清华大学有机化学李艳梅课件(全)第2章资料
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清华大学李艳梅有机化学课件
C H 3 -C H 2 C H C HC H 2 -C H 3
C H 2 C HC H 3 选 择 错 误 C H 3 C H 3
选 择 正 确
C H 3 C H 3 -C H 2 -C H C H C H C H -C H 3
C H 3 C H 2 C H 3 选 择 正 确 C H 2C H 3 选 择 错 误
二 烃的分类:
根据烃分子中碳原子连接方式 1) 脂肪烃：饱和烃和不饱和烃 2) 脂环烃：分子中碳原子联结成闭合碳环 3) 芳香烃： 含芳香环的一大类烃化合物，如苯环
2.1 烷烃的通式,同系列和同分异构
(1)烷烃—碳原子的四个共价键，除以单键与其他碳原子 相互结合成碳链外，其余的价键也都和氢原子相结合，即
或： CnH2n+2
•同分异构体——由于分子式相同,但它们的构 造不同(分子中各原子相连的方式和次序不同). 又叫构造异构体。
•戊烷可看成是正丁烷和异丁烷上的一个 H被甲基-CH3 取代的产物: (正戊烷,异戊烷,新戊烷)......
▪烷烃分子中，随着碳原子数的增加,烷烃的构造异 构体的数目也越多. ▪写出C10H22的同分异构体？
碳原子的编号 (1) 从最接近取代基的一端开始，将主链碳原 子用1、2、3……编号
1 2 3 4 5 67 8编 号 错 误 C 8 C 7C 6C C 5C 4 C C 3C 2 C 1编 号 正 确
清华大学有机化学李艳梅老师课件第二章
200~400 nm
2.5μ~15μ
400~800 nm
short
wavelength
NMR 1n~5n
long
第一部分 核磁共振谱(NMR) Nuclear Magnetic Resonance
2.2 核磁共振的基本原理 2.3 1H-NMR(核磁共振氢谱) 2.4 13C-NMR(核磁共振碳谱)
1H，13C，31P， 15N， 19F
12C，
14N，18F
I=1/2 I=0
1H-NMR 13C-NMR 31P-NMR 15N-NMR 19F-NMR
问：跃迁（“核磁共振”）时所需要吸收的能量∆E为多少？
△E = hH0/2
核磁共振时
：磁旋比（为各种核的特征常数） h：plank常数
△E = hH0/2 = h
H0：外加磁场强度
14
△E = hH有效/2 H有效=H0-H感应
15
△E = hH有效/2 H有效=H0-H感应
处于不同化学环境中的质子外 层电子分布情况不同
产生的感应磁场也不同
16
2.3 1H-NMR(核磁共振氢谱)
信号的位置：化学位移 信号的裂分：偶合常数
信号的强度：积分曲线
17
2.3.1 信号的位置:化学位移
相对于一个
基准物的相 低
对值
清华大学有机化学李艳梅全82页PPT
拉
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左
Байду номын сангаас 56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
清华大学有机化学李艳梅全
