、得一般核磁共振谱图。（类似于一台多道仪）（类似于一台多道仪）第15页，讲稿共99张，创作于星期二7、超导核磁共振波谱仪：、超导核磁共振波谱仪：永久磁铁和电磁铁永久磁铁和电磁铁：磁场强度100 kG 开始时，大电流一次性励磁后，闭合线圈，产生稳定的磁场，长年保持不变；温度升高，“失超”；重新励磁。超导核磁共振波谱仪：超导核磁共振波谱仪：200-400HMz；可高达600-700HMz；第16页，讲稿共99张，创作于星期二第二节第二节 核磁共振与化学位移核磁共振与化学位移l一、核磁共振与化学位移一、核磁共振与化学位移l二、影响化学位移的因素二、影响化学位移的因素第17页，讲稿共99张，创作于星期二
10、一、核磁共振与化学位移一、核磁共振与化学位移(NMR andChemicalShift)理想化的、裸露的氢核；满足共振条件：0=H0/(2)产生单一的吸收峰；实际上，氢核受周围不断运动着的电子影响。在外磁场作用下，运动着的电子产生相对于外磁场方向的感应磁场，起到屏蔽作用，使氢核实际受到的外磁场作用减小：H=（1-）H0 ：屏蔽常数。越大，屏蔽效应越大。0=/(2)（1-）H0 由于屏蔽作用的存在，氢核产生共振需要更大的外磁场强度（相对于裸露的氢核），来抵消屏蔽影响。第18页，讲稿共99张，创作于星期二化学位移化学位移(ChemicalShift)0=/(2)（1-）H0 由于屏蔽作用的存在，氢
11、核产生共振需要更大的外磁场强度（相对于裸露的氢核），来抵消屏蔽影响。在有机化合物中，各种氢核 周围的电子云密度不同（结构中不同位置）共振频率有差异，即引起共振吸收峰的位移，这种现象称为化学位移。第19页，讲稿共99张，创作于星期二化学位移的表示方法化学位移的表示方法1 1位移的标准位移的标准没有完全裸露的氢核，没有绝对的标准。相对标准：四甲基硅烷Si(CH3)4 （TMS）（内标）位移常数 TMS=02 2为什么用为什么用TMSTMS作为基准作为基准?(1)12个氢处于完全相同的化学环境，只产生一个尖峰；（2）屏蔽强烈，位移最大。与有机化合物中的质子峰不重迭；（3）化学惰性；易溶于有机溶剂；沸
12、点低，易回收。第20页，讲稿共99张，创作于星期二位移的表示方法位移的表示方法 与裸露的氢核相比，TMS的化学位移最大，但规定 TMS=0，其他种类氢核的位移为负值，负号不加。=（样-TMS)/TMS 106 (ppm)小，屏蔽强，共振需要的磁场强度大，在高场出现，图右侧；大，屏蔽弱，共振需要的磁场强度小，在低场出现，图左侧；第21页，讲稿共99张，创作于星期二质子类型化学位移质子类型化学位移RCH3R2CH2R3CHR2NCH3RCH2IRCH2BrRCH2ClRCH2FROCH3RCH2OH,RCH2ORRCOOCH3RCOCH3,R2C=CRCH30.91.21.52.23.23.53.
