清华大学有机化学李艳梅老师课件第二章资料讲解
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1李艳梅有机化学
有机化合物 ？
Starch（淀粉）
Gasoline （汽油）
O O H * C R1 C N R2
H N
* n
CmHn
m value around 8
O OH O O CH3
乙酰水杨酸（阿斯匹林）
O OH O O CH3
O OH OH
H3C
C O
O
C O
CH3
Salicylic acid
Acetylsalicylic acid
H3C C O OH
制醋
Dyeing has become am important industry before Zhou dynasty.
茜 草
染色
In ancient ages, mixtures of organic compounds were abstracted from natural products. Chinese traditional drug, dye, and perfume are of this kind.
Milestone of organic chemistry By Wöhler 1865 Bringing forward that carbon is quadrivalent Milestone of structural theory By A. Kekulé
1874
Saturated carbon atoms share tetrahedral topology
Hint
分类的关键：
“性质”！
而不是“组成”
H H
B N
H N B H
B N
H H
1. Organic compounds and organic chemistry 第一部分 有机化合物和有机化学
Starch（淀粉）
Gasoline （汽油）
O O H * C R1 C N R2
H N
* n
CmHn
m value around 8
O OH O O CH3
乙酰水杨酸（阿斯匹林）
O OH O O CH3
O OH OH
H3C
C O
O
C O
CH3
Salicylic acid
Acetylsalicylic acid
H3C C O OH
制醋
Dyeing has become am important industry before Zhou dynasty.
茜 草
染色
In ancient ages, mixtures of organic compounds were abstracted from natural products. Chinese traditional drug, dye, and perfume are of this kind.
Milestone of organic chemistry By Wöhler 1865 Bringing forward that carbon is quadrivalent Milestone of structural theory By A. Kekulé
1874
Saturated carbon atoms share tetrahedral topology
Hint
分类的关键：
“性质”！
而不是“组成”
H H
B N
H N B H
B N
H H
1. Organic compounds and organic chemistry 第一部分 有机化合物和有机化学
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
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
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
李艳梅有机化学(课堂PPT)
“对旋”
21.2.1
4n电子体系
（一）丁二烯电环化
共轭烯烃分子轨道数目等于组成分子轨道的原子轨道（p 轨道）的数，亦即等于参加共轭的碳原子数。
由各碳原子上的p轨道的不同方式线性组合构成
E4 LUMO
E3
LUMO
HOMO
E2
HOMO
E1
Ground State 加热时
Activated State 光照时
环加成反应：
两分子烯烃或多烯烃经无中间体的反应生成环状化合物。 可以认为是两个烯烃平面相互接近成键
关键：反应条件 不同体系反应条件不同
21.3.1 2+2 体系
电子流向： 甲分子 HOMO LUMO
乙分子 LUMO HOMO
轨道相互作用 关键：位相匹配
甲分子： 乙分子：
LUMO HOMO
2+2 体系：加热时（基态）
21.1 周环反应的理论
AB
A +B
AB
A +B
Reactant
Free radical Ion
Product
No intermediate
协同反应
反应中不形成离子或自由基中间体， 化学键的断裂和生成同时发生的反应
周环反应
CH3 H
CH3 H
175oC