16、人民应该为法律而战斗，就像为 了城墙 而战斗 一样。 ——赫 拉克利 特 17、人类对于不公正的行为加以指责 ，并非 因为他 们愿意 做出这 种行为 ，而是 惟恐自 己会成 为这种 行为的 牺牲者 。—— 柏拉图 18、制定法律法令，就是为了不让强 者做什 么事都 横行霸 道。— —奥维 德 19、法律是社会的习惯和思想的结晶 。—— 托·伍·威尔逊 20、人们嘴上挂着的法律，其真实含 义是财 富。— —爱献 生
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左
Байду номын сангаас 56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
清华大学有机化学李艳梅全
16、人民应该为法律而战斗，就像为 了城墙 而战斗 一样。 ——赫 拉克利 特 17、人类对于不公正的行为加以指责 ，并非 因为他 们愿意 做出这 种行为 ，而是 惟恐自 己会成 为这种 行为的 牺牲者 。—— 柏拉图 18、制定法律法令，就是为了不让强 者做什 么事都 横行霸 道。— —奥维 德 19、法律是社会的习惯和思想的结晶 。—— 托·伍·威尔逊 20、人们嘴上挂着的法律，其真实含 义是财 富。— —爱献 生
清华大学李艳梅有机化学课件.ppt
= 1 ：4 （400℃时）主要为CCl4
2．其他烷烃的氯代反应 1） 反应条件与甲烷的氯代相同（光照），但产物更为复 杂，因氯可取代不同碳原子上的氢，得到各种一氯代或多 氯代产物。例如：
CH3CH2CH3 Cl2 ， 光
CH3CH2CH2 Cl
CH3CHCH3 Cl
CH3 CH3CHCH2CH3
HH
H
H
H
H
H
H
（4）
HH
H
H
（5）
H
H
H
（6）
(1) 球棒模型
乙烷的重叠式构象 重叠式、交叉式构象比较
(2)透视式表示乙烷的构象
重叠式构象
(3)纽曼投影式
交叉式构象
重叠式构象
交叉式构象
重叠式
12.6kJ/mol
重叠式
交叉式
交叉式
乙烷分子各种构象的能量曲线
(3)同系物
烷烃的通式 CnH2n+2, 直链烃的通式可写为: H-(-CH2-)n-H
同系物—在组成上相差一个或多个 CH2,且结构和性质(官 能团种类和个数相同)相似的一系列化合物称为同系
列.同系列中的各化合物互称同系物.系差—同系列相邻的两 个分子式的差值 CH2 称为系差.
(4)烷烃中碳原子的分类:
Cl
43%
CH3-CH-CH3 Cl
2．其他烷烃的氯代反应 1） 反应条件与甲烷的氯代相同（光照），但产物更为复 杂，因氯可取代不同碳原子上的氢，得到各种一氯代或多 氯代产物。例如：
CH3CH2CH3 Cl2 ， 光
CH3CH2CH2 Cl
CH3CHCH3 Cl
CH3 CH3CHCH2CH3
HH
H
H
H
H
H
H
（4）
HH
H
H
（5）
H
H
H
（6）
(1) 球棒模型
乙烷的重叠式构象 重叠式、交叉式构象比较
(2)透视式表示乙烷的构象
重叠式构象
(3)纽曼投影式
交叉式构象
重叠式构象
交叉式构象
重叠式
12.6kJ/mol
重叠式
交叉式
交叉式
乙烷分子各种构象的能量曲线
(3)同系物
烷烃的通式 CnH2n+2, 直链烃的通式可写为: H-(-CH2-)n-H
同系物—在组成上相差一个或多个 CH2,且结构和性质(官 能团种类和个数相同)相似的一系列化合物称为同系
列.同系列中的各化合物互称同系物.系差—同系列相邻的两 个分子式的差值 CH2 称为系差.