13、74.43.43.63.72.1ArCH3RCH=CH2R2C=CH2R2C=CHRRCCHArHRCHORCOOH,RSO3HArOHROHRNH2,R2NHRCONH22.34.55.04.65.05.05.72.03.06.58.59.510.11013450.56.00.55.06.07.5不同类型质子的化学位移值不同类型质子的化学位移值第22页，讲稿共99张，创作于星期二常见结构单元化学位移范围常见结构单元化学位移范围BackAr-OH 4.0-10C=C-OH 9.0R3C-OH 1.0-6.0第23页，讲稿共99张，创作于星期二二、影响化学位移的因素二、影响化学位移的因素(Fac
14、tors)电负性电负性 与质子相连元素的电负性越强，吸电子作用越强，价电子偏离质子，屏蔽作用减弱，信号峰在低场出现。-CH3，=1.62.0，高场；-CH2I，=3.0 3.5,-O-H，-C-H，大 小低场 高场第24页，讲稿共99张，创作于星期二电负性对化学位移的影响电负性对化学位移的影响碳杂化轨道电负性：碳杂化轨道电负性：SPSP2SP3第25页，讲稿共99张，创作于星期二影响化学位移的因素影响化学位移的因素2 价电子产生诱导磁场，价电子产生诱导磁场，质子位于其磁力线上，与质子位于其磁力线上，与外磁场方向一致，去屏蔽。外磁场方向一致，去屏蔽。第26页，讲稿共99张，创作于星期二影响化学位
15、移的因素影响化学位移的因素3 价电子产生诱导磁场，价电子产生诱导磁场，质子位于其磁力线上，与质子位于其磁力线上，与外磁场方向一致，去屏蔽。外磁场方向一致，去屏蔽。第27页，讲稿共99张，创作于星期二影响化学位移的因素影响化学位移的因素4 苯环上的6个电子产生较强的诱导磁场，质子位于其磁力线上，与外磁场方向一致，去屏蔽。第28页，讲稿共99张，创作于星期二影响化学位移的因素影响化学位移的因素5CH4 RCH3 R2CH2 R3CH0.23 0.88 1.25 1.50斥电子斥电子电子云密度电子云密度强强大大小小弱弱小小大大实测值实测值预测值预测值 上例中实测值与预测值相反，这就说明存在另外一种影
16、响因素上例中实测值与预测值相反，这就说明存在另外一种影响因素单键的磁各向异性效应单键的磁各向异性效应。第29页，讲稿共99张，创作于星期二影响化学位移的因素影响化学位移的因素6形成氢键后形成氢键后1H核屏蔽作用减少，氢键属于去屏蔽效应。核屏蔽作用减少，氢键属于去屏蔽效应。第30页，讲稿共99张，创作于星期二影响化学位移的因素影响化学位移的因素7 空间效应空间效应第31页，讲稿共99张，创作于星期二一、自旋偶合与自旋裂分一、自旋偶合与自旋裂分二、峰裂分数与峰面积二、峰裂分数与峰面积三、化学等价与磁等价三、化学等价与磁等价四、自旋系统四、自旋系统第三节第三节 自旋偶合与自旋裂分自旋偶合与自旋裂分第
17、32页，讲稿共99张，创作于星期二一、自旋偶合与自旋裂分一、自旋偶合与自旋裂分(SpinCouplingandSpinSplitting)每类氢核不总表现为单峰，有时多重峰。原因原因：相邻两个氢核之间的自旋偶合（自旋干扰）；第33页，讲稿共99张，创作于星期二1.峰的裂分峰的裂分峰的裂分原因峰的裂分原因:自旋自旋-自旋偶合自旋偶合相邻两个氢核之间的自旋偶合（自旋干扰）；多重峰的峰间距：偶合常数（J），用来衡量偶合作用的大小。第34页，讲稿共99张，创作于星期二二、峰裂分数与峰面积二、峰裂分数与峰面积(NumberofPearSplittingandPearAreas)峰裂分数：n+1 规律(概