5CH3
4H
hv
3
CH3
21
H
(2E,4Z)-hexa-2,4-diene
在加热或光照条件下，共轭多烯烃的两端环化成环烯烃
的反应，或其逆反应。
“分子内的周环反应”
CH3 H CH3
H
Cis
5CH3
175oC 4
最新清华大学有机化学李艳梅老师课件教学讲义ppt
Pauli电子交换作用：
乙烷的能量随扭转角的变化。0º、120º对应于重叠式，60º对应 于交叉式。以交叉式的能量为零点。实线为实际情形，虚线为 去掉Pauli电子交换排斥作用之后的理论值。
Pauli电子交换排斥作用降低了旋转能 垒，对旋转能垒的产生起的是“反作用”
静 电 作 用 ：
原子核间(nn)、电子之间(ee)的静电斥力能随扭转角的变化。0º、120º对应于重 叠式，60º对应于交叉式。以交叉式的能量为零点。图中，“RR”线是指分子 骨架固定不变，只有两甲基绕轴旋转的情况；“FR”线是考虑了所有静电效应 之后的结果。
同系物具有相似的化学性质，其物理性质一般随分 子量的改变而规律性变化。 系差： CH2为同系列的系差
构造式：代表分子中原子的种类、数目和排列次序的 式子。
结构式：除了代表分子中原子的种类、数目和排列次 序的之外，还包括了空间及原子、电子、构 型、构象等信息的式子。
同分异构：分子式相同而结构不同的现象。
HH
Newman projection
将乙烷模型置于纸面上，使C—C键与纸面垂直， 从C—C键上方往下看，用一个点表示前面的碳原子， 与这一个点相连的线表示碳原子上的键，用周围表 示后面的碳原子，从周围的、向外伸出的线表示后 一个碳原子上的键。
H HH HH
mation 交叉式（能量较低）
Nature杂志2001年5月的一篇报道指出： 文献：V. Pophristic, L. Goodman, Nature 411, 565-568 (31 May 2001)
Pauli电子交换作用
空
Pauli不相容原理
间 阻
碍
决定乙烷构 象的因素
静电作用
效 应
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。
030201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。
烷烃、烯烃、炔烃结构和性质苯的结构和性质苯分子为平面正六边形结构，6个碳原子和6个氢原子共平面。
苯环上的碳碳键是介于碳碳单键和碳碳双键之间的独特键，使得苯具有特殊的稳定性。
芳香烃含有苯环的烃类化合物，具有特殊的芳香气味，通式为CnH2n-6。
芳香烃的取代反应芳香烃在催化剂作用下可以发生取代反应，如硝化、磺化、卤化等。
清华大学有机化学李艳梅课件全75页PPT
清华大学有机化学李艳梅课件全
21、没有人陪你走一辈子，所以你要 适应孤 独，没 有人会 帮你一 辈子， 所以你 要奋斗 一生。 22、当眼泪流尽的时候，留下的应该 是坚强 。 23、要改变命运，首先改变自己。
24、勇气很有理由被当作人类德性之 首，因 为这种 德性保 证了所 有其余 的德性 。--温 斯顿． 丘吉尔 。 25、梯子的梯阶从来不是用来搁脚的 ，它只 是让人 们的脚 放上一 段时间 ，以便 让别一 只脚能 够再往 上登。
66、节制使快乐增加并使享受加强。 ——德 谟克利 特 67、今天应做的事没有做，明天再早也 是耽误 了。——裴斯 泰洛齐 68、决定一个人的一生，以及整个命运 的，只 是一瞬 之间。 ——歌 德 69、懒人无法享受休息之乐。——拉布 克 70、浪费时间是一桩大罪过。——卢梭
21、没有人陪你走一辈子，所以你要 适应孤 独，没 有人会 帮你一 辈子， 所以你 要奋斗 一生。 22、当眼泪流尽的时候，留下的应该 是坚强 。 23、要改变命运，首先改变自己。
24、勇气很有理由被当作人类德性之 首，因 为这种 德性保 证了所 有其余 的德性 。--温 斯顿． 丘吉尔 。 25、梯子的梯阶从来不是用来搁脚的 ，它只 是让人 们的脚 放上一 段时间 ，以便 让别一 只脚能 够再往 上登。
66、节制使快乐增加并使享受加强。 ——德 谟克利 特 67、今天应做的事没有做，明天再早也 是耽误 了。——裴斯 泰洛齐 68、决定一个人的一生，以及整个命运 的，只 是一瞬 之间。 ——歌 德 69、懒人无法享受休息之乐。——拉布 克 70、浪费时间是一桩大罪过。——卢梭
清华大学李艳梅有机化学PPT课件
* 结论：碳原子既不易得电子，又不易失电子
以共价键结合
外层4电子
可形成四根共价键
.
4
有机化学中的化学键
离子键 常见化学键: 共价键 (有机物中最常见)
配价键
C.H.O.N等原子结合成有机分子时,原子与原子 之间需形成一定的化学键将几个原子结合在一起,描 述原子形成分子的过程及化学键的理有两个:
价键理论
优点：将分子视为一个整体，某一电子的运动状 态不仅受某一原子的影响，而是受所组成分子的原子 的共同作用。
缺点：求解困难
改进：原子轨道线性组合法（LCAO）
即：将分子轨道视为所属原子轨道的线性组合。
.
