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文檔簡介

1、二、基本原理核磁共振主要由核的自旋運動所引起。核磁共振氫譜(PMR或1HNMR)核磁共振技術(shù)是20世紀50年代中期開始應(yīng)用于有機化學(xué)領(lǐng)域,并不斷發(fā)展成為有機物結(jié)構(gòu)分析的最有用的工具之一。它可以解決有機領(lǐng)域中的以下問題:(1)結(jié)構(gòu)測定或確定,一定條件下可測定構(gòu)型和構(gòu)象;(2)化合物的純度檢查;(3)混合物分析,主要信號不重疊時,可測定混合物中各組分的比例;(4)質(zhì)子交換、單鍵旋轉(zhuǎn)、環(huán)的轉(zhuǎn)化等化學(xué)變化速度的測定及動力學(xué)研究。NMR的優(yōu)點是:能分析物質(zhì)分子的空間構(gòu)型;測定時不破壞樣品;信息精密準確.NMR通常與IR并用,與MS、UV及化學(xué)分析方法等配合解決有機物的結(jié)構(gòu)問題,還廣泛應(yīng)用于生化、醫(yī)學(xué)、石

2、油、物理化學(xué)等方面的分析鑒定及對微觀結(jié)構(gòu)的研究。一、基本概念核磁共振(簡稱為NMR)是指處于外磁場中的物質(zhì)原子核系統(tǒng)受到相應(yīng)頻率(兆赫數(shù)量級的射頻)的電磁波作用時,在其磁能級之間發(fā)生的共振躍遷現(xiàn)象.檢測電磁波被吸收的情況就可以得到核磁共振波譜。因此,就本質(zhì)而言,核磁共振波譜是物質(zhì)與電磁波相互作用而產(chǎn)生的,屬于吸收光譜(波譜)范疇.根據(jù)核磁共振波譜圖上共振峰的位置、強度和精細結(jié)構(gòu)可以研究分子結(jié)構(gòu)。發(fā)展歷史1946年美國斯坦福大學(xué)的F。Bloch和哈佛大學(xué)E。M。Purcell領(lǐng)導(dǎo)的兩個研究組首次獨立觀察到核磁共振信號,由于該重要的科學(xué)發(fā)現(xiàn),他們兩人共同榮獲1952年諾貝爾物理獎。NMR發(fā)展最初階

3、段的應(yīng)用局限于物理學(xué)領(lǐng)域,主要用于測定原子核的磁矩等物理常數(shù)。1950年前后W.GProctor等發(fā)現(xiàn)處在不同化學(xué)環(huán)境的同種原子核有不同的共振頻率,即化學(xué)位移。接著又發(fā)現(xiàn)因相鄰自旋核而引起的多重譜線,即自旋一自旋耦合,這一切開拓了NMR在化學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用和發(fā)展.20世紀60年代,計算機技術(shù)的發(fā)展使脈沖傅里葉變換核磁共振方法和譜儀得以實現(xiàn)和推廣,引起了該領(lǐng)域的革命性進步。隨著NMR和計算機的理論與技術(shù)不斷發(fā)展并日趨成熟,NMR無論在廣度和深度方面均出現(xiàn)了新的飛躍性進展,具體表現(xiàn)在以下幾方面:1)儀器向更高的磁場發(fā)展,以獲得更高的靈敏度和分辨率,現(xiàn)己有300、400、500、600MHz,甚至10