18、念见P159)；相邻碳原子上的质子数；峰高比符合二项式的展开式系数；1.峰裂分数峰裂分数第36页，讲稿共99张，创作于星期二N+1律的适用条件律的适用条件lI=1/2l简单偶合简单偶合l偶合常数相等偶合常数相等第38页，讲稿共99张，创作于星期二峰裂分数1:11:3:3:11:11:2:1第39页，讲稿共99张，创作于星期二峰裂分数1H核与核与n个不等价个不等价1H核相邻时，裂分峰数：核相邻时，裂分峰数：（n+1)(n+1)个；个；(nb+1)(nc+1)(nd+1)=22 2=8Ha裂分为裂分为8重峰重峰1:3:3:11:2:11:11:6:15:20:15:6:1第40页，讲稿共99张，创
19、作于星期二峰裂分数Ha裂分为裂分为多少多少重峰？重峰？01234JcaJbaJca JbaHa裂分峰裂分峰:(3+1)(2+1)=12实际实际Ha裂分峰裂分峰:(5+1)=6强度比近似为：强度比近似为：1:5:10:10:5:1第41页，讲稿共99张，创作于星期二220MHzHCHBHA100MHz60MHz第42页，讲稿共99张，创作于星期二2、偶合常数（、偶合常数（J）由自旋分裂所产生的裂距称为偶合常数，用由自旋分裂所产生的裂距称为偶合常数，用J表示，表示，单位是单位是Hz。它反映了偶合作用的强弱，。它反映了偶合作用的强弱，J大表示偶合大表示偶合作用强。作用强。偶合常数只决定于分子内偶合核
20、的局部磁场强偶合常数只决定于分子内偶合核的局部磁场强度，而与外磁场强度无关。度，而与外磁场强度无关。简单偶合（简单偶合（/J10），），谱谱图中多重峰的峰间距即为偶合图中多重峰的峰间距即为偶合常数。常数。高级偶合（高级偶合（/J10）,n+1律不再适用，偶合裂分复律不再适用，偶合裂分复杂，其偶合常数需通过计算才杂，其偶合常数需通过计算才能求出。能求出。第43页，讲稿共99张，创作于星期二n表示偶合核间隔键数，表示偶合核间隔键数，S表示结构关系，表示结构关系，C表示相表示相互偶合核互偶合核按偶合核间隔的键数多少，可分为偕偶、邻偶及远程偶按偶合核间隔的键数多少，可分为偕偶、邻偶及远程偶合。合。偕偶
21、（同碳偶合）：偕偶（同碳偶合）：HCH偶合核之间间隔偶合核之间间隔2个键，用个键，用2J表示。表示。偕偶作用通常看偕偶作用通常看不到裂分不到裂分。如。如CH3I的甲基氢为单峰，原因是的甲基氢为单峰，原因是甲基的甲基的快速自由旋转导致偶合平均化快速自由旋转导致偶合平均化，化学位移相同。对，化学位移相同。对于烯氢，可以看到同碳偶合引起的分裂，因为双键于烯氢，可以看到同碳偶合引起的分裂，因为双键碳是不能自由旋转的。碳是不能自由旋转的。第44页，讲稿共99张，创作于星期二邻偶：邻偶：HCCH偶合核之间间隔偶合核之间间隔3个键，用个键，用3J表示。在表示。在NMR中遇到最多的中遇到最多的是邻偶，一般是邻
22、偶，一般3J68 Hz Jbc、Jac为邻偶，为邻偶，Jab为偕偶为偕偶第45页，讲稿共99张，创作于星期二远程偶合：远程偶合：HCCCH偶合核之间间隔的键数偶合核之间间隔的键数4。除了具有大。除了具有大键或键或键的系统键的系统外，远程偶合常数都比较小。例如，苯环的间位氢偶合，外，远程偶合常数都比较小。例如，苯环的间位氢偶合，Jm 14 Hz；对位氢偶合，；对位氢偶合，Jp 02 Hz。偶合常数主要受分子内偶合常数主要受分子内偶合核偶合核的间距、角度及电子云密度的间距、角度及电子云密度等等因素的影响，可用它研究核因素的影响，可用它研究核间关系、构型、构象及取代间关系、构型、构象及取代基位置等，
