核磁共振在高分子材料学科中的应用.pptVIP

1 核磁共振在高分子科学中的应用 nuclear magnetic resonance spectroscopy; NMR 核磁共振技术的历史 1946年两位美国科学家布洛赫和珀塞尔发现，将具有奇数个核子（包括质子和中子）的原子核置于磁场中，再施加以特定频率的电磁波场，就会发生原子核吸收电磁波能量的现象，这就是人们最初对核磁共振现象的认识。为此他们两人获得了1950年度诺贝尔物理学奖。 磁场强度H0的单位：1高斯（GS）=10-4 T（特拉斯） 1 基本理论一、 原子核的自旋 atomic nuclear spin 讨论: 二、 自旋核在磁场中的行为 nuclear magnetic resonance 三、核磁共振 condition of nuclear magnetic resonance 讨论: 讨论: 　　　2、核磁共振波谱仪和样品的制备一﹑连续波核磁共振谱仪 二﹑试样的制备 3 化学位移（chemical shift）和核磁共振谱图 化学位移： chemical shift 二﹑ 化学位移的表示 位移的表示方法 三、影响化学位移的因素 （二）磁各向异性效应 （三）氢键效应 （四）各类有机化合物的化学位移 各类有机化合物的化学位移 各类官能团上氢的化学位移 常见结构单元化学位移范围 4 自旋偶合与自旋裂分 spin coupling and spin splitting 一、自旋偶合与自旋裂分现象 spin coupling and spin splitting 自旋偶合氢原子磁场中在有两种取向，与外磁场同向或反向。1两个氢原子的自旋排列方式有2种 自旋裂分 二、裂分峰数与峰面积 number of pear splitting and pear areas 峰裂分数2个氢原子的自旋排列方式有3种3个氢原子的自旋排列方式有4种 峰裂分数 5. 谱图解析与化合物结构确定 analysis of spectrograph and structure determination 重点一、谱图解析步骤 常见结构单元化学位移范围 不饱和度?=1+n4+(n3-n1)/2n4:四价原子数目,例如Cn3:三价原子数目,例如Nn1:一价原子数目,例如HC8H14O4的不饱和度=1+8+(0-14)/2=2?=1一个双键?=2两个双键?4 表明有苯环 二、 谱图解析与结构鉴定结构(1)谱图 结构(2)谱图 结构(2)确定过程 结构(3)谱图 结构(3)确定过程 结构(4)谱图 结构(4)确定过程 三、联合谱图解析 （1）C6H12O 谱图解析 （2）C8H14O4 6.核磁共振在高分子链结构研究中的应用 结构单元连接方式的研究 以CFCl3为内标，在室温下测定了偏氟乙烯的二甲基乙酰胺溶液的F19核磁共振谱如下所示，其有四个吸收峰，分别属于下面结构中的A、B、C、D 1:1 1:3:3:1 1:1 1:2:1 1:3:3:1 1:1 1:2:1 1:1 1.由分子式（来自质谱）求不饱合度,判断是否有双键 2.由化学位移，偶合常数和峰数目解析，确定质子种类 例如: δ1.3 -C-CH3 δ 2.1 CH3-CO- 表明结构上有羰基 δ 3.6 CH3-O- 表明结构上有醚键 δ 7.3 芳环上氢,表明结构上有苯环 3.由积分曲线求1H核的相对比例,峰面积与同类质子数成正比. 4.裂分峰，有相邻质子.并能判断旁边有几个氢 三重峰和四重峰表明有CH2CH3相互偶合 5.参考 IR，UV，MS和其它数据推断解构 6.得出结论，验证解构 5 2 2 3 化合物 C10H12O2 ? =1+10+1/2(-12)=5 8 7 6 5 4 3 2 1 0 重点 正确结构： 3.2 4.3 2.1 δ 3.2三重峰 δ 4.3三重峰 O—CH2CH2—相互偶合峰 δ 7.3芳环上氢，单峰烷基单取代 δ 2.1单峰三个氢，—CH3峰 结构中有氧原子，可能具有： 2~3 2.5~3.5 2.1 2.4 4 .3 3.7 4.0 9 δ 5.30 δ 3.38 δ 1.37 C7H16O3，推断其结构 6 1 重点 CH3-O- 3.6 ?=1+n4+(n3-n1