(4)烷烃中碳原子的分类:
Cl
43%
CH3-CH-CH3 Cl
清华大学有机化学李艳梅课件全共7文档
清华大学有机化学李艳梅课件全
共7文档
•课程介绍与有机化学概述
•烃类化合物及其衍生物
•羰基化合物及其衍生物
•碳碳重键与芳香性
目录
•立体化学基础与手性合成策略
•有机合成方法与路线设计
•现代有机化学实验技术与方法
01
课程介绍与有机化学概述
介绍清华大学有机化学课程的开设背景、历史沿革以及在国内外的学术地位。
课程背景
课程内容
教学方法
概述本课程的主要教学内容，包括有机化合物的结构、性质、合成方法以及反应机理等。
介绍本课程采用的教学方法，如课堂讲授、实验操作、小组讨论等。
03
02
01
清华大学有机化学课程简介
有机化学研究对象与特点
研究对象
阐述有机化学的研究对象，即有机化
合物，包括其结构、性质、合成和反
应等方面。
特点
介绍有机化学的特点，如化合物种类
繁多、结构复杂、反应条件温和等。
有机化学发展历史及现状
发展历史
回顾有机化学的发展历程，包括早期
有机化学、近代有机化学和现代有机
化学等阶段。
现状
介绍当前有机化学的研究热点和前沿领
域，如有机合成、有机材料、生物有机
化学等。
本课程教学目标与要求
教学目标
明确本课程的教学目标，包括知识目标、能力目标和素质目标
等。
教学要求
提出本课程对学生的教学要求，如掌握基本概念和原理、具备
实验技能和创新能力等。
02
烃类化合物及其衍生物
烷烃
饱和链烃，分子中只含有单键，通式为CnH2n+2，性质稳定，主要发生取代反应。
烯烃
含有碳碳双键的链烃，通式为
CnH2n，性质活泼，可以发生加
成、氧化、聚合等反应。
炔烃
含有碳碳三键的链烃，通式为
CnH2n-2，性质活泼，可以发生
加成、氧化、聚合等反应。
最新清华大学有机化学李艳梅老师课件教学讲义ppt
（《基础有机化学》）
“对重叠式和交叉式能量不同的原因还没有统一意 见，一种意见认为：……” —— 《有机化学》
“乙烷的转动能垒的产生尚未能很好地解释。如果仅 由范德华力（原子间的排斥力）所引起，该能垒显然 太高……两个碳原子上的氢的大小并不足以引起观测 得到的拥挤。” ——R. T. Morrison, R. N. Boyd, Organic Chemistry (Prentice-Hall, 1992, 6th ed.)
同分异构体：两个或两个以上分子式相同而结构不同 的物质互称同分异构体。
C
C
H ~107nm
~154nm
~109.5o ~107pm
H
H
C
H H
3.2 Conformation
3.2.1 Chemical formula 3.2.2 Conformation of ethane 3.2.3 Conformation of butane 3.2.4 Conformation of the other alkanes
清华大学有机化学李艳 梅老师课件
几个名词和术语 （Terminology ）
碳氢化合物：只含碳和氢两种元素的化合物。 烷烃：碳氢化合物，通常指饱和的碳氢化合物。简称“烃” 饱和烃：分子中碳原子以单键相互连接成链，其余的价完全
与氢原子连接，分子中氢的含量已达到最高限度。 同系列：组成上相差CH2或其整数倍的一系列化合物。 同系物：同系列中各个化合物互称同系物。
“对重叠式和交叉式能量不同的原因还没有统一意 见，一种意见认为：……” —— 《有机化学》
“乙烷的转动能垒的产生尚未能很好地解释。如果仅 由范德华力（原子间的排斥力）所引起，该能垒显然 太高……两个碳原子上的氢的大小并不足以引起观测 得到的拥挤。” ——R. T. Morrison, R. N. Boyd, Organic Chemistry (Prentice-Hall, 1992, 6th ed.)
