核磁共振习题解答
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
25、解：
由于二苯甲酮的化学位移范围与该碳氢化合物样品未重叠，故它们所含的氢的质量应直接与相应化学位移范围内的强度相关。由二苯甲酮中氢的质量分数为5.53％可知，该样品中氢的质量分数为：
Copyright©Wuhan University .ALL Rights Resverved.武汉大学版权所有
由此可见，除苯环外还有一个－C(CH3)2Cl和一个－CH3或－CH2－结构，根据苯环的取代情况，该化合物可能为苯的单取代或双取代化合物。又由于－CH3处于较高的磁场（1.57），该－C(CH3)2Cl不可能直接与苯环相连，即该化合物的结构为：
16、解：
（1）Cl2CHCHCl2A2自旋系统。－CH－CH－种的两个质子为磁等价，故形成一个二质子的单峰。
9、解：对于氨，由于N的自旋量子数I＝1，因此N相邻的三个等性质的氢质子会产生自旋分裂。裂分的峰数符合2nI＋1，即质子的裂分峰数为3，相应峰强度比为：1:2:1。
10、解：对于苯环的磁各向异性效应引起的去屏蔽作用示意图见书中图12-7。随着共轭体系的增大，环电流效应增强，即环平面上、下的屏蔽效应增强，环平面上的去屏蔽效应增强，该化合物中各质子去屏蔽效应屏蔽效应a>b>c>d>e.，因此，化合物中各亚甲基化学位移值a>b>c>d>e.
13、解：该化合物不饱和度为：
结合7.27处有一单重峰说明存在一个苯环，并且氯原子不在苯环上。3.07处的峰应该源于与苯环直接相连的碳原子上的氢原子，该碳原子不与氯原子直接相连。由于没有其它化学位移比2.0更大的峰存在，可以认为与氯原子直接相连的碳原子上没有氢原子，因此剩余的两个碳原子应为－CH3，即存在－C(CH3)2Cl结构。
3、解百度文库由书中表12-2可知1H，13C，19F，31P四种核的磁矩和自旋量子数，代入公 式即可得相应的吸收频率
核
磁矩（核磁子）
自旋（I）
B0为2.4T，吸收频率/Hz
1H
2.7927
1/2
1.0×108
13C
0.7021
1/2
2.6×107
19F
2.6273
1/2
9.6×107
31P
1.1305
1/2
核磁共振习题解答
1、解：只有当I>0时，原子核才有自旋角动量和自旋现象。自旋量子数I与原子的质量数（A）及原子序数（Z）有关，当质量数和原子序数均为偶数时，自旋量子数I＝0，即没有自旋现象。因此，没有自旋角动量的核为： ， ， 。
2、解：自旋量子数为I的核具有的磁能级为：2I＋1
即该核有2× ＋1＝6中，每种磁能级的磁量子数分别为：5/2，3/2，1/2；-1/2，-3/2，-5/2。
6、解：由公式 可知，当 固定时， ，由书中表12-2可知19F磁矩<1H磁矩，则当电磁波频率不变，要使
共振发生，氟核比氢核需要更大的外磁场。
7、解：由式
可得 ，因此： ，
此数据说明，使用的仪器磁场强度越大，所得核磁共振谱图分得越开，分辨率就越好。
8、解：吸电子能力Cl>Br，而吸电子基通过诱导效应使相邻氢核的电子密度下降，减少电子对核的屏蔽，致使化学位移值向低场移动，所以 。
（5）CHCl2CH2CHO AM2X系统。一个单质子三重峰（A质子），一个单质子三重峰（X质子）和一个双质子构成的四重峰（两个双重峰）。
24、解：
（a）（b）
乙酰丙酮的酮式异构体（a）中，亚甲酮因于两个C＝O同时相连，其化学位移应为3.66，而其烯醇式结构（b）的烯氢所对应的化学位移应为5.62。由于酮式异构体中亚甲基含有两个氢原子而烯醇式异构体中只含有一个氢原子，因此乙酰丙酮的烯醇异构体含量应为：
（2）Cl2CHCHO AX自旋系统。两个单质子双重峰。A质子裂分成双重峰，X质子裂分成双重峰。
（3）Cl2CHCH2Cl AX2系统。由－CH－形成一个单质子的三重峰（A质子）和－CH2形成一个双质子的二重峰（X质子）
（4）Cl2CHCHClCHO AMX自旋系统。一个单质子的双重峰（A质子），一个单质子的双重峰（X质子）和一个单质子（M质子）的四重峰（两个双重峰）。
4.1×107
4、解：自旋量子数为I的核，其相邻两能级之差为：
（1）
式中，B0是以T为单位的外加磁场强度， 称为核磁子，是一个常数， 是以核磁子单位表示的核的磁矩。
13C核处于高、低能态核数的比例服从玻尔兹曼分布：
（2）
将（2）式代入（1）式，并将已知数据代入，可得：
5、解：将已知数据代入公式 ，即可得19F，31P在5.0T中的共振频率分别为：200MHz，86MHz。
11、解：
(Ι) (Ⅱ)
由于偶合作用是通过成键电子传递的，因此，J值的大小与两个（组）氢核之间的键数有关，随着键数的增加，J值逐渐变小。因此，对于上述两种异构体，－CH3均为二重峰，但JCH3(Ι)>JCH3(Ⅱ)
12、解：
(Ι) (Ⅱ)
对于上述两种结构，在D2O溶液的NMR波谱中，发现两个相等强度的峰，即有两种类型的质子，且数目之比为1:1，因此，结构(Ⅱ)是正确的。
由于二苯甲酮的化学位移范围与该碳氢化合物样品未重叠，故它们所含的氢的质量应直接与相应化学位移范围内的强度相关。由二苯甲酮中氢的质量分数为5.53％可知，该样品中氢的质量分数为：
Copyright©Wuhan University .ALL Rights Resverved.武汉大学版权所有
由此可见，除苯环外还有一个－C(CH3)2Cl和一个－CH3或－CH2－结构，根据苯环的取代情况，该化合物可能为苯的单取代或双取代化合物。又由于－CH3处于较高的磁场（1.57），该－C(CH3)2Cl不可能直接与苯环相连，即该化合物的结构为：
16、解：
（1）Cl2CHCHCl2A2自旋系统。－CH－CH－种的两个质子为磁等价，故形成一个二质子的单峰。
9、解：对于氨，由于N的自旋量子数I＝1，因此N相邻的三个等性质的氢质子会产生自旋分裂。裂分的峰数符合2nI＋1，即质子的裂分峰数为3，相应峰强度比为：1:2:1。
10、解：对于苯环的磁各向异性效应引起的去屏蔽作用示意图见书中图12-7。随着共轭体系的增大，环电流效应增强，即环平面上、下的屏蔽效应增强，环平面上的去屏蔽效应增强，该化合物中各质子去屏蔽效应屏蔽效应a>b>c>d>e.，因此，化合物中各亚甲基化学位移值a>b>c>d>e.
