有机波谱学基础

有机波谱学基础第1页，课件共107页，创作于2023年2月第十三章有机波谱学基础有机化合物的结构鉴定是有机化学基本知识的重要组成部分。二十世纪五十年代发展起来的波谱法，为有机化合物的结构鉴定缩短了时间。最常用的波谱包括紫外光谱、红外光谱、核磁共振及质谱，具有快速、准确、取样少，且不破坏样品等优点，成为有机化合物结构分析的工具。第2页，课件共107页，创作于2023年2月第一节吸收光谱的一般原理光是一种电磁波，具有波粒二相性。波动性：可用波长(

)、频率(v)和波数(σ)来描述。ν为频率，单位HzC为光速，其值为3×1010cm·s–1为波长，单位cm，也可用nm作单位，第3页，课件共107页，创作于2023年2月微粒性：可用光量子的能量来描述：E:光电子能量，单位是Jh：普朗克常数，其值为6.63×10–31JS–1ν为频率，单位HzC为光速，其值为3×1010cm·s–1第4页，课件共107页，创作于2023年2月该式表明：分子吸收电磁波，从低能级跃迁到高能级，其吸收光的频率与吸收能量的关系。由此可见，与E，v成反比，即↓，v↑(每秒的振动次数↑)，E↑。在分子光谱中，根据电磁波的波长()划分为几个不同的区域，如下图所示：第5页，课件共107页，创作于2023年2月第6页，课件共107页，创作于2023年2月第7页，课件共107页，创作于2023年2月第8页，课件共107页，创作于2023年2月分子的总能量由以下几种能量组成：E总=Ee+Ev+Er电子能振动能转动能紫外光谱可见光谱红外光谱所需能量较低，波长较长微波波谱电子自旋第9页，课件共107页，创作于2023年2月分子中的原子、电子都在不停地运动，在一定的运动状态下具有一定的能量，包括电子运动、原子的振动及分子转动等能量。各种运动状态均有一定的能级，有电子跃迁能级、键振动能级和分子转动能级等。第10页，课件共107页，创作于2023年2月当某一波长的电磁波照射某有机物时，如果其能量恰好等于运动状态的两个能级之差，分子就吸收光子，从低能级跃迁到较高能级。将不同波长与对应的吸光度做图，即可得到吸收光谱（absorptionspectra）。第11页，课件共107页，创作于2023年2月电子能级跃迁所产生的吸收光谱，主要在近紫外区和可见区，称为可见-紫外光谱；键振动能级跃迁所产生的吸收光谱，主要在中红外区，称为红外光谱；自旋的原子核在外加磁场中可吸收无线电波而引起能级的跃迁，所产生的吸收光谱称为核磁共振谱。第12页，课件共107页，创作于2023年2月第二节紫外光谱

紫外吸收光谱是由于分子中价电子的跃迁而产生的。

分子中价电子经紫外或可见光照射时，电子从低能级跃迁到高能级，此时电子就吸收了相应波长的光，这样产生的吸收光谱叫紫外光谱第13页，课件共107页，创作于2023年2月紫外吸收光谱的波长范围是100-400nm(纳米),其中100-200nm为远紫外区，200-400nm为近紫外区,一般的紫外光谱是指近紫外区。第14页，课件共107页，创作于2023年2月用不同波长的近紫外光（200~400nm）依次照一定浓度的被测样品溶液时，就会发现部分波长的光被吸收。如果以波长λ为横座标（单位nm），吸收度（absorbance）A为纵座标作图，即得到紫外光谱（ultravioletspectra，简称UV）。一、基本原理第15页，课件共107页，创作于2023年2月1,3-丁二烯的紫外光谱图第16页，课件共107页，创作于2023年2月可以跃迁的电子有：电子,电子和n电子。跃迁的类型有：*,n*,*,n*。各类电子跃迁的能量大小见下图：第17页，课件共107页，创作于2023年2月在有机化合物中可以跃迁的电子有σ电子、π电子和n电子（孤电子或非键电子）。主要跃迁形式有σ→σ*、n→σ*、π→π*和n→π*的跃迁。电子各种跃迁形式所需能量不同，反映在紫外光谱中吸收紫外光的波长不同，即吸收峰的位置不同.从图6-3可知，各种跃迁所需能量的大小是△E（σ→σ*）﹥△E（π→π*）﹥△E（n→π*）。第18页，课件共107页，创作于2023年2月n**第19页，课件共107页，创作于2023年2月既然一般的紫外光谱是指近紫外区，即200-400nm，那么就只能观察*和n*跃迁。也就是说紫外光谱只适用于分析分子中具有不饱和结构的化合物。第20页，课件共107页，创作于2023年2月二、紫外光谱图的组成紫外光谱图是由横坐标、纵坐标和吸收曲线组成的。