同分异构体：两个或两个以上分子式相同而结构不同 的物质互称同分异构体。
C
C
H ~107nm
~154nm
~109.5o ~107pm
H
H
C
H H
3.2 Conformation
3.2.1 Chemical formula 3.2.2 Conformation of ethane 3.2.3 Conformation of butane 3.2.4 Conformation of the other alkanes
清华大学有机化学李艳 梅老师课件
几个名词和术语 （Terminology ）
碳氢化合物：只含碳和氢两种元素的化合物。 烷烃：碳氢化合物，通常指饱和的碳氢化合物。简称“烃” 饱和烃：分子中碳原子以单键相互连接成链，其余的价完全
与氢原子连接，分子中氢的含量已达到最高限度。 同系列：组成上相差CH2或其整数倍的一系列化合物。 同系物：同系列中各个化合物互称同系物。
清华大学有机化学李艳梅课件全PPT共75页
清华大学有机化学李艳梅课件全
•
6、黄金时代是在我们的前面，而不在 我们的 后面。
•
7、心急吃不了热汤圆。
•
8、你可以很有个性，但某些时候请收 敛。
•
9、只为成功找方法，不为失败找借口 (蹩脚 wenku.baidu.com工人 总是说 工具不 好)。
•
10、只要下定决心克服恐惧，便几乎 能克服 任何恐 惧。因 为，请 记住， 除了在 脑海中 ，恐惧 无处藏 身。-- 戴尔． 卡耐基 。
谢谢
11、越是没有本领的就越加自命不凡。——邓拓 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。——爱尔兰 13、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。——老子 14、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。——歌德 15、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。——迈克尔·F·斯特利
•
6、黄金时代是在我们的前面，而不在 我们的 后面。
•
7、心急吃不了热汤圆。
•
8、你可以很有个性，但某些时候请收 敛。
•
9、只为成功找方法，不为失败找借口 (蹩脚 wenku.baidu.com工人 总是说 工具不 好)。
•
10、只要下定决心克服恐惧，便几乎 能克服 任何恐 惧。因 为，请 记住， 除了在 脑海中 ，恐惧 无处藏 身。-- 戴尔． 卡耐基 。
谢谢
11、越是没有本领的就越加自命不凡。——邓拓 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。——爱尔兰 13、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。——老子 14、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。——歌德 15、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。——迈克尔·F·斯特利
清华大学李艳梅有机化学课件教学提纲
同系物—在组成上相差一个或多个 CH2,且结构和性质(官 能团种类和个数相同)相似的一系列化合物称为同系
列.同系列中的各化合物互称同系物.系差—同系列相邻的两 个分子式的差值 CH2 称为系差.
(4)烷烃中碳原子的分类:
在烃分子中仅与一个碳相连的碳原子叫做伯碳原子（或一级碳原子，用1°表示） 与两个碳相连的碳原子叫做仲碳原子（或二级碳原子，用2°表示） 与三个碳相连的碳原子叫做叔碳原子（或三级碳原子，用3°表示） 与四个碳相连的碳原子叫做季碳原子（或四级碳原子，用4°表示）
烷烃名称的写出
A 将支链（取代基）写在主链名称的前面 B 取代基按“次序规则”小的基团优先列出
烷基的大小次序： 甲基<乙基<丙基<丁基<戊基<己基<异戊基<异丁基<异丙基。
C 相同基团合并写出，位置用2，3……标出, 取代基数目用二,三 ……标出。
D 表示位置的数字间要用逗号隔开，位次和取代基名称之间要用“ 半字线”隔开。
CH 3CH 2CH CH 3
（CH3）3C—
• (1) 直链烷烃按碳原子数命名 • 10以内：依次用天干:甲乙丙丁戊己庚辛壬癸. • 10以上：用中文数字:十一....烷.
(2)带有支链的烷烃
•选择主链
（1）选择分子中最长的碳链作为主链，按这个链所含的 碳原子数称为某烷，并以此作为母体。
列.同系列中的各化合物互称同系物.系差—同系列相邻的两 个分子式的差值 CH2 称为系差.
(4)烷烃中碳原子的分类:
在烃分子中仅与一个碳相连的碳原子叫做伯碳原子（或一级碳原子，用1°表示） 与两个碳相连的碳原子叫做仲碳原子（或二级碳原子，用2°表示） 与三个碳相连的碳原子叫做叔碳原子（或三级碳原子，用3°表示） 与四个碳相连的碳原子叫做季碳原子（或四级碳原子，用4°表示）
烷烃名称的写出
A 将支链（取代基）写在主链名称的前面 B 取代基按“次序规则”小的基团优先列出
烷基的大小次序： 甲基<乙基<丙基<丁基<戊基<己基<异戊基<异丁基<异丙基。
C 相同基团合并写出，位置用2，3……标出, 取代基数目用二,三 ……标出。
D 表示位置的数字间要用逗号隔开，位次和取代基名称之间要用“ 半字线”隔开。
CH 3CH 2CH CH 3
（CH3）3C—
• (1) 直链烷烃按碳原子数命名 • 10以内：依次用天干:甲乙丙丁戊己庚辛壬癸. • 10以上：用中文数字:十一....烷.