4、00MHz的超導(dǎo)NMR譜儀;2)利用各種新的脈沖系列,發(fā)展了NMR的理論和技術(shù),在應(yīng)用方面作了重要的開拓;3)提出并實現(xiàn)了二維核磁共振譜以及三維和多維核磁譜、多量子躍遷等NMR測定新技術(shù),在歸屬復(fù)雜分子的譜線方面非常有用。瑞士核磁共振譜學(xué)家RoR.Ernst因在這方面所作出的貢獻,而獲得1991年諾貝爾化學(xué)獎;4)固體高分辨NMR技術(shù)、HPLC-NMR聯(lián)用技術(shù)、碳、氫以外核的研究等多種測定技術(shù)的實現(xiàn)大大擴展了NMR的應(yīng)用范圍;5)核磁共振成象技術(shù)等新的分支學(xué)科出現(xiàn),可無損測定和觀察物體以及生物活體內(nèi)非均勻體系的圖象,在許多領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用,也成為當(dāng)今醫(yī)學(xué)診斷的重要手段。1核的自旋與磁性不同原子核

5、的自旋運動情況不同。原子核自旋時產(chǎn)生自旋角動量P,用核的自旋量子數(shù)I表示。自旋量子數(shù)與原子的質(zhì)量和原子序數(shù)之間有一定的關(guān)系,大致分為三種情況。分類質(zhì)量數(shù)原子序數(shù)自旋量子數(shù)INMR信號示例I偶數(shù)偶數(shù)0無12C,II偶數(shù)奇數(shù)整數(shù)1,2,3。有2H,14Nm奇數(shù)偶數(shù)或奇數(shù)半整數(shù)12,3/2,5/2.有1H,13C,15N實驗證明:原子核作為帶電荷的質(zhì)點,自旋時可以產(chǎn)生磁矩,但并非所有的原子核自旋都產(chǎn)生磁矩。只有那些原子序數(shù)或質(zhì)量數(shù)為奇數(shù)的原子核,自旋時才具有磁矩,才能產(chǎn)生核磁共振信號。如1H,13C,15N,17O,19F,29Si,31P等。1=0的原子核可看成是一種非自旋的球體;1=1/2的核可

6、看作是一種電荷分布均勻的自旋球體;I大于1/2的核可看作是一種電荷分布不均勻的自旋橢圓體。有機物中的主要元素為C、H、N、O等,1H,13C為磁性核而1H的天然豐度較大(99。985%),磁性較強,易于觀察到比較滿意的核磁共振信號,因而用途最廣。13C豐度較低,只有12C的1。1,靈敏度只有1H的1。59%.但現(xiàn)代技術(shù)使碳譜13C-NMR在有機結(jié)構(gòu)分析中起著重要作用。2核磁共振現(xiàn)象原子核是帶正電荷的粒子,能自旋的核有循環(huán)電流,產(chǎn)生磁場,形成磁矩。核磁矩用卩表示,卩與自旋角動量有以下關(guān)系:ChFF11=YP=Y亍I=YhIY:磁旋比或旋磁比,是自旋核的磁矩和角動量之比是各種核的特征常數(shù);h:是普

7、朗克常數(shù).當(dāng)磁核處于無外加磁場時,磁核在空間的分布是無序的,自旋磁核的取向是混亂的。但當(dāng)把磁核置于外磁場H0中時,磁矩矢量沿外磁場的軸向只能有一些特別值,不能任意取向。按空間量子化規(guī)則,自旋量子數(shù)為I的核,在外磁場中有2I+1個取向,取向數(shù)目用磁量子數(shù)m來表示,m=I,I+1,.I1,I或m=I,I1,I2,.oI。對1H核,I=1/2,m=+1/2,1/2m=+1/2,相當(dāng)于核的磁矩與外磁場方向同向排列,能量較低,E1=-1H0m=-1/2,相當(dāng)于核的磁矩與外磁場方向逆向排列,能量較高,E2=1H0因此,1H核在外磁場中發(fā)生能級分裂,有兩種取向或能級,其能級差為:E=21H0。H0實際上,當(dāng)