横坐标表示吸收光的波长，用nm（纳米）为单位。纵坐标表示吸收光的吸收强度，可以用A(吸光度)、T(透射比或透光率或透过率)、1-T(吸收率)、(吸收系数)中的任何一个来表示。吸收曲线表示化合物的紫外吸收情况。曲线最大吸收峰的横坐标为该吸收峰的位置，纵坐标为它的吸收强度。第21页，课件共107页，创作于2023年2月对甲苯乙酮的紫外光谱图吸光度A是由Lambert-Beer定律定义的：A:吸光度,:消光系数,c:溶液的摩尔浓度，l:样品池长度第22页，课件共107页，创作于2023年2月在科学论文中还常用摩尔吸收度ε（或lgε）为纵座标。例如香芹酮的紫外光谱图就是用lgε为纵座标。香芹酮的紫外光谱图

第23页，课件共107页，创作于2023年2月摩尔吸收度ε与吸收度A之间的关系ε=A/Cl其中c为所测样品的浓度，L为样品池的厚度，A为吸收度。对ε已知样品，在一定L下，测得样品溶液的A，即可求得浓度c第24页，课件共107页，创作于2023年2月紫外光谱中化合物的最大吸收波长用λmax表示，它是特定化合物紫外光谱的特征常数。例如：对甲基苯乙酮的λmax为252nm;香芹酮有两个吸收峰，λmax分别为239nm和320nm。在标明λmax时，通常需注明测定时使用的溶剂和摩尔吸收度ε。第25页，课件共107页，创作于2023年2月三、影响紫外光谱的因素1.紫外吸收曲线的形状及影响因素紫外吸收带通常是宽带。

影响吸收带形状的因素有：被测化合物的结构、测定的状态、测定的温度、溶剂的极性。2.吸收强度及影响因素1能差因素：能差小，跃迁几率大2空间位置因素：处在相同的空间区域跃迁几率大第26页，课件共107页，创作于2023年2月四、各类化合物的紫外吸收1.饱和有机化合物的紫外吸收只有部分饱和有机化合物（如C-Br、C-I、C-NH2）的n*跃迁有紫外吸收。2.不饱和脂肪族有机化合物的紫外吸收只有具有-共轭和p-共轭的不饱和脂肪族有机化合物可以在近紫外区出现吸收。吸收是由*跃迁和n-*跃迁引起的。第27页，课件共107页，创作于2023年2月

芳香族有机化合物都具有环状的共轭体系，一般来讲，它们都有三个吸收带。最重要的芳香化合物苯的吸收带为：

max=184nm(=47000）

max=204nm(=6900）

max=255nm(=230）

3.芳香族有机化合物的紫外吸收第28页，课件共107页，创作于2023年2月（一）生色基与助色基生色基：能在某一段光波内产生吸收的基团，称为这一段波长的生色团或生色基。分子中能产生紫外吸收的基团称为生色基（chromophore），如C=C、C=O、C=N、N=N、N=0、0=N=0等基团。3.吸收位置及影响因素第29页，课件共107页，创作于2023年2月助色基：当具有非键电子的原子或基团连在双键或共轭体系上时，会形成非键电子与电子的共轭(p-共轭)，从而使电子的活动范围增大，吸收向长波方向位移，颜色加深，这种效应称为助色效应。能产生助色效应的原子或原子团称为助色基。助色基（auxochrome）本身不产生紫外吸收，但与生色基相连时，使其吸收波长增长，且强度增大，如OH、NH2、卤素等基团。以苯酚为例，当苯连有助色基羟基后，λmax则从原来的254nm移到270nm，ε由230增至1450。