(2)带有支链的烷烃
•选择主链
（1）选择分子中最长的碳链作为主链，按这个链所含的 碳原子数称为某烷，并以此作为母体。
清华大学李艳梅有机化学PPT课件
两个平行的p轨道侧面交叠
键 键
.
6
s-s
s-p
-bond
sp3-sp3
-bond
.
7
Hybridization
sp3
.
8
sp2
sp
.
9
（二）分子轨道理论
要点：原子形成分子后，成键电子并不局限于某 一个原子或某几个原子之间，而是在整个分子中运动。 通过薛定谔方程可求出描述分子中电子运动状态的波 函数 (分子轨道）。成键电子按一定规则填充在不同 分子轨道中。
脂环化合物 芳香族化合物
.
25
按官能团分类
官能团：有机化合物分子特 别能起化学反应的一些原子或原 子团，它通常可以决定化合物的 主要性质。
具体分类：邢 pp23 胡 pp13
.
26
Formulas
.
27
Na × Cl
Electron-dot structure (Lewis structures)（路易士电子式）
不同电子形成共价键时 电子云偏向于电负性大的，使之微负 －
.
19
eg： H3C
-
Cl “极性键”
此键则有极性 有键矩
键矩 U=e d
衡量极性大小
e : 正、负电荷中心的电荷（净电荷） d: 正、负电荷中心之间的距离
.
2024版清华大学有机化学李艳梅老师课件PPT文档
目录
•有机化学概述
•碳原子结构与性质
•官能团及其反应活性
•立体异构现象与手性分子识别
•有机合成策略与方法
•绿色化学原理在有机合成中应用
有机化学概述
有机化学定义与发展历程
定义
研究有机化合物结构、性质、合成、
反应机理及其应用的科学
发展历程
从早期对天然产物的提取和分离，到合
成有机化合物的探索，再到现代有机化
学的飞速发展
有机化合物分类及特点
分类
按碳骨架分类（开链化合物、碳环化合物、杂环化合物等）、按官能团分类（烃类、醇类、醛类、酮类等）
特点
种类繁多、结构复杂、性质各异，具有广泛的应用价值
有机化学在科研与工业中应用
科研应用
研究生命现象的本质、探索新药物和新材料、发展高效低毒的
农药和化肥等
工业应用
合成纤维、塑料、橡胶等高分子材料，生产染料、香料、涂料
等精细化学品，制备医药、农药等中间体。
碳原子结构与性质
碳原子杂化类型及空间构型
sp杂化
碳原子形成两个σ键，呈直线型构型，如乙炔中的碳
原子。
sp²杂化
碳原子形成三个σ键，呈平面三角形构型，如乙烯中
的碳原子。
sp³杂化
碳原子形成四个σ键，呈四面体构型，如甲烷中的碳
原子。
01
02 03σ键
由两个原子轨道沿键轴方向重叠而形成，具有方向性和饱
和性。
π键
由两个原子轨道垂直于键轴方向重叠而形成，具有方向性和不饱和性。
共价键的极性
由成键原子的电负性差异决定，差异越大，极性越强。共价键形成与性质分析
03
疏水作用
非极性分子间的相互作用力，使非极性分子在水溶液中相互聚集。
01
范德华力
普遍存在于分子间的相互作用力，与分子的大小和极性有关。
02
氢键
存在于含有氢原子的分子间的一种特殊相互作用力，具有方向性和饱和性。
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Modern Spectrometry
第二章 现代仪器分析方法及应用
Organic Chemistry A (1) By Prof. Li Yan-Mei Tsinghua University
Content
引言 第一部分 核磁共振谱(NMR) 第二部分 红外光谱法(IR) 第三部分 质谱法(MS) 第四部分 紫外－可见光谱法(UV-Vis)
HOD in 13C Chemical
Shift
JHD solvent
Shift
JCD B.P. M.P.