8、自旋核處于磁場強度為H0的外磁場中時,除自旋外,還會繞H0運動,其運動情況與陀螺的運動十分相象,稱為進動或回旋。進動的角速度與外磁場強度H0成正比,比例常數(shù)為磁旋比Y,進動頻率用u0表示。Y3。=2nUo=TH。,=云Ho氫核的能量為:E=UH0COS:核磁矩與外磁場之間的夾角當(dāng)0=0時,E最小,即順向排列的磁核能量最低;0=1800時,E最大,即逆向排列的磁核能量最高.它們之間的能量差為AE。因此,一個磁核從低能態(tài)躍遷到高能態(tài),必須吸收AE的能量.當(dāng)用一定頻率的電磁波輻射處于外磁場中的氫核,輻射能量恰好等于自旋核兩種不同取向的能量差時,低能態(tài)的自旋核吸收電磁輻射能躍遷到高能態(tài)。這種現(xiàn)象稱為核

9、磁共振。核磁共振的基本方程為:u=u=u0=2-H0躍遷輻射02-0對1H核:H0=14092G時,u=60MHz;H0=23490G時,u=100MHzH0=46973G時,u=200MHz;H0=140920G時,u=600MHz對13C核:H0=14092G時,u=15。08MHz對19F核:H0=14092G時,u=66。6MHz即:一個特定的核在一定強度的外磁場中只有一種共振頻率,而不同的核在相同外磁場H0時其共振頻率不同。通常發(fā)生共振吸收有兩種方法:(1)掃場:一定頻率的電磁振蕩,改變H0;(2)掃頻:一定磁場強度,改變電磁振蕩頻率u。一般采用掃場法當(dāng)改變H0至一定值,剛好滿足共振

10、方程時,能量被吸收,產(chǎn)生電流,當(dāng)U輻射低場高場磁場掃描核磁共振譜在外磁場的作用下,1H傾向于與外磁場順向排列,所以,處于低能態(tài)的核數(shù)目比處于高能態(tài)的核數(shù)目多,但由于兩者之間的能量差很少,因此低能態(tài)的核只比高能態(tài)的核略多,只占微弱的優(yōu)勢.正是這種微弱過剩的低能態(tài)核吸收輻射能躍遷到高能級產(chǎn)生1HNMR訊號。如高能態(tài)核無法返回低能態(tài),那么,隨著躍遷的不斷進行,處于低能態(tài)的核數(shù)目與高能態(tài)的核數(shù)目相等,這時,PMR訊號逐漸減弱至消失,這種現(xiàn)象稱為飽和.但正常測試情況下,不會出現(xiàn)飽和現(xiàn)象.1H可以通過非輻射方式從高能態(tài)轉(zhuǎn)變成低能態(tài),這種過程稱為馳豫。馳豫的方式有兩種,處于高能態(tài)的核通過交替磁場將能量轉(zhuǎn)移給

11、周圍的分子,即體系往環(huán)境釋放能量,這個過程稱為自旋晶格馳豫,其速率為1/T,片為自旋晶格馳豫時間。自旋晶格馳豫降低了磁性核的總體能量,又稱為縱向馳豫。當(dāng)兩個處于一定距離內(nèi)、進動頻率相同而取向不同的核相互作用,交換能量,改變進動方向的過程稱為自旋一自旋馳豫,其速率表示為1/T2ot2稱自旋一自旋馳豫時間。自旋自旋馳豫未降低磁性核的總體能量,又稱為橫向馳豫。當(dāng)使用60MHz的儀器時,是否所有的1H核都在H0=14092G處產(chǎn)生吸收呢?實際上,核磁共振與1H核所處的化學(xué)環(huán)境有關(guān),化學(xué)環(huán)境不同的1H核將在不同的共振磁場下產(chǎn)生吸收峰,這種同樣核由于在分子中的化學(xué)環(huán)境不同而在不同共振磁場強度下顯示吸收峰,