23、是核磁共振谱的基位置等，是核磁共振谱的重要参数之一。重要参数之一。J第46页，讲稿共99张，创作于星期二3.3.峰面积峰面积 峰面积与同类质子数成正比，仅能确定各类质子之间的相对比例。峰面积由谱图上的积分线给出。化合物化合物 C10H12O25223第47页，讲稿共99张，创作于星期二三、磁等价与磁不等价三、磁等价与磁不等价(MagneticallyEquivalenceandNonequivalence)1.1.化学等价（化学位移等价化学等价（化学位移等价,Chemical Equivalence）若若分分子子中中两两个个相相同同原原子子（或或两两个个相相同同基基团团）处处于于相相同同的的化
24、化学学环境，其化学位移相同，它们是化学等价的。环境，其化学位移相同，它们是化学等价的。Ha Ha ;Hb Hb 化学等价化学等价一组核是否化学等价可以从一组核是否化学等价可以从单键的旋转、是否与手性单键的旋转、是否与手性碳相连或分子的对称性操作碳相连或分子的对称性操作来判断来判断第48页，讲稿共99张，创作于星期二若两个或两个以上质子在单键快速旋转过程中位若两个或两个以上质子在单键快速旋转过程中位置可对应互换，则为化学等价。置可对应互换，则为化学等价。室温下，室温下，H1、H2和和H3化学化学等价，等价，H4和和H5化学等价。化学等价。低温下，某种固定构象低温下，某种固定构象中，中，H1和和H
25、2化学等价，化学等价，H3和和H1、H2化学不等价。化学不等价。第49页，讲稿共99张，创作于星期二通过某种对称操作后，分子通过某种对称操作后，分子中可互换位置的质子则为化中可互换位置的质子则为化学等价。学等价。第50页，讲稿共99张，创作于星期二化学不等价例子：化学不等价例子：对映异构体对映异构体 在手性溶剂中：在手性溶剂中：两个两个CH3化学不等价化学不等价 在非手性溶剂中：在非手性溶剂中：两个两个CH3化学等价化学等价第51页，讲稿共99张，创作于星期二 固定在环上固定在环上CH2的两个氢化学不等价。的两个氢化学不等价。单单键键不不能能快快速速旋旋转转，连连于于同同一一原原子子上上的的两
26、两个个相相同同基基团团化化学学不不等价。等价。与手性碳相连的与手性碳相连的CH2的两个氢化学不等价。的两个氢化学不等价。第52页，讲稿共99张，创作于星期二分分子子中中相相同同种种类类的的核核（或或相相同同基基团团），不不仅仅化化学学位位移移相相同同，而而且且还还以以相相同同的的偶偶合合常常数数与与分分子子中中其其它它的的核核相相偶偶合合，只表现一个偶合常数，这类核称为磁等价的核。只表现一个偶合常数，这类核称为磁等价的核。磁等价核的特点：磁等价核的特点：1、组内核化学位移相等；、组内核化学位移相等；2、与组外核偶合的偶合常数相等；、与组外核偶合的偶合常数相等；3、无外核干扰时，组内虽偶合，但不
27、分裂。、无外核干扰时，组内虽偶合，但不分裂。2.磁等价磁等价(Magnetic Equivalence)第53页，讲稿共99张，创作于星期二 磁等价例子：磁等价例子：三个三个H核核化学等价化学等价磁等价磁等价二个二个H核化学等核化学等同，同，磁等价磁等价二个二个F核核化学等化学等同，同，磁等价磁等价六个六个H核核化学等价化学等价磁等价磁等价第54页，讲稿共99张，创作于星期二两核（或基团）磁等价条件化学等价化学等价（化学位移相同）（化学位移相同）对组外任一个核具有相同的偶合常数对组外任一个核具有相同的偶合常数（数值和键数）（数值和键数）Ha，Hb化学等价，磁不等价化学等价，磁不等价J Ha F