第30页，课件共107页，创作于2023年2月红移（redshift）：由于取代基或溶剂的影响，使吸收峰向长波方向移动。

蓝移（blueshift）：由于取代基或溶剂的影响，使吸收峰向短波方向移动。

例如，苯的λmax为254nm，而苯胺的λmax为280nm，由于氨基的引入，使苯胺产生红移，而苯胺盐酸盐的λmax约为254nm，由于盐的形成，λmax产生蓝移。（二）红移和蓝移第31页，课件共107页，创作于2023年2月增色效应：使值增加的效应称为增色效应。减色效应：使值减少的效应称为减色效应。三、紫外光谱在有机结构分析中的应用1.推断官能团如果一个化合物在紫外区有强的吸收，表明它可能存在共轭体系，吸收波长越长，共轭体系越大。第32页，课件共107页，创作于2023年2月2.判断异构体不同的异构体可能具有不同的紫外光谱，以此来判断属哪个异构体。3.推断分子结构（可结合Woodward规则的计算结果）（一）共轭体系的判断紫外光谱主要提供有关化合物共轭体系及官能团之间的关系。共轭程度越大,λmax越大第33页，课件共107页，创作于2023年2月随着共轭体系的延长，紫外吸收红移，且强度增大(π→π*)，因此可判断分子中共轭的程度。几种长链共轭烯烃的紫外光谱如图所示。第34页，课件共107页，创作于2023年2月如果一个化合物在紫外和可见光区没有吸收峰，而杂质有较强的吸收峰，那么痕迹量的杂质也可以通过紫外光谱检测出来。例如环己烷在紫外和可见光区都没有吸收峰，而苯的λmax为255nm，如果环己烷中含有少量苯时，则在255nm处会出现吸收峰。（二）纯度检查第35页，课件共107页，创作于2023年2月紫外光谱是电子能级跃迁的反映，是价电子在不同能级间的跃迁所致；它主要提供分子内共轭系统的信息：分子的共轭程度越大,λmax越大；从UV谱带位置及ε数值可以识别化合物类型，如263-300nm有强吸收带。ε=200-1000，则表示可能有苯环存在。小结：第36页，课件共107页，创作于2023年2月第三节红外光谱一、分子的振动和红外光谱的产生分子的振动包括整个分子的振动和分子局部的振动。红外光谱主要是分子局部振动，即基团或化学键振动所产生的。吸收频率的高低与分子振动方式相关，通常把键的振动分为两大类。下面以亚甲基为例加以说明。第37页，课件共107页，创作于2023年2月1.分子的振动方式

伸缩振动（stretchingvibration），用ν表示，原子间沿键轴方向伸长或缩短。它又可以分为对称(νs)和不对称(νas)伸缩振动。(1)伸缩振动：第38页，课件共107页，创作于2023年2月第39页，课件共107页，创作于2023年2月弯曲振动(bendingvibration)，用δ表示，形成化学键的两个原子之一与键轴垂直方向作上下或左右弯曲。（二）弯曲振动第40页，课件共107页，创作于2023年2月第41页，课件共107页，创作于2023年2月第42页，课件共107页，创作于2023年2月

值得注意的是：不是所有的振动都能引起红外吸收，只有偶极矩(μ)发生变化的，才能有红外吸收。

H2、O2、N2

电荷分布均匀，振动不能引起红外吸收。

H―C≡C―H、R―C≡C―R，其C≡C（三键）振动也不能引起红外吸收。

第43页，课件共107页，创作于2023年2月分子内部每一种振动都符合量子力学规律。振动能级是量子化的。当外界提供的电磁波能量等于振动能级差时，分子振动能级就会发生跃迁。如果用不断改变波长的红外光照射样品，当某一波长的频率正好与分子中某一化学键的振动频率相同时，分子就会吸收红外光，由此产生的光谱称为红外光谱。第44页，课件共107页，创作于2023年2月二、红外光谱图红外光谱是用连续改变波长的红外光照射样品，当其一波长的红外光能量恰好与化学键振动所需的能量相同时，就会产生吸收形成吸收峰。用波长（λ）或波长的倒数——波数（cm-1）为横坐标，用透光率（transmittance,T）为纵坐标做图，就得到了红外吸收光谱（infraredspectra,简称IR）。第45页，课件共107页，创作于2023年2月因对光的吸收越强，透光率越小，故红外光谱中的吸收峰表现“谷”。这与前面所述的紫外光谱表现形式不同。目前IR谱中横坐标大多数以波数（cm-1）表示。分子振动所需能量对应的波长在中红外区，因此波数范围在400~4000cm-1。第46页，课件共107页，创作于2023年2月红外光谱的八个峰区第47页，课件共107页，创作于2023年2月4000-1400cm-1区域又叫官能团区.该区域出现的吸收峰,容易辨认.1400-400cm-1区域又叫指纹区.这一区域主要是：C－C、C－N、C－O等单键和各种弯曲振动的吸收峰，其特点是谱带密集、难以辨认。

