有机化学教材6-2核磁共振谱.pptVIP

有机化合物中各种质子的化学位移值 三. 1H-NMR 的自旋偶合及自旋裂分 自旋偶合（spin coupling) —— 邻近质子间互相导致谱线增多的作用 自旋裂分 (spin splitting) —— 邻近质子间相互作用导致谱线增多的现象 偶合常数（coupling constant) —— 裂分信号中两峰间的距离 (用J 表示, 单位 Hz) 化学环境下质子核磁共振的条件： 当一组等价质子与另一组数目为 n的等价质子邻近时 该组质子的1H NMR信号峰将裂分为 n + 1 重峰 其中每相邻两条谱线间的距离相等，即为偶合常数 如：CH3CH2CH 3 6 + 1 = 7 重峰 CH3CH2CH 3 2 + 1 = 3 重峰 n+1规律 CH3CHCl2 附加磁场——相邻质子核的影响 CH3CHCl2 1/8 1/8 3/8 3/8 几率 峰强度比为 1：3：3：1 ? 同种相邻氢不发生偶合。 （一个单峰） ? 自旋偶合一般是指相隔3个键的两组质子间的偶合即相邻碳上氢的偶合, 间隔四个单键以上，J值趋于零。 ? 两个相邻碳上相互偶合的两组质子，彼此间作用相同， 其偶合常数相同。 裂分峰的强度比＝ (a + b)n 展开后各项的系数比 一级图谱 1）峰的裂分符合n+1规律 2）各峰强度比符合二项式展开系数之比 3）组峰中心处为该组化学位移 4）各裂分峰等距裂距为偶合常数 CH3CH2I 峰面积 (peak area) 正比于等价质子的数目 用积分曲线表示峰面积, 积分曲线的高度与峰面积成正比关系 积分曲线正比于等价质子的数目。 例1：乙醇 CH3CH2OH 3 组质子的积分曲线高度比为 3：2：1 例2：对二甲苯 甲基与苯环质子的积分曲线高度比为 3：2 积分曲线 (integration line) 有几组峰，则表示样品中有几种不同类型的质子 化学位移值------各类氢的归属 峰的组数------有几种类型的氢 峰的裂分数------相邻碳上氢的数目 峰的强度（峰面积、积分曲线高度） ------各类氢的相对比数 核磁共振谱图给出关于结构的信息： 四. 1H-NMR 的谱图解析 图谱解析的预备性工作： 试样来源、纯度、熔沸点等 元素分析确定实验式（MS 确定分子式） 计算不饱和度 Ω= (2N4+2+N3-N1)/2 3,3-二甲基-1-丁炔 C6H10 2-碘代丙烷 C3 H7 I 丙酮 * 核磁共振NMR 有机化合物结构研究方法 元素分析 —— 元素组成 质谱（MS）—— 分子量及部分结构信息 红外光谱（IR） —— 官能团种类 紫外—可见光谱（UV /Vis）—— 共轭结构 核磁共振波谱（NMR） —— C-H骨架及所处化学环境 X-射线单晶衍射 —— 立体结构 有 机 波 谱 法 特 点 (1) 样品用量少，一般2~3mg（可1mg) (2) 除质谱外，无样品消耗，可回收 (3) 省时，简便 (4) 配合元素分析（或高分辨质谱） 可准确确定化合物的分子式和结构 电磁波：也称作电磁辐射，其波长范围很广。 波长/m 10-14 10-12 10-10 10-8 10-6 10-4 10-2 100 102 宇宙线 γ 射线 X 射线 紫外线 可见光 红外光 微波 无线电波 电磁波照射物质时，物质可以吸收一部分辐射。吸收的辐射能量可以激发分子中的电子跃迁到较高能级或增加分子中原子振动和转动能量。 只有辐射光的能量恰好等于电子的较高和较低两个能级差时辐射才能被吸收，即分子吸收辐射能是量子化的。 分子吸收电磁波的能量后，从较低能级跃迁到较高能级，便产生波吸收谱，称波谱。 根据波粒两象性： ν=c/λ c为光速 E=hν=hc/λ 有机化合物的结构表征 红外光谱 揭示分子中官能团种类、确定化合物类型 核磁共振 给出关于分子中各种氢原子或碳原子等的数目及原子所处的化学环境 原子核存在自旋运动，可用自旋量子数 I 表征。 NMR: I=1/2的核，如1H, 13C, 15N, 19F, 31P 一、核磁共振的产生 （一）原子核的自旋与自旋取向 质量数 原子序数 I NMR信号 电荷分布 偶数 偶数 0 无 均匀 偶数 奇数 1, 2, 3, … 有 不均匀 奇数 奇数或偶数 1/2 3/2, 5/2, … 有