28、aJ Hb FaFa，Fb化学等价，磁不等价化学等价，磁不等价磁不等价例子：磁不等价例子：第55页，讲稿共99张，创作于星期二重要结论重要结论磁等价核必定化学等价磁等价核必定化学等价化学等价核并不一定磁等价化学等价核并不一定磁等价化学不等价核必定磁不等价化学不等价核必定磁不等价一组磁等价核，内部自旋偶合不会导致谱峰分一组磁等价核，内部自旋偶合不会导致谱峰分裂裂第56页，讲稿共99张，创作于星期二四、四、自旋系统自旋系统(Spin System)定义定义:分子中几个核相互发生自旋偶合作用的独立体系命名原则命名原则1.分子中化学等价核构成核组,相互干扰的核或核组构成一个自旋系统.自旋系统不与其他系
29、统偶合.自旋系统1自旋系统2第57页，讲稿共99张，创作于星期二2.在一个自旋系统内,若一些核化学位移相近（v/J10），光谱简单光谱简单多重峰的中间位置是该组质子的化学位移多重峰的中间位置是该组质子的化学位移多重峰的裂距是偶合常数多重峰的裂距是偶合常数常见的一些一级偶合系统：常见的一些一级偶合系统：二旋系统二旋系统 三旋系统三旋系统 四旋系统四旋系统 五旋系统五旋系统 AX AX2、AMX AX3 A2X2 A2X3第62页，讲稿共99张，创作于星期二（2）二级图谱：由高级偶合（强偶合）产生）二级图谱：由高级偶合（强偶合）产生 不服从不服从n1规律规律 多重峰的峰高比不是二项式展开的各系数比
30、多重峰的峰高比不是二项式展开的各系数比 核间偶合强（核间偶合强（/J10）,光谱复杂光谱复杂化学位移一般不是多重峰的中间位置，需由化学位移一般不是多重峰的中间位置，需由 计算求得计算求得 多重峰的裂距通常不能作为偶合常数，需由多重峰的裂距通常不能作为偶合常数，需由 计算求得计算求得一些高级偶合系统：一些高级偶合系统：二旋系统二旋系统 三旋系统三旋系统 四旋系统四旋系统 五旋系统五旋系统 AB AB2、ABC AABB ABBCC第63页，讲稿共99张，创作于星期二单取代苯单取代苯：取代基为饱和烷基时，：取代基为饱和烷基时，o,p,m位氢的位氢的值差别不大，基本是一个大峰，值差别不大，基本是一个
31、大峰，构成构成A5系统；不是饱和烷基时，可能构系统；不是饱和烷基时，可能构成成AABBC系统，系统，例如苯酚。例如苯酚。双取代苯双取代苯：若对双取代：若对双取代XY，可能，可能形成形成AABB系统，如对氯硝基苯；系统，如对氯硝基苯；X=Y，则可能形成，则可能形成A4系统，如对苯系统，如对苯二甲酸，呈现单峰。二甲酸，呈现单峰。第64页，讲稿共99张，创作于星期二常见复杂谱图常见复杂谱图78第65页，讲稿共99张，创作于星期二一、谱图中化合物的结构信息一、谱图中化合物的结构信息二、谱图解析二、谱图解析三、谱图联合解析三、谱图联合解析第四节第四节 谱图解析谱图解析第66页，讲稿共99张，创作于星期二
32、 一、谱图中化合物的结构信息一、谱图中化合物的结构信息(StructureInformationofCompoundinSpectrograph)（1）峰的数目：标志分子中磁不等价质子的种类，多少种多少种（2）峰的强度(面积)：每类质子的数目(相对)，多少个多少个（3）峰的位移()：每类质子所处的化学环境，化合物中位置化合物中位置（4）峰的裂分数：相邻碳原子上质子数相邻碳原子上质子数（5）偶合常数(J)：确定化合物构型确定化合物构型不足之处：不足之处：仅能确定质子（氢谱）Back第67页，讲稿共99张，创作于星期二二、谱图解析二、谱图解析6个质子处于完全相同的化学环境，单峰。没有直接与吸电子基