第48页，课件共107页，创作于2023年2月1-已烯的红外光谱第49页，课件共107页，创作于2023年2月1、只有引起分子偶极矩变化的振动，才产生红外吸收，若振动过程不产生瞬间偶极矩变化，就不产生吸收峰。

2、频率完全相同的振动所产生的吸收峰，彼此发生简并。

3、强而宽的吸收峰往往覆盖与之频率相近的弱而窄的吸收峰。第50页，课件共107页，创作于2023年2月例如，H的质量很小，O-H、N-H和C-H的伸缩振动吸收峰都出现在较高波数范围内。又如，C=O的键能比C－O的键能高，键长也较短，故C=O键的伸缩振动吸收峰的位置与C－O相比，必然出现在较高波数处。

第51页，课件共107页，创作于2023年2月根据大量有机化合物的红外光谱所得的经验，把红外光谱的吸收峰分为两大区域：4000～1330cm–1区域：这一区域官能团的特征吸收峰较多，这些吸收峰受分子中其他结构影响较小，彼此间很少重叠，容易辨认，故把此区称为特征谱带区，或称为官能团区（functionalgroupregion）。第52页，课件共107页，创作于2023年2月它们是红外光谱分析的主要依据。1330～650cm-1区域：这一区域主要是一些单键的伸缩振动和弯曲振动所产生的吸收峰，这一区域对分子的结构十分敏感，分子结构有细微变化，就会引起吸收峰的位置和强度明显改变，尤如人的指纹一样，因人而异，所以常把这一区域称为指纹区（fingerprintregion）。每一化合物在指纹区都有它自己的特征光谱，这对分子结构的鉴定提供重要信息。第53页，课件共107页，创作于2023年2月从红外光谱推测化合物的结构，必须熟悉各官能团特征吸收峰的位置。常见有机化合物的红外光谱特征吸收频率见表。键化合物类型频率范围cm-1

C-H烷烃2850-2960,1350-1470C-H烯烃3020-3080（m），675-1000C-H芳香烃3000-3100（m），675-870C-H炔烃3300C=C烯烃1640-1680(v)CºC炔烃2100-2260(v)芳香烃1500,1600(v)C-O醇，醚，羧酸，酯1080-1300C=O醛，酮，羧酸，酯1690-1760O-H游离醇，酚3610-3640(v)

形成氢键的醇，酚3200-3600(宽)

羧酸2500-3000(宽)N-H胺3300-3500（m）C-N胺1180-1360CºN腈2210-2260(v)-NO2硝基化合物1515-1560,1345-1385第54页，课件共107页，创作于2023年2月重要官能团的红外特征吸收振动吸收峰化合物C-H拉伸（或伸缩）C-H弯曲烷烃2960-2850cm-1-CH2-,1460cm-1

-CH3,1380cm-1异丙基，两个等强度的峰三级丁基，两个不等强度的峰第55页，课件共107页，创作于2023年2月振动吸收峰化合物C-H拉伸（或伸）C=C，CC，C=C-C=C苯环(拉伸或伸缩)C-H弯曲烯烃1680-16201000-800RCH=CH21645（中）R2C=CH21653（中）顺RCH=CHR

1650（中）反RCH=CHR

1675（弱）>3000（中）3100-3010三取代1680（中-弱）四取代1670（弱-无）四取代无共轭烯烃与烯烃同向低波数位移，变宽与烯烃同910-905强995-985强895-885强730-650弱且宽980-965强840-790强无强第56页，课件共107页，创作于2023年2月吸收峰化合物振动C-H拉伸（或伸缩）C=C，CC，C=C-C=C苯环C-H弯析炔烃3310-3300一取代2140-2100弱非对称二取代2260-2190弱700-6003110-3010中1600中670弱倍频2000-1650邻-770-735强间-810-750强710-690中对-833-810强泛频2000-1660取代芳烃较强对称无强同芳烃同芳烃1580弱1500强1450弱-无一取代770-730，710-690强二取代芳烃第57页，课件共107页，创作于2023年2月类别拉伸说明R-XC-FC-ClC-BrC-I1350-1100强750-700中700-500中610-685中游离3650-3500缔合3400-3200宽峰不明显醇、酚、醚-OHC-O1200-1000不特征胺RNH2R2NH3500-3400（游离）缔合降低1003500-3300（游离）缔合降低100键和官能团第58页，课件共107页，创作于2023年2月类别拉伸(cm-1)说明1770-1750（缔合时在1710）醛、酮C=OR-CHO1750-16802720羧酸C=OOH酸酐酰卤酰胺腈气相在3550，液固缔合时在3000-2500（宽峰）C=OC=OC=OC=O酯18001860-18001800-17501735NH21690-16503520，3380（游离）缔合降低100CN2260-2210键和官能团第59页，课件共107页，创作于2023年2月三、化合物红外光谱举例红外谱图解析的基本步骤：鉴定已知化合物：