10
组合方法：
① 化学键由原子轨道重叠产生
② 任何数目的原子轨道重叠时就可以形 成同样数目的分子轨道
A B(
反应所放出的能量 或逆向反应吸收的能量
“键能”，又称“离解能”
.
15
键能和离解能不同
eg： CH4
CH3 CH3
H D1（ Ü离解能）
CH2 H D2 CH2 CH H D3
CH
C H D4
而CH4中C—H的键能=－1/4（D1+D2+D3+D4） 离解能：指定的某一种离解方式 键能：具有平均的概念
键能 键的强度 越不易断裂
.
16
(二） 键长
成键的两个原子核之间的平均距离：
（形成共价键的两个原子之间存在着一定的 吸引力和排斥力，使原子核之间保存着一定 的距离，此距离为键长。）
（一定的共价键的键长是一定的）
eg：
CC
0.154nm
CC
0.134nm
CC
0.120nm
以共价键结合
外层4电子
可形成四根共价键
.
4
有机化学中的化学键
离子键 常见化学键: 共价键 (有机物中最常见)
配价键
C.H.O.N等原子结合成有机分子时,原子与原子 之间需形成一定的化学键将几个原子结合在一起,描 述原子形成分子的过程及化学键的理有两个:
价键理论
优点：将分子视为一个整体，某一电子的运动状 态不仅受某一原子的影响，而是受所组成分子的原子 的共同作用。
缺点：求解困难
改进：原子轨道线性组合法（LCAO）
即：将分子轨道视为所属原子轨道的线性组合。
.
10
组合方法：
① 化学键由原子轨道重叠产生
② 任何数目的原子轨道重叠时就可以形 成同样数目的分子轨道
A B(
反应所放出的能量 或逆向反应吸收的能量
“键能”，又称“离解能”
.
15
键能和离解能不同
eg： CH4
CH3 CH3
H D1（ Ü离解能）
CH2 H D2 CH2 CH H D3
CH
C H D4
而CH4中C—H的键能=－1/4（D1+D2+D3+D4） 离解能：指定的某一种离解方式 键能：具有平均的概念
键能 键的强度 越不易断裂
.
16
(二） 键长
成键的两个原子核之间的平均距离：
（形成共价键的两个原子之间存在着一定的 吸引力和排斥力，使原子核之间保存着一定 的距离，此距离为键长。）
（一定的共价键的键长是一定的）
eg：
CC
0.154nm
CC
0.134nm
CC
0.120nm
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。
0102 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。
碳原子间相互作用力探讨官能团及其反应活性卤素原子（-X ）具有亲电性，可发生亲核取代、消除等反应。
-NH2）具有亲核性和碱性，可参与亲核取代、缩合等反应。
羧基（-COOH ）具有酸性，可发生酯化、酰卤化等反应。
羟基（-OH ）具有亲核性，可参与亲核取代、消除等反应。
清华大学李艳梅有机化学课件
CH3 CH CH CH CH2 CH3 CH2 CH3 CH3
CH3
主链
2，4-= 甲基-3-乙基己烷
2.3 烷烃的结构
2.3.1 甲烷的结构和sp3杂化轨道
烷烃分子之中碳原子为正四面体构型 。甲烷分子 之中，碳
原子位于正四面体构的中心，四个氢原子在四面体的四个顶
点上，四个C-H键长都为0.109nm，所有键角 ∠ H-C-H都是
2.6.4 取代反应
烷烃与某试剂可以发生反应，分子中原子或原子 团可被其他原子或原子团取代，这种反应叫做取代 反应。
• 烷烃卤代反应一般指 氯代和溴代, 而氟代剧烈（爆炸性反 应），碘代很难直接发生
• 卤素反应的活性次序为：F2 >Cl2 > Br2 > I2
CH4 + F2
CH3F + HF
H = －４２７kJmol-1
(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:
sp3杂化轨道的特点：
• (1) 具有更强的方向性，能更有效地与别的原子轨道重 叠形成稳定的化学键。每个sp3杂化轨道，各含1/4 S成 份3/4 P成份。
• (2) sp3杂化轨道的空间取向是指向正四面体的顶点。 • (3) sp3杂化轨道夹角是109°28′，使四个键角之间尽可
能的远离。
4. 在形成甲烷分子时，4个氢原子的S轨道分别沿着碳原 子的SP3杂化轨道的对称轴靠近，当它们之间的吸引力 与斥力达到平衡时，形成了4个等同的碳氢 σ键。
[理学]清华大学李艳梅有机化学课件
![[理学]清华大学李艳梅有机化学课件](https://img.taocdn.com/s3/m/7cc9cb1fb52acfc789ebc92b.png)
主链：戊酸
Step II: numbering
• 优先照顾母体官能团，使其位次最小
CH3CH2CH2COOH
CH2CH3 CH3CCH2COOH OH
既有双键又有叁键！ • 如果两种编号方式母体官能团位次均一
样，则可兼顾取代基
Step III: nomenclature
“取代基位号-取代基名称-母体官 能团位号-母体” 若有几个相同的支链，则在支 链前加“二、三”等数字
(3)含有双键或叁键的基团，可认为连 有两个或叁个相同的原子。
(C) (C) eg C CH C C H (C) (C) HC (C) C (C) CH
原则三：如果两个不同取代基所取代的位 置按两种编号法位号相同，则从顺序较小 基团的一端开始编号。
原则四：书写时顺序较小的基团列于前
eg CH3CH2CH2CHCH2CH2CH2CHCH2CH2CH3 CH2CH2CH3 CH(CH3)2
7
6
5
4
3
2
1
两种选法均有三个支链
选
支链位号为 [2，4，5]
选
支链位号为 [2，4，6]
故选
比较原则：按编号顺序比较，先比第一个 ，若想同则比第二个……依此类推。 最低系列规则亦用于编号
eg C C C C C C 1 2 3 4 5 6 C C C
6 5 4 3 2 1
(2，4，5） （2，3，5）
二级碳
三级碳
四级碳
与叔碳原子相连的氢原子 叔 与仲碳原子相连的氢原子 仲 与伯碳原子相连的氢原子 伯 氢
3 2 1
一级 二级 三级
CH3 CH3 CH2 CH CH3 C CH3 CH3
(二） 基 、 亚基 、 次基