(Hz)
(Hz) (oC) (oC)
(multiplicity)
=2.12-3.10
CH2Cl2 =5.30
3.5
O－CH3
= 3.24-4.02
CHCl3 =7.27
例如：
H > H >
CH3aCH2bCH2c
H
Cl
O
H>
CH3CH2 C CH2CH3H
O
思考！
CH3CH2 C OCH2CH3
各向异性效应的影响：
CH2 H
CH
= 4.5-5.9
= 7.2 = 2.8
H被裂分为： (2+1)(3+1)重峰
注：s: 单重峰 d: 二重峰 t: 叁重峰 q: 四重峰 m: 多重峰
Jab ＝ Jba
2.3.3 信号的强度:积分曲线
简单谱图分析：
提示1：测试NMR谱图时采用什么溶剂？
氘代试剂 D: I=0 注意未完全氘代的溶剂峰
Solvent
1H Chemical
2.2 核磁共振的基本原理
600 MHz NMR
750 MHz NMR
800 MHz NMR
NMR仪器的基本组成
原子核的磁矩和磁共振
原子核的自旋运动和自旋量子数 I 相关。 核自旋量子数：I 原子核置于磁场中，将有：2I ＋ 1 个取向
m = 1/2
m = -1/2 I = 1/2
m=1 m=0
1H，13C，31P， 15N， 19F
12C，
14N，18F
I=1/2 I=0
1H-NMR 13C-NMR 31P-NMR 15N-NMR 19F-NMR
问：跃迁（“核磁共振”）时所需要吸收的能量∆E为多少？
△E = hH0/2 核磁共振时
：磁旋比（为各 △E = hH0/2 = h
种核的特征常数） h：plank常数 H0：外加磁场强度
HH
H
HCC
H
HH
外磁场方向
121
H被两个等价的H 裂分为叁重峰， 叁重峰的峰强比 为1:2:1
13 31
H被三个等价的H裂 分为四重峰，四重峰 的峰强比为1:3:3:1
如果一组化学等价的质子被两组数目分别为n和n’的等 价质子裂分时，那么其吸收峰数目为(n+1)(n’+1)，
H2 BrH2C C CH3
△E = hH有效/2 H有效=H0-H感应
△E = hH有效/2 H有效=H0-H感应
处于不同化学环境中的质子外 层电子分布情况不同
产生的感应磁场也不同
2.3 1H-NMR(核磁共振氢谱)
信号的位置：化学位移 信号的裂分：偶合常数
信号的强度：积分曲线
2.3.1 信号的位置:化学位移
相对于一个
far-infrared infrared ultraviolet & visible microwave
各种光谱分析方法
X ray
Ultraviolet Visual Infrared
Micro Radio wave wave
RFID
Electron Spectroscopy Ultraviolet Visual Infrared
m = -1
I=1
m=2 m=1 m=0 m = -1
m = -2 I=2
以I=1/2的核为例:
当外部给予的能 量恰为∆E时，原子核 则可吸收该能量，从 低能级运动方式跃迁 到高能级运动方式， 即发生“核磁共振”
问：是否所有的原子核都有核磁信号？ 答： I=0 的原子核没有核磁信号。 因为： I=0 时 2I ＋ 1 ＝ 1
CH
= 2.8
2.3.2 信号的裂分:偶合常数
• 表示法： J 单位：Hz mJn m：表示两个偶合核
之 间间隔键的数
目 n： 其它信息
1）偶合的产生：自旋－自旋偶合
HA
HB +1/2
R1 CA CB R4 R2 R3
去屏蔽 B与外磁场平行
HA
HB -1/2
R1 CA CB R4 R2 R3
屏蔽 B与外磁场反平行
原则2：不等价的质子化学位移不同
影响化学位移的因素： 原子核外电子云的分布：电负性 原子核所受的额外磁场：各向异性效应
电负性的影响：
△E = hH有效/2 H有效=H0-H感应
邻近基团电负性 质子上电子云密度 H感应 H有效
2.5
C－CH3
=0.77-1.88
CH3Cl =3.05
3.0
N－CH3
200~400 nm
2.5μ~15μ
400~800 nm
short
wavelength
NMR 1n~5n
long
第一部分 核磁共振谱(NMR) Nuclear Magnetic Resonance
2.2 核磁共振的基本原理 2.3 1H-NMR(核磁共振氢谱) 2.4 13C-NMR(核磁共振碳谱)
基准物的相 低
对值
场
样品 － 标准 仪器
单位（）：ppm
高 场
零点：TMS
CH3
CH3 Si CH3
CH3
原则1：等价的质子化学位移相同
化学环境相同 △E = hH有效/2
替代原则
H有效=H0-H感应
CH4 CH3CH3
CH3aCH2bCH3a
CH3aCH2bCH2cCl
O CH3CH2 C CH2CH3
引言
2分.1 析引未知言化合物的步骤
?
