清华大学有机化学李艳梅老师课件第二章资料讲解

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
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
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
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)
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
△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
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
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
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)
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
HOD in 13C Chemical
Shift
JHD solvent
Shift
JCD B.P. M.P.
(Hz)
(Hz) (oC) (oC)
(multiplicity)
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。
=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
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
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 △Eຫໍສະໝຸດ Baidu= hH有效/2
替代原则
H有效=H0-H感应
CH4 CH3CH3
CH3aCH2bCH3a
CH3aCH2bCH2cCl
O CH3CH2 C CH2CH3