12、稱為化學(xué)位移。3核磁共振儀與核磁共振譜目前使用的核磁共振儀有連續(xù)波(CN)和脈沖傅立葉變換(PFT)兩種形式。連續(xù)波核磁共振儀主要由磁鐵、射頻發(fā)生器、監(jiān)測器和放大器、記錄儀等組成。磁鐵有永久磁鐵、超導(dǎo)磁鐵頻率大的儀器,分辨率好、靈敏度高、圖譜簡單易于分析.核磁共振譜提供了三類非常有用的信息:化學(xué)位移、偶合常數(shù)和積分曲線。應(yīng)用這些信息,可以推測氫在分子中的位置?;瘜W(xué)位移(1)屏蔽效應(yīng)(Shieldingeffect)分子中的磁性核并不是完全裸露的,質(zhì)子被價電子所包圍.這些電子在外磁場中作循環(huán)流動,產(chǎn)生了一個感應(yīng)磁場。如果感應(yīng)磁場與外加磁場方向相反,則質(zhì)子實際感受到的磁場應(yīng)是外加磁場減去感應(yīng)磁場。

13、即H有效=H0H感應(yīng)=H0oH0=H0(1。).o:屏蔽常數(shù),電子的密度越大,屏蔽常數(shù)越大有效0感應(yīng)000這種核外電子對外加磁場的抵消作用稱屏蔽效應(yīng),也稱抗磁屏蔽效應(yīng)共振方程應(yīng)為:u=2-h2兀有效由于屏蔽效應(yīng),必須增加外界場強H0以滿足共振方程,獲得共振信號,故質(zhì)子的吸收峰向高場移動.若質(zhì)子所處的感應(yīng)磁場的方向與外磁場方向相同時,則質(zhì)子所感受到的有效磁場H0與H感應(yīng)的加和,所以要降低外加場強以抵消感應(yīng)磁場的作用,滿足共振方程獲得核磁信號.這種核外電子對外磁場的追加(補償)作用稱去屏蔽效應(yīng)。去屏蔽效應(yīng)使吸收峰位置向低場位移。HCH0屏蔽作用去屏蔽作用(deshieldingeffect)由此可

14、見,屏蔽使吸收峰位置移向高場,而去屏蔽使吸收峰移向低場。這種由電子的屏蔽和去屏蔽引起的核磁共振吸收位置的移動叫做化學(xué)位移。因此,一個質(zhì)子的化學(xué)位移是由質(zhì)子的電子環(huán)境所決定的在一個分子中,不同環(huán)境的質(zhì)子有不同的化學(xué)位移,環(huán)境相同的質(zhì)子有相同的化學(xué)位移。(2)化學(xué)位移的表示法不同氫核的共振磁場差別很小,一般為幾個到幾百個Hz,與H0相比,是H0的百萬分之幾(ppm),很難測定其精確值。因此,采用相對數(shù)值表示法。即選用一個標(biāo)準物質(zhì),以該物質(zhì)的共振吸收峰的位置為原點其它吸收峰的位置根據(jù)吸收峰與原點的距離來確定.最常用的標(biāo)準物質(zhì)是四甲基硅烷(CH3)4Si,簡稱TMS。TMS分子高度對稱,氫數(shù)目多且都處

15、于相同的化學(xué)環(huán)境中,只有一個尖銳的吸收峰。而且,TMS的屏蔽效應(yīng)很高,共振吸收在高場出現(xiàn),一般有機物的質(zhì)子吸收不發(fā)生在該區(qū)域,而在它的低場?;瘜W(xué)位移依賴于磁場,磁場越大,位移也越大.為了在表示化學(xué)位移時其數(shù)值不受測量條件的影響,化學(xué)位移用相對值表示化學(xué)位移規(guī)定為:U樣品_UTMSU儀器u(Hz)u儀器(MHz)X106多數(shù)有機物的信號發(fā)生在01Oppm之間。TMS的信號在最右端的高場,其它有機物的核磁信號在其左邊的低場。3)影響化學(xué)位移的因素化學(xué)位移取決于核外電子云密度,因此,凡是能引起核外電子云密度改變的因素都能影響值.電負性:電負性大的原子或基團(吸電子基)降低了氫核周圍的電子云密度,屏蔽