1.观察特征频率区：判断官能团，以确定所属化合物的类型。

2.观察指纹区：进一步确定基团的结合方式。

3.对照标准谱图验证。

测定未知化合物：

1.准备性工作：了解试样的来源、纯度、熔点、沸点等；

第60页，课件共107页，创作于2023年2月烯烃的C=C伸缩振动ν（C=C）吸收峰在1640～1680cm-1处；炔烃的C≡C伸缩振动ν（C≡C）吸收峰在2100～2200cm-1处。但当取代烯烃或炔烃相当对称时，ν（C=C）或ν（C≡C）不会引起偶极矩的变化，而不出现吸收峰。

烷烃中ν（Csp3-H）在2800～3000cm-1，烯烃的ν（Csp2-H）在3000～3100cm-1，而炔烃的ν（Csp-H）在3300cm-1。（一）烃类化合物第61页，课件共107页，创作于2023年2月

1.烷烃：

1.2853～2962cm-1C—H伸缩振动；

2.1460cm-1、1380cm-1C—H（—CH3、—CH2）面内弯曲振动

3.723cm-1C—H[—(CH2)n—,n≥4]平面摇摆振动；若n＜4吸收峰将出现在734～743cm-1处。第62页，课件共107页，创作于2023年2月2.烯烃

1.3030cm-1=C—H伸缩振动；2.C—H伸缩振动；

3.1625cm-1C＝C伸缩振动；4.C—H（—CH3、—CH2）面内弯曲振动；

第63页，课件共107页，创作于2023年2月第64页，课件共107页，创作于2023年2月二者的明显差异：

1.C＝C双键的伸缩振动吸收峰：

顺式—1650cm-1。反式—与CH3、CH2的弯曲振动接近。

2.＝C－H的平面弯曲振动吸收峰位置：

顺式—700cm-1；反式—965cm-1。第65页，课件共107页，创作于2023年2月1-癸炔的红外光谱第66页，课件共107页，创作于2023年2月芳环的C-H键伸缩振动ν（C-H）在3000～3100cm-1（m）；C-C键的伸缩振动ν（C=C）在1500～1600cm-1，芳烃的骨架振动一般在1500cm-1和1600cm-1处，最多可能出现强度不等的4个峰，这是区别于烯烃ν（C=C）的重要特征；芳烃C－H键的面外弯曲在680～880cm-1，见图6-8间二甲苯的红外光谱第67页，课件共107页，创作于2023年2月间二甲苯的红外光谱第68页，课件共107页，创作于2023年2月(二)氧化合物

醇类或酚类化合物的红外特征吸收峰是在3300cm-1左右有一个宽而强的νO-H吸收带。环已醇的红外光谱第69页，课件共107页，创作于2023年2月醛和酮的C=0特征吸收峰在1725cm-1左右。醛C=0上的C-H的伸缩振动在2810—2715cm-1