C, H, O, …
C% H% O% , …
CmHnOy 利用其各种化学反应性质推测可能结构
分子的不同层次运动
Different motion
Translation Rotation Vibration Motion of the electron Motion of the nuclear
B不存在时，A的化学位移
偶合常数
2）裂分规律
wk.baidu.com
• 相隔三根单键以上，一般J ≈ 0
O
CH3CH2 C CH3
• 等价质子（磁等价）互不裂分
CH4 CH3CH3 • 具有沿共价键的意味
CH3CH2Cl
C H 3c
C H 3d
• n + 1 规律
Ha
Hb
J ac ≠ Jad
n + 1 规律：一组化学等价的质子被一组数目为n的等 价质子裂分时，那么其吸收峰数目为n+1， 峰强比例符合二项式。
第二章 现代仪器分析方法及应用
Organic Chemistry A (1) By Prof. Li Yan-Mei Tsinghua University
Content
引言 第一部分 核磁共振谱(NMR) 第二部分 红外光谱法(IR) 第三部分 质谱法(MS) 第四部分 紫外－可见光谱法(UV-Vis)
HOD in 13C Chemical
Shift
JHD solvent
Shift
JCD B.P. M.P.
(Hz)
(Hz) (oC) (oC)
(multiplicity)
=2.12-3.10
CH2Cl2 =5.30
3.5
O－CH3
= 3.24-4.02
CHCl3 =7.27
例如：
H > H >
CH3aCH2bCH2c
H
Cl
O
H>
CH3CH2 C CH2CH3H
O
思考！
CH3CH2 C OCH2CH3
各向异性效应的影响：
CH2 H
CH
= 4.5-5.9
= 7.2 = 2.8
H被裂分为： (2+1)(3+1)重峰
注：s: 单重峰 d: 二重峰 t: 叁重峰 q: 四重峰 m: 多重峰
Jab ＝ Jba
2.3.3 信号的强度:积分曲线
简单谱图分析：
提示1：测试NMR谱图时采用什么溶剂？
氘代试剂 D: I=0 注意未完全氘代的溶剂峰
Solvent
1H Chemical
2.2 核磁共振的基本原理
600 MHz NMR
750 MHz NMR
800 MHz NMR
NMR仪器的基本组成
原子核的磁矩和磁共振
原子核的自旋运动和自旋量子数 I 相关。 核自旋量子数：I 原子核置于磁场中，将有：2I ＋ 1 个取向
m = 1/2
m = -1/2 I = 1/2
m=1 m=0
1H，13C，31P， 15N， 19F
12C，
14N，18F
I=1/2 I=0
1H-NMR 13C-NMR 31P-NMR 15N-NMR 19F-NMR
问：跃迁（“核磁共振”）时所需要吸收的能量∆E为多少？
△E = hH0/2 核磁共振时
：磁旋比（为各 △E = hH0/2 = h
种核的特征常数） h：plank常数 H0：外加磁场强度
HH
H
HCC
H
HH
外磁场方向
121
H被两个等价的H 裂分为叁重峰， 叁重峰的峰强比 为1:2:1
13 31
H被三个等价的H裂 分为四重峰，四重峰 的峰强比为1:3:3:1
如果一组化学等价的质子被两组数目分别为n和n’的等 价质子裂分时，那么其吸收峰数目为(n+1)(n’+1)，
H2 BrH2C C CH3
△E = hH有效/2 H有效=H0-H感应
△E = hH有效/2 H有效=H0-H感应