16、效應(yīng)降低,化學(xué)位移向低場移動,值增大;給電子基團增加了氫核周圍的電子云密度,屏蔽效應(yīng)增大,化學(xué)位移移向高場,值降低。如:CH3XX:FOHClBrIH電負性:4。03。53。12。82.5(ppm):4。263。403。052.682.16又如:CH3ClCH2Cl2CHCl3(ppm):3。055.307。27再如CH3BrCH3CH2BrCH3CH2CH2Br(ppm):2.681.651.04各向異性效應(yīng)(anisotropy):2.10.23當(dāng)分子中某些基團的電子云排布不呈球形對稱時,它對鄰近的氫核產(chǎn)生一個各向異性的磁場,從而使某些空間位置的氫核受屏蔽,而另一些空間位置的氫核去屏蔽.這

17、一現(xiàn)象稱各向異性效應(yīng)。如下列分子的值不能用電負性來解釋,其大小與分子的空間構(gòu)型有關(guān)。CH3CH3CH2=CH2CH=CHC6H5-HRCHO332265(ppm):0。965。252。807。267。810.8原因:在含雙鍵或三鍵的體系中,在外磁場作用下,其環(huán)電流有一定的取向,因此產(chǎn)生的感應(yīng)磁場對鄰區(qū)的外磁場起著增強或減弱的作用,這種屏蔽作用的方向性,稱為磁各向異性效應(yīng)。1H0去屏蔽區(qū)屏蔽區(qū)在外磁場作用時,乙烯雙鍵上的n電子環(huán)流產(chǎn)生一個感應(yīng)磁場以對抗外加磁場,感應(yīng)磁場在雙鍵及雙鍵平面的上下方與外磁場方向相反,該區(qū)域稱屏蔽區(qū),用(+)表示,處于屏蔽區(qū)的質(zhì)子峰移向高場,5值變小.由于磁力線的閉合性

18、,在雙鍵周圍側(cè)面,感應(yīng)磁場的方向與外磁場方向一致,該區(qū)稱去屏蔽區(qū),用()表示。處于去屏蔽區(qū)質(zhì)子峰移向低場,5值較大。乙烯分子中的氫處于去屏蔽區(qū),因此其吸收峰移向低場。ch3位于苯環(huán)上方的屏蔽區(qū)氫鍵效應(yīng)的影響氫鍵的生成使質(zhì)子周圍的電子云密度降低,產(chǎn)生強的去屏蔽作用,吸收峰移向低場,5值增大。如:a卜1205C=OICH3范德華效應(yīng)當(dāng)兩原子非??拷鼤r,持負電荷的電子云互相排斥,使質(zhì)子周圍的電子云密度減少,從而降低了對質(zhì)子的屏蔽,使信號向低場位移,5值增大。355088392溶劑效應(yīng)由于各種溶劑對質(zhì)子的影響不同,使化學(xué)位移值發(fā)生變化。因此,在報道NMR數(shù)據(jù)或與文獻值進行比較時必須注意所用的溶劑。(4

19、)峰面積與氫原子數(shù)目在NMR譜中,不同環(huán)境下的質(zhì)子具有不同的化學(xué)位移值-化學(xué)不等價質(zhì)子,相同環(huán)境下的質(zhì)子具有相同的化學(xué)位移值化學(xué)等價質(zhì)子。譜圖的另一特征是吸收峰的面積與質(zhì)子的數(shù)目成正比.等價質(zhì)子的數(shù)目越多,吸收峰的面積越大。面積的計算方法通常采用積分曲線高度法。自動積分儀對峰面積進行自動積分,得出的數(shù)值用階梯式的積分曲線高度表示出來.將每一個階梯的高度進行測量,各個階梯高度的比值即為各吸收峰的氫原子數(shù)目之比,再根據(jù)氫原子總數(shù)計算各個吸收峰的氫原子數(shù)目。