《有机化学》课程教学课件（PPT讲稿）第七章 有机化合物的波谱分析 7.3 核磁共振

(三)核磁共振 (1)HNMR的基本原理 (2)HNMR的化学位移 (3)HNMR的自旋偶合与自旋裂分 (4)积分曲线与质子的数且 5)HNMR的谱图解析 (6)CNMR谱简介(自学)

(三) 核磁共振 (1) 1H-NMR的基本原理 (2) 1H-NMR的化学位移 (3) 1H-NMR的自旋偶合与自旋裂分 (4) 积分曲线与质子的数目 (5) 1H-NMR的谱图解析 (6) 13C-NMR谱简介(自学)

(三)核磁共振 (Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy) NMR是由磁性核受幅射而发生跃迁所形成的吸收光谱 研究最多、应用最广的是lH核的NMR,可用PMR或lH NMR表示 NMR给出的信息高P162图77): √①化学位移:各种结构的H、13C有不同的化学位移, 对结构敏感。(有点像IR中的特征吸收) ②磁性核附近的取代情况及空间排列:通过偶合常数J 和自旋一自旋裂分来判断。(ⅠR谱中没有) 核磁共振谱中的每一个峰都有归属! √③峰面积(积分高度): a.用于结构分析:各种化学环境相同的核(IH)的个数: b.用于成分分析:由特征峰定量

NMR是由磁性核受幅射而发生跃迁所形成的吸收光谱。 研究最多、应用最广的是1H核的NMR，可用PMR或1H NMR表示。 NMR给出的信息(高P162图7-7)： √ ①化学位移：各种结构的1H、 13C有不同的化学位移， 对结构敏感。（有点像IR中的特征吸收） √ ②磁性核附近的取代情况及空间排列：通过偶合常数J 和自旋－自旋裂分来判断。（IR谱中没有） 核磁共振谱中的每一个峰都有归属！ √③峰面积（积分高度）： a. 用于结构分析：各种化学环境相同的核（1H）的个数； b. 用于成分分析：由特征峰定量。 (三) 核磁共振 (Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy)

(1)HNMR的基本原理 (甲)原子核的自旋 (乙)核磁共振的条件 (丙)核磁共振仪

(1) 1H-NMR的基本原理 (甲) 原子核的自旋 (乙) 核磁共振的条件 (丙) 核磁共振仪

(甲)原子核的自旋 lH核带一个正电荷,它可以像电子那样 自旋而产生磁矩(就像极小的磁铁) 在外加磁场(H)中,质子自旋所产生的磁矩有两种取向: 与H同向或反向,对应于或两个自旋态。 =-2 与HQ反向,m2 高能级 产生能级差 与H同向,m=+ 低能级 m三 2

(甲) 原子核的自旋 1H核带一个正电荷，它可以像电子那样 自旋而产生磁矩（就像极小的磁铁）。 + 在外加磁场（HO）中，质子自旋所产生的磁矩有两种取向： 与HO同向或反向，对应于或两个自旋态。 1 2 m=- m=+ 1 H 2 0 N N 产生能级差 与H0同向，m=+ 低能级 1 2 与H0反向， 高能级 1 2 m=-

IH核自旋能级分裂及其与H的强弱有关 E △E m三 2 0 0

1H核自旋能级分裂及其与H0的强弱有关： DE 1 2 m=- m=+ 1 2 E H0 0

(乙)核磁共振的条件 根据量子化学,有: △E=y一H。 2丌 Y磁旋比;h——普朗克常数;H6——外加磁场强度 如果用一个处于射频范围的电磁波照射处于H中的H, 当电磁波的频率v恰好满足 △E=hv 时,处于低能级态的ⅥH就会吸收电磁波的能量,跃迁到 高能级态,发生核磁共振

(乙) 核磁共振的条件 根据量子化学，有： E＝ 2p g H h o 1 γ——磁旋比；h ——普朗克常数；H0 ——外加磁场强度。 如果用一个处于射频范围的电磁波照射处于H0中的1H， 当电磁波的频率ν射恰好满足 DE＝hν ——② 时，处于低能级态的1H就会吸收电磁波的能量，跃迁到 高能级态，发生核磁共振

发生核磁共振时,必须满足下式: 2丌 )式称为核磁共振基本关系式。 可见,固定H,改变V或固定ˇ’改变H 都可满足③式,发生核磁共振。 但为了便于操作,通常采用后一种方法

发生核磁共振时，必须满足下式： ③式称为核磁共振基本关系式。 可见，固定H0，改变ν射或固定ν射，改变H0 都可满足③式，发生核磁共振。 但为了便于操作，通常采用后一种方法。 2p g n= Ho 3

(丙)核磁共振仪 a.连续波核磁共振仪 根据,连续改变v或H,使观测核一一被激发 (高P16图7-5) 扫频:固定H,改变v; 扫场:固定vF,改变H(操作更为方便)。 连续波仪器的缺点是工作效率低,因而有被PFT仪器取 代的趋势。 Bb.脉冲付里叶变换(PFT)核磁共振谱仪 采用射频脉冲激发在一定范围内所有的欲观测的核,通 过付里叶变换得到NMR谱图。 PFT大大提高了仪器的工作效率

(丙) 核磁共振仪 a. 连续波核磁共振仪 根据，连续改变νRF或H0，使观测核一一被激发。 扫频：固定H0，改变νRF； √扫场：固定νRF，改变H0（操作更为方便）。 连续波仪器的缺点是工作效率低，因而有被PFT仪器取 代的趋势。 B b. 脉冲付里叶变换（PFT）核磁共振谱仪 采用射频脉冲激发在一定范围内所有的欲观测的核，通 过付里叶变换得到NMR谱图。 PFT大大提高了仪器的工作效率。 (高P161图7-5)

(2)H-NMR的化学位移 什么是化学位移? (甲)化学位移的来源 (乙)化学位移的表示方法 (丙)影响化学位移的因素 电负性各向异性效应氢键

(2) 1H-NMR的化学位移 什么是化学位移？ (甲) 化学位移的来源 (乙) 化学位移的表示方法 (丙) 影响化学位移的因素 电负性 各向异性效应 氢键

(2)HNMR的化学位移 化学位移( Chemical shif)由于化学环境不同 所引起的NMR信号位置的变化。 化学位移常用δ表示。 例如:乙酸苄酯的NMR谱图。 其分子中共有三种不同化学环境的氢核,会 在NMR谱图中出现三个峰

(2) 1H-NMR的化学位移 化学位移(Chemical shift) ——由于化学环境不同 所引起的NMR信号位置的变化。 化学位移常用δ表示。 例如： 乙酸苄酯的NMR谱图。 其分子中共有三种不同化学环境的氢核，会 在NMR谱图中出现三个峰