处于不同化学环境中的质子外 层电子分布情况不同
产生的感应磁场也不同
2.3 1H-NMR(核磁共振氢谱)
信号的位置：化学位移 信号的裂分：偶合常数
信号的强度：积分曲线
2.3.1 信号的位置:化学位移
相对于一个
far-infrared infrared ultraviolet & visible microwave
各种光谱分析方法
X ray
Ultraviolet Visual Infrared
Micro Radio wave wave
RFID
Electron Spectroscopy Ultraviolet Visual Infrared
m = -1
I=1
m=2 m=1 m=0 m = -1
m = -2 I=2
以I=1/2的核为例:
当外部给予的能 量恰为∆E时，原子核 则可吸收该能量，从 低能级运动方式跃迁 到高能级运动方式， 即发生“核磁共振”
问：是否所有的原子核都有核磁信号？ 答： I=0 的原子核没有核磁信号。 因为： I=0 时 2I ＋ 1 ＝ 1
CH
= 2.8
2.3.2 信号的裂分:偶合常数
• 表示法： J 单位：Hz mJn m：表示两个偶合核
之 间间隔键的数
目 n： 其它信息
1）偶合的产生：自旋－自旋偶合
HA
HB +1/2
R1 CA CB R4 R2 R3
去屏蔽 B与外磁场平行
HA
HB -1/2
R1 CA CB R4 R2 R3
屏蔽 B与外磁场反平行
原则2：不等价的质子化学位移不同
影响化学位移的因素： 原子核外电子云的分布：电负性 原子核所受的额外磁场：各向异性效应
电负性的影响：
△E = hH有效/2 H有效=H0-H感应
邻近基团电负性 质子上电子云密度 H感应 H有效
2.5
C－CH3
=0.77-1.88
CH3Cl =3.05
3.0
N－CH3
200~400 nm
2.5μ~15μ
400~800 nm
short
wavelength
NMR 1n~5n
long
第一部分 核磁共振谱(NMR) Nuclear Magnetic Resonance
2.2 核磁共振的基本原理 2.3 1H-NMR(核磁共振氢谱) 2.4 13C-NMR(核磁共振碳谱)
基准物的相 低
对值
场
样品 － 标准 仪器
单位（）：ppm
高 场
零点：TMS
CH3
CH3 Si CH3
CH3
原则1：等价的质子化学位移相同
化学环境相同 △E = hH有效/2
替代原则
H有效=H0-H感应
CH4 CH3CH3
CH3aCH2bCH3a
CH3aCH2bCH2cCl
O CH3CH2 C CH2CH3
引言
2分.1 析引未知言化合物的步骤
?
C, H, O, …
C% H% O% , …
CmHnOy 利用其各种化学反应性质推测可能结构
分子的不同层次运动
Different motion
Translation Rotation Vibration Motion of the electron Motion of the nuclear
B不存在时，A的化学位移
偶合常数
2）裂分规律
wk.baidu.com
• 相隔三根单键以上，一般J ≈ 0
O
CH3CH2 C CH3
• 等价质子（磁等价）互不裂分
CH4 CH3CH3 • 具有沿共价键的意味
CH3CH2Cl
C H 3c
C H 3d
• n + 1 规律
Ha
Hb
J ac ≠ Jad
n + 1 规律：一组化学等价的质子被一组数目为n的等 价质子裂分时，那么其吸收峰数目为n+1， 峰强比例符合二项式。