33、团（或元素）相连，在高场出现。1.1.谱图解析谱图解析第68页，讲稿共99张，创作于星期二谱图解析（谱图解析（2）质子a与质子b所处的化学环境不同，两个单峰。单峰：没有相邻碳原子（或相邻碳原子无质子）质子b直接与吸电子元素相连，产生去屏蔽效应，峰在低场（相对与质子a）出现。第69页，讲稿共99张，创作于星期二谱图解析（谱图解析（3）裂分与位移第70页，讲稿共99张，创作于星期二谱图解析（谱图解析（4）第71页，讲稿共99张，创作于星期二对比对比第72页，讲稿共99张，创作于星期二l解析的主要步骤l结构确定2.谱图解析与结构确定谱图解析与结构确定第73页，讲稿共99张，创作于星期二1H-NMR解
34、析的主要步骤解析的主要步骤l计算已知分子式的不饱和度l根据各峰的积分值,计算氢分布l解析低场共振峰l确定一级和高级偶合部分l解析一级偶合l解析高级偶合l参考IR,UV,MS等图谱综合解析第74页，讲稿共99张，创作于星期二5223化合物化合物 C10H12O28 7 6 5 4 3 2 1 0谱图解析与结构确定谱图解析与结构确定(1)第75页，讲稿共99张，创作于星期二正确结构：正确结构：=(2+21012)/2=5 2.1单峰三个氢，单峰三个氢，CH3峰峰 结构中有氧原子，可能具有：结构中有氧原子，可能具有：7.3芳环上氢，单峰烷基单取代芳环上氢，单峰烷基单取代3.0 4.302.1 3.0
35、和和 4.30三重峰和三重峰三重峰和三重峰 OCH2CH2相互偶合峰相互偶合峰 第76页，讲稿共99张，创作于星期二谱图解析与结构确定谱图解析与结构确定(2)9 5.30 3.38 1.37C7H16O3，推断其结构推断其结构61第77页，讲稿共99张，创作于星期二结构确定结构确定(2)C7H16O3，=1+7+1/2(-16)=0a.3.38和和 1.37 四重峰和三重峰四重峰和三重峰 CH2CH3相互偶合峰相互偶合峰 b.3.38含有含有OCH2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(OCH2)3c.5.3CH上氢吸收峰，低场与电负性基团相连上氢吸收峰，低场与电负
36、性基团相连正确结构：正确结构：第78页，讲稿共99张，创作于星期二谱图解析与结构确定谱图解析与结构确定(3)化合物化合物 C10H12O2，推断结构推断结构7.3 5.211.22.35H2H2H3H第79页，讲稿共99张，创作于星期二结构确定结构确定(3)化合物化合物 C10H12O2，=1+10+1/2(-12)=51)2.32和和 1.2CH2CH3相互偶合峰相互偶合峰2)7.3芳环上氢，单峰烷基单取代芳环上氢，单峰烷基单取代3)5.21CH2上氢，低场与电负性基团相连上氢，低场与电负性基团相连哪个正确?正确：B为什么?第80页，讲稿共99张，创作于星期二谱图解析与结构确定谱图解析与结构
37、确定(4)化合物化合物 C8H8O2，推断其结构推断其结构987654310第81页，讲稿共99张，创作于星期二结构确定结构确定(4)化合物化合物 C8H8O2，=1+8+1/2(-8)=57-8芳环上氢，四个峰对位取代芳环上氢，四个峰对位取代 9.87醛基上的醛基上的氢，低场氢，低场正确结构：正确结构：3.87 CH3峰，向低场位移峰，向低场位移,与电负性基团相连与电负性基团相连第82页，讲稿共99张，创作于星期二三、联合谱图解析三、联合谱图解析（1）C6H12O 1700cm-1,C=0,醛,酮3000 cm-1,-C-H 饱和烃两种质子 1：3或3：9-CH3 ：-C(CH3)3无裂分，