3-戊酮的红外光谱

第70页，课件共107页，创作于2023年2月羧酸通常以二聚体形式存在，C=0伸缩振动在1720cm-1左右，而O-H的吸收在3300～2500cm-1间有一个相当宽的峰，中心位于3000cm-1，因此C－H的伸缩振动吸收峰常被覆盖第71页，课件共107页，创作于2023年2月丁酸的红外光谱第72页，课件共107页，创作于2023年2月胺类化合物的特征吸收峰是在3200～3500cm-1范围内有N-H的伸缩振动，伯胺有两个吸收峰，仲胺有一个吸收峰，而叔胺在此范围内无吸收峰。（三）胺类化合物第73页，课件共107页，创作于2023年2月第74页，课件共107页，创作于2023年2月四、红外光谱的解析利用红外图谱解析有机化合物的结构，首先根据官能团区域中的特征吸收峰的位置，判别可能存在什么官能团；然后找出该官能团的相关峰，以确证该官能团的存在；最后，将所测图谱与标准图谱对照。图为抗胆碱药消旋山莨菪碱的结构和红外光谱图。第75页，课件共107页，创作于2023年2月抗胆碱药消旋山莨菪碱的红外光谱第76页，课件共107页，创作于2023年2月图中3450cm-1有强吸收，为-OH吸收峰在1100cm-1附近有3个强峰为C-O。在小于3000cm-1处有几个尖峰，归属为饱和烃基1300cm-1~1500cm-1为C-H吸收峰。在1725cm-1的强峰为C=O的吸收，而在1200cm-1有其相关峰，是的特征吸收。因此该化合物为含羟基的酯类化合物第77页，课件共107页，创作于2023年2月化合物C9H12的红外光谱如图所示，试推测其结构第78页，课件共107页，创作于2023年2月第四节核磁共振谱一、基本原理

1.原子核的自旋

核象电子一样，也有自旋现象，从而有自旋角动量。

核的自旋角动量(ρ)是量子化的，不能任意取值，可用自旋量子数(I)来描述。

第79页，课件共107页，创作于2023年2月I＝0、1/2、1……

I=0，

ρ=0，无自旋，不能产生自旋角动量，不会产生共振信号。

∴只有当I

＞O时，才能发生共振吸收，产生共振信号。

I的取值可用下面关系判断：

质量数（A）

原子序数（Z）

自旋量子数（I）

奇数奇数或偶数半整数n+1/2。n=0,1,2,…

奇数

整数

偶数

偶数0第80页，课件共107页，创作于2023年2月例如：

2.自旋核在外加磁场中的取向

取向数=2I+1（在没有外电场时，自旋核的取向是任意的）。

第81页，课件共107页，创作于2023年2月3.磁共振的产生

磁性核的自旋取向表明

它在外加磁场中的取向

它的某个特定能级状态（用磁量子数ms表示）。取值为–I

…0…+I。

即：每一个取向都代表一个能级状态，有一个ms

。

如：1H核：∵I＝1/2∴ms为

－1/2和+1/2第82页，课件共107页，创作于2023年2月

结论：

(1)ΔE∝H0；

(2)1H受到一定频率（v）的电磁辐射，且提供的能量=ΔE，则发生共振吸收，产生共振信号。

第83页，课件共107页，创作于2023年2月1.化学位移的由来——屏蔽效应化学位移是由核外电子的屏蔽效应引起的。

二、化学位移定义：在照射频率确定时，同种核因在分子中的化学环境不同而在不同共振磁场强度下显示吸收峰的现象称为化学位移。因此一个质子的化学位移是由其周围的电子环境决定的。第84页，课件共107页，创作于2023年2月H核在分子中不是完全裸露的，而是被价电子所包围的。因此，在外加磁场作用下，由于核外电子在垂直于外加磁场的平面绕核旋转，从而产生与外加磁场方向相反的感生磁场H’。这样，H核的实际感受到的磁场强度为：

若质子的共振磁场强度只与γ(磁旋比)、电磁波照射频率v有关，那么，试样中符合共振条件的1H都发生共振，就只产生一个单峰,这对测定化合物的结构是毫无意义的。实验证明：在相同的频率照射下，化学环境不同的质子将在不同的磁场强度处出现吸收峰。式中：σ为屏蔽常数

第85页，课件共107页，创作于2023年2月核外电子对H核产生的这种作用，称为屏蔽效应(又称抗磁屏蔽效应)。

显然，核外电子云密度越大，屏蔽效应越强，要发生共振吸收就势必增加外加磁场强度，共振信号将移向高场区；反之，共振信号将移向低场区。因此，H核磁共振的条件是：第86页，课件共107页，创作于2023年2月2.化学位移的表示方法化学位移的差别约为百万分之十，精确测量十分困难，现采用相对数值。以四甲基硅（TMS）为标准物质，规定：它的化学位移为零，然后，根据其它吸收峰与零点的相对距离来确定它们的化学位移值。零点-1-2-31234566789化学位移用表示，以前也用表示，与的关系为：

=10-TMS低场高场第87页，课件共107页，创作于2023年2月为什么选用TMS(四甲基硅烷)作为标准物质?

