北京化工大学仪器分析第八章 核磁共振波谱法 2_PPT课件

O
H3C
H
H3C
CH3 ()2 CH
在手性溶剂中：两个CH3化学不等价 在非手性溶剂中：两个CH3化学等价
⑵ 固定在环上CH2的两个氢化学不等价。
⑶ 单键不能快速旋转，连于同一原子上的两个相同基化学不 等价。
OC3 H
OH
H 3CCN C3 H
H 3CCN H
⑷ 与手性碳相连的CH2的两个氢化学不等价。
另一种与外磁场反方向，作用于Ha的磁场 H＝Ho－ΔH
1 = [ / (2 ) ]［（1- ）H0＋ΔH］ 2 = [ / (2 ) ]［（1- ）H0－ΔH］
NMR
乙
醇
谱
的 高
分
辨
与
低
分
辨
峰面积 1：2：3
自旋偶合与自旋裂分
偶合常数与分子结构的关系
根据耦合质子之间相隔间的数目，可将耦合分为：同 碳质子偶合(J同)、邻碳质子偶合(J邻) 、远程偶合（三 个键以上的质子间的偶合）。
OO
C H 3 CC H 2 COC H 2C H 3
核磁共振波谱仪
1. 永久磁铁：
2. 射频振荡器： 3 . 射频信号接受器 （检测器） 4. 样品管：
核磁共振波谱仪
1．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。 2 ．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。200MHz或400MHz。 3 ．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。
例题1 某化合物分子式为C6H10O3，其核磁共振谱、 如下，试确定该化合物的结构。 各组峰积分高度 2:2:3:3
解：从化合物分子式C6H10O3求得未知物的不饱和度为2，说 明分子中含有C=O或C=C。但核磁共振谱中化学位移5以上 没有吸收峰，表明不存在烯氢。谱图中有4组峰，化学位移 及 峰 的 裂 分 数 目 为 δ4.1ppm（ 四 重 峰 ), δ3.5ppm（ 单 峰 ), 2.2ppm（单峰), δ1.2ppm（三重峰), 各组峰的积分高度比为 2：2：3：3，这也是各组峰代表的质子数。从化学位移和峰 的裂分数可见δ4.1ppm和δ1.2ppm是互相偶合,与强拉电子基 团 相 连 ， 表 明 分 子 中 存 在 乙 酯 基 （ － COOCH2CH3), 3.50ppm 为 CH2，δ2.2ppm 为 CH3， 均 不 与 其 它 质 子 偶 合 ， 根据化学位移δ2.2ppm应于拉电子的羰基相连，即CH3-C=O。
4．样品管：外径5mm的玻璃管,测量过程中旋转, 磁场作用均匀。
核磁共振波谱仪
200兆超导核磁共振仪,美国 Varian 公司
核磁共振波谱仪
200兆超导核磁共振仪,美国 瓦里安（Varian） 公司
本章小结
核磁共振的原理 常见官能团的化学位移 影响化学位移的因素 自旋偶合与自旋裂分 谱图解析
H 2R 1 RCCR 2
R 3
H 2C3H R 1 CC CR 2
C3H R 3
自旋体系的分类
核磁共振氢谱谱图分分为一级谱和高级谱（不要求）。 一级谱的特征：
Baidu Nhomakorabea自旋裂分峰的数目为2nI+1,I为核的自旋量子数，n为相邻基团 上发生偶合的磁全同核的数目。
对于氢核(I=1/2)则裂分峰的数目为 n+1,称为n+1规律。
（4）峰的裂分数：相邻碳原子上质子数
（5）偶合常数(J)：确定化合物构型
谱图解析的步骤
(1) 检查谱图是否规则：四甲基硅烷的信号应在零点， 是否尖锐、对称、基线平直。
(2)从积分曲线，算出各组信号的相对面积，再参考 分子式中氢原子数目，来决定各组峰代表的质子 数目。也可用可靠的甲基信号或孤立的次甲基信 号为标准计算各组峰代表的质子数。
（4）磁全同核之间没有自旋裂分现象，其吸收峰为单一峰， 如：CH3-CH3，Cl-CH2-CH2-Cl,CH3-O-等
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
谱图解析与应用
核磁共振谱图能够提供的化合物结构信息： （1）峰的数目：多少种 （2）峰的强度(面积)：多少个
（3）峰的位移( )：每类质子所处的化学环境
n+1规律
（1）当某基团上的氢有n个相邻氢时，它将裂分为n+1个峰。 若这些相邻氢核处于不同的化学环境中，如一种环境为n个， 另一种为n’个，则将裂分为（n+1)(n’+1)个峰。
（2）自旋裂分峰的强度之比基本上为二项式各项系数之比
（计算机会自动给出）。
（3）一组多重峰的中心即为化学位移，各重峰间的距离即为 偶合常数。
自旋偶合与自旋裂分
如果Ha邻近没有其他质子，则Ha共振条件为：
0 = [ / (2 ) ](1- )H0 由公式9-6和9-8
Ha邻近有Hb存在，Hb 在外磁场中有两 种自旋取向，相应产生两种自旋磁场，对Ha 核有干扰。
自旋偶合与自旋裂分
一种磁场与外磁场Ho同方向，作用于Ha的磁场 H＝Ho＋ΔH
谱图解析的步骤
(3)已知分子式，计算不饱和度
2x2y 2
(4)利用化学位移确定各吸收峰所对应的 氢核类型
谱图解析的步骤
（5）根据重峰数、偶合常数及峰形确定基团的连接关系 （利用n+1规律）
(6)结合元素分析、红外光谱、紫外光谱、质谱、13C核 磁共振谱和化学分析的数据推导化合物的结构。
(7)仔细核对个组信号的化学位移和偶合常数与推定的结 构是否相符，必要时，找出类似化合物的共振谱进行 比较，进而确定化合物的结构式 。
自旋体系的分类
核的化学等价和磁等价性
化学等价核：化学位移相同的一组核叫化学等价核。 磁等价：分子中有一组化学位移相同的核，他们对组 外任何一个核的偶合相等值表现出一种耦合常数，则 这组核称为磁等价的核。
磁等价的核一定为化学等价的， 但化学等价的核不一定磁等价。
化学不等价例子
⑴ 对映异构体
OH CH CH H3C C3H