Step II: numbering
• 优先照顾母体官能团，使其位次最小
CH3CH2CH2COOH
CH2CH3 CH3CCH2COOH OH
既有双键又有叁键！ • 如果两种编号方式母体官能团位次均一
样，则可兼顾取代基
Step III: nomenclature
“取代基位号-取代基名称-母体官 能团位号-母体” 若有几个相同的支链，则在支 链前加“二、三”等数字
(3)含有双键或叁键的基团，可认为连 有两个或叁个相同的原子。
(C) (C) eg C CH C C H (C) (C) HC (C) C (C) CH
原则三：如果两个不同取代基所取代的位 置按两种编号法位号相同，则从顺序较小 基团的一端开始编号。
原则四：书写时顺序较小的基团列于前
eg CH3CH2CH2CHCH2CH2CH2CHCH2CH2CH3 CH2CH2CH3 CH(CH3)2
7
6
5
4
3
2
1
两种选法均有三个支链
选
支链位号为 [2，4，5]
选
支链位号为 [2，4，6]
故选
比较原则：按编号顺序比较，先比第一个 ，若想同则比第二个……依此类推。 最低系列规则亦用于编号
eg C C C C C C 1 2 3 4 5 6 C C C
6 5 4 3 2 1
(2，4，5） （2，3，5）
二级碳
三级碳
四级碳
与叔碳原子相连的氢原子 叔 与仲碳原子相连的氢原子 仲 与伯碳原子相连的氢原子 伯 氢
3 2 1
一级 二级 三级
CH3 CH3 CH2 CH CH3 C CH3 CH3
(二） 基 、 亚基 、 次基
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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
△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
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
HOD in 13C Chemical
Shift
JHD solvent
Shift
JCD B.P. M.P.
(Hz)
(Hz) (oC) (oC)
(multiplicity)
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
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)
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
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
=2.12-3.10
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 OCH2CH3
各向异性效应的影响：
CH2 H
CH
= 4.5-5.9
= 7.2 = 2.8
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
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
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
• 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。
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
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)
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
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
△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
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
HOD in 13C Chemical
Shift
JHD solvent
Shift
JCD B.P. M.P.
(Hz)
(Hz) (oC) (oC)
(multiplicity)
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
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)
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
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
=2.12-3.10
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 OCH2CH3
各向异性效应的影响：
CH2 H
CH
= 4.5-5.9
= 7.2 = 2.8
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
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
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
• 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。
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
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)
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