13、解：该化合物不饱和度为：
结合7.27处有一单重峰说明存在一个苯环，并且氯原子不在苯环上。3.07处的峰应该源于与苯环直接相连的碳原子上的氢原子，该碳原子不与氯原子直接相连。由于没有其它化学位移比2.0更大的峰存在，可以认为与氯原子直接相连的碳原子上没有氢原子，因此剩余的两个碳原子应为－CH3，即存在－C(CH3)2Cl结构。
3、解百度文库由书中表12-2可知1H，13C，19F，31P四种核的磁矩和自旋量子数，代入公 式即可得相应的吸收频率
核
磁矩（核磁子）
自旋（I）
B0为2.4T，吸收频率/Hz
1H
2.7927
1/2
1.0×108
13C
0.7021
1/2
2.6×107
19F
2.6273
1/2
9.6×107
31P
1.1305
1/2
核磁共振习题解答
1、解：只有当I>0时，原子核才有自旋角动量和自旋现象。自旋量子数I与原子的质量数（A）及原子序数（Z）有关，当质量数和原子序数均为偶数时，自旋量子数I＝0，即没有自旋现象。因此，没有自旋角动量的核为： ， ， 。
2、解：自旋量子数为I的核具有的磁能级为：2I＋1
即该核有2× ＋1＝6中，每种磁能级的磁量子数分别为：5/2，3/2，1/2；-1/2，-3/2，-5/2。
6、解：由公式 可知，当 固定时， ，由书中表12-2可知19F磁矩<1H磁矩，则当电磁波频率不变，要使
共振发生，氟核比氢核需要更大的外磁场。
7、解：由式
可得 ，因此： ，
此数据说明，使用的仪器磁场强度越大，所得核磁共振谱图分得越开，分辨率就越好。
8、解：吸电子能力Cl>Br，而吸电子基通过诱导效应使相邻氢核的电子密度下降，减少电子对核的屏蔽，致使化学位移值向低场移动，所以 。
（5）CHCl2CH2CHO AM2X系统。一个单质子三重峰（A质子），一个单质子三重峰（X质子）和一个双质子构成的四重峰（两个双重峰）。
24、解：
（a）（b）
乙酰丙酮的酮式异构体（a）中，亚甲酮因于两个C＝O同时相连，其化学位移应为3.66，而其烯醇式结构（b）的烯氢所对应的化学位移应为5.62。由于酮式异构体中亚甲基含有两个氢原子而烯醇式异构体中只含有一个氢原子，因此乙酰丙酮的烯醇异构体含量应为：
（2）Cl2CHCHO AX自旋系统。两个单质子双重峰。A质子裂分成双重峰，X质子裂分成双重峰。
（3）Cl2CHCH2Cl AX2系统。由－CH－形成一个单质子的三重峰（A质子）和－CH2形成一个双质子的二重峰（X质子）
（4）Cl2CHCHClCHO AMX自旋系统。一个单质子的双重峰（A质子），一个单质子的双重峰（X质子）和一个单质子（M质子）的四重峰（两个双重峰）。
4.1×107
4、解：自旋量子数为I的核，其相邻两能级之差为：
（1）
式中，B0是以T为单位的外加磁场强度， 称为核磁子，是一个常数， 是以核磁子单位表示的核的磁矩。
13C核处于高、低能态核数的比例服从玻尔兹曼分布：
（2）
将（2）式代入（1）式，并将已知数据代入，可得：
5、解：将已知数据代入公式 ，即可得19F，31P在5.0T中的共振频率分别为：200MHz，86MHz。
11、解：
(Ι) (Ⅱ)
由于偶合作用是通过成键电子传递的，因此，J值的大小与两个（组）氢核之间的键数有关，随着键数的增加，J值逐渐变小。因此，对于上述两种异构体，－CH3均为二重峰，但JCH3(Ι)>JCH3(Ⅱ)
12、解：
(Ι) (Ⅱ)
对于上述两种结构，在D2O溶液的NMR波谱中，发现两个相等强度的峰，即有两种类型的质子，且数目之比为1:1，因此，结构(Ⅱ)是正确的。