38、无相邻质子第83页，讲稿共99张，创作于星期二例题例题某化合物NMR谱上出现两个单峰，积分高比为3：1，该化合物可能是（A）ABCD第84页，讲稿共99张，创作于星期二例题例题若外加磁场逐渐增大时，则使质子从低能级跃迁到高能级所需的能量（B）A、不变化B、逐渐变小C、不变或逐渐变小D、逐渐变大第85页，讲稿共99张，创作于星期二例题例题下列化合物中，H有最大的化学位移的是（A）A.CH3FB.CH3BrC.CH3OD.CH4第86页，讲稿共99张，创作于星期二例题例题下列化合物中，所有质子是磁等价的，在H-NMR光谱中只有一个吸收峰的结构是（B）A.CH3CH2CH2BrB.苯C.CH2=CH
39、ClD.CH3OH第87页，讲稿共99张，创作于星期二例题例题若3个质子、共振时，所需磁场强度按顺序排列,则相对于四甲基硅烷，质子化学位移（）最大的应为（C）。A、B、C、D、不一定第88页，讲稿共99张，创作于星期二例题例题指出下列化合物中NMR谱存在AX2自旋系统的化合物（D）。A、CH3OCH2CH2ClB、C、Cl2CHCHCl2D、第89页，讲稿共99张，创作于星期二例题例题一种纯净的硝基甲苯的NMR图谱中出现了3组峰,其中一个是单峰,一组是二重峰，一组是三重峰。该化合物是下列结构中的(b)第90页，讲稿共99张，创作于星期二例题例题l已知某化合物分子式为C8H10O，试根据核磁共振
40、谱推测该未知物的可能结构。第91页，讲稿共99张，创作于星期二例题例题l有机化合物C9H12的NMR谱如下，其相对峰面积之比为5：1：6。试推测其结构。第92页，讲稿共99张，创作于星期二例题例题l某化合物的分子式为C4H8Br2，其1HNMR谱如下，试推断该化合物的结构。第93页，讲稿共99张，创作于星期二例题例题l某物质的分子式为C12H14O4，1HNMR谱图如下，试推测其可能的结构。1.21.21.8第94页，讲稿共99张，创作于星期二例题例题l比较下面化合物中，Ha和Hb两种氢核，哪一种氢核的化学位移更大?为什么?第95页，讲稿共99张，创作于星期二例题例题二溴戊烷(C5H10Br2
41、)各种异构体质子核磁共振谱的数据如下，试确定与每组光谱相对应的结构。11.0(s,6H),3.4(s,4H)21.0(d,6H),1.75(m,1H),3.95(d,2H),4.7(m,1H)30.9(d,6H),1.5(m,1H),1.85(m,2H),5.3(t,1H)41.0(s,9H),5.3(s,1H)51.0(t,6H),2.4(q,4H)61.3(m,2H),1.85(m,4H),3.35(t,4H)第96页，讲稿共99张，创作于星期二例题例题下列化合物各产生多少组核磁共振氢谱的信号？下列化合物各产生多少组核磁共振氢谱的信号？1 CH3CH2CH2CH3 （2组）组）2 CH3C
42、H2OH（3组）组）3 CH3-CH=CH2（3组）组）4 1,1-二甲基环丙烷二甲基环丙烷 （4组）组）5 (trans)-1,2-二甲基环丙烷二甲基环丙烷 （3组）组）6 (cis)-2-丁烯（丁烯（2组）组）7 乙酸乙酯（乙酸乙酯（3组）组）8 对硝基苯甲酸对硝基苯甲酸 9 环戊酮环戊酮 10 2,4-二氯苯乙醛二氯苯乙醛 第97页，讲稿共99张，创作于星期二例题例题用用1H NMR鉴别下列各组化合物：鉴别下列各组化合物：（1）（A）(CH3)2CC(CH3)2 （B）(CH3CH2)2CH2 （2）（A）ClCH2OCH3 （B）ClCH2CH2OH（3）（A）BrCH2CH2Br （B）CH3CHBr2 （4）（A）CH3CCl2CH2Cl （B）CH3CHClCHCl2第98页，讲稿共99张，创作于星期二2023/4/12感感谢谢大大家家观观看看第99页，讲稿共99张，创作于星期二