(1)屏蔽效应强，共振信号在高场区(δ值规定为0)，绝大多数吸收峰均出现在它的左边。(2)结构对称，是一个单峰。

(3)容易回收(b.p低)，与样品不反应、不缔合。

三、影响化学位移的因素

凡影响电子云密度的因素都将影响化学位移。其中第88页，课件共107页，创作于2023年2月影响最大的是：诱导效应和各向异性效应。(1)电负性的影响：

元素的电负性↑，通过诱导效应，使H核的核外电子云密度↓，屏蔽效应↓，共振信号→低场。例如：

第89页，课件共107页，创作于2023年2月(2)磁各向异性效应：

A.双键碳上的质子

烯烃双键碳上的质子位于π键环流电子产生的感生磁场与外加磁场方向一致的区域（称为去屏蔽区），去屏蔽效应的结果，使烯烃双键碳上的质子的共振信号移第90页，课件共107页，创作于2023年2月向稍低的磁场区，其δ=4.5～5.7。

同理，羰基碳上的H质子与烯烃双键碳上的H质子相似，也是处于去屏蔽区，存在去屏蔽效应，但因氧原子电负性的影响较大，所以，羰基碳上的H质子的共振信号出现在更低的磁场区，其δ=9.4～10。

第91页，课件共107页，创作于2023年2月B.三键碳上的质子：

碳碳三键是直线构型，π电子云围绕碳碳σ键呈筒型分布，形成环电流，它所产生的感应磁场与外加磁场方向相反，故三键上的H质子处于屏蔽区，屏蔽效应较强，使三键上H质子的共振信号移向较高的磁场区，其δ=2～3。第92页，课件共107页，创作于2023年2月

小结：

第93页，课件共107页，创作于2023年2月特征质子的化学位移值102345678910111213C3CHC2CH2C-CH3环烷烃0.2—1.5CH2ArCH2NR2CH2SCCHCH2C=OCH2=CH-CH31.7—3CH2FCH2Cl

CH2BrCH2ICH2OCH2NO22—4.70.5(1)—5.56—8.510.5—12CHCl3(7.27)4.6—5.99—10OHNH2NHCR2=CH-RRCOOHRCHO常用溶剂的质子的化学位移值D第94页，课件共107页，创作于2023年2月四、决定质子数目的方法吸收峰的峰面积，可用自动积分仪对峰面积进行自动积分，画出一个阶梯式的积分曲线。

峰面积的大小与质子数目成正比。

峰面积高度之比=质子个数之比。

五、共振吸收峰（信号）的数目第95页，课件共107页，创作于2023年2月

一个化合物究竟有几组吸收峰，取决于分子中H核的化学环境。

有几种不同类型的H核，就有几组吸收峰。

例如：

低分辨率谱图

六、自旋偶合与自旋裂分在高分辨率核磁共振谱仪测定CH3CH2―I或CH3CH2OH时CH3―和―CH2―的共振吸收峰都不是单峰，第96页，课件共107页，创作于2023年2月而是多重峰。

产生的原因：

相邻的磁不等性H核自旋相互作用（即干扰）的结果。这种原子核之间的相互作用，叫做自旋偶合。由自旋偶合引起的谱线增多的现象，叫做自旋裂分。偶合表示核的相互作用，裂分表示谱线增多的现象。现以CH3CH2―I为例，讨论自旋偶合与自旋裂分作用：

第97页，课件共107页，创作于2023年2月首先，分析―CH3上的氢（以Ha表示）：

它的邻近―CH2―上有两个H核（以Hb表示），Hb对Ha的影响可表示如下：

∵H核的自旋量子数I

=1/2，在磁场中可以有两种取向，即：

+1/2（以↑表示）和－1/2（以↓表示）

这样，Hb的自旋取向的排布方式就有以下几种情况：第98页，课件共107页，创作于2023年2月

同理，也可画出Ha对Hb的影响。H01/2

+

1/2

=

11/2

+

(-1/2)

=

0(-1/2)

+

1/2

=

0(-1/2)

+

(-1/2)

=

-1其方向与外加磁场方向

一致，相当于H0在Ha周围增加了两个小磁场。这样，发生共振吸收所提供的外加磁场要H0，共振信号将在H0处出现。相当于增加两个方向相反的小磁场，它们对

的影响相互抵消，HaH0处出现。共振信号仍在其方向与外加磁