第十一章核磁共振谱.ppt

1、第十二章 醛和酮 核磁共振谱,12.6 核磁共振谱 (NMR),核磁共振谱 是由具有磁矩的原子核，受辐射而发生跃迁所形成的吸收光谱。 质子磁共振谱 (PMR) 氢原子核 (即质子 1H )的 核磁共振谱。,1、核磁共振的基本原理,质子是带正电荷，它的自旋可产生磁矩。 在磁场中，质子自旋产生的磁矩有两种取向：与外加磁场方向一致或相反,质子磁矩的两种取向相当于两个能级 反磁取向能量高，顺磁取向能量低 这两种取向的能级差与外加磁场强度成正比：,r磁旋比，质子2.6750；hPlanck常数：H外加磁场强度,若外界供给一定频率的电磁波，其能量E辐恰好等于氢核两个能级之差E时 ，处于低能级的质子就可吸收

2、电磁波的能量，跃迁到高能级核磁共振,两种操作方式： (1) 扫频固定磁强，改变电磁波辐射频率 (2) 扫场固定辐射频率，改变磁场强度,核磁共振仪：,2、屏蔽效应和化学位移 屏蔽效应： 质子被电子包围着，电子在外加磁场的作用下产生一个感应磁场。 一般，感应磁场H感存在使质子实际感受到的磁场强度H实比外加磁场强度小，这种效应叫做屏蔽效应。 所以要发生共振必须： H扫=H实+ H感,质子周围电子云密度 感应磁强 H感 屏蔽效应 发生共振吸收的磁场强度 H扫,由于不同化学环境的质子受到的屏蔽效应不同， 因此它们发生核磁共振所需的外磁场强度也不同。, 在核磁共振谱上就出现不同位置的吸收峰。,例如：1,2

3、,2-三氯丙烷,吸收信号的数目表示分子中所含质子的类型数，同时吸收峰的相对强度与同一类质子的数目相对应。,磁场强度,电子云密度小,电子云密度大,磁场强度,例如：乙醇,电子云密度大,三种类型的质子，峰面积比即质子的数目比为123,化学位移表示不同环境的质子在不同磁场强度共振吸收的位置的量。 化学位移的表示方法 以四甲基硅烷(CH3)4Si (TMS) 为标准物 样品的相对化学位移为：,化学位移：,TMS,吸收强度,磁场强度,0,屏蔽越大 磁强越大 值越小,同一类基团相连的质子具有大致相同的值：,影响化学位移的因素： 1、诱导效应 诱导效应 电子云密度 屏蔽效应 H感 发生共振所需磁场强度 ,3、

4、氢键的影响 氢键的形成削弱了氢键质子的屏蔽， 共振吸收 移向低场。,2、各向异性,3、自旋偶合和自旋裂分：,裂分同一类质子吸收峰增多的现象 自旋偶合邻近原子核之间的相互干扰 自旋裂分因自旋偶合而引起的谱线增多,a对b的干扰：a质子自旋产生的磁场有两种取向：一种与外加磁场一致，另一种与外加磁场相反。 一致，使b的外加磁场增强，共振出现在较低场 相反，使b的外加磁场减弱，共振出现在较高场,二重峰,b对a 的干扰：b质子有两个,当它们两个质子自旋方向 相同,且磁矩方向与外加磁场方向一致(),增强了a 的磁场强度 相同,但磁矩方向与外加磁场方向相反(),削弱了a 的磁场强度 相反(或),对a 的磁场强

5、度无影响,三重峰,n+1规律当质子相邻碳上有n个同类质子时， 吸收峰裂分为n+1个。 注意： 1、自旋偶合只在两个相邻碳上的质子之间发生。 2、同种相邻氢不发生偶合。,峰面积 峰面积可用积分曲线表示： 积分曲线总高度与质子总数对应； 各种质子的积分曲线高度之比，即各个（组）峰面积之比，就是各种质子数之比。,分裂峰的相对强度 分裂的一组峰，其相对峰面积基本满足两项展开式的各项系数比。,1 一重峰 1 1 二重峰 1 2 1 三重峰 1 3 3 1 四重峰 1 4 6 4 1 五重峰,总之：在核磁共振谱中： 吸收峰的个数（组数）质子的类型 吸收峰的强度（面积）之比,质子所处的化学环境,各类质子的 相对数目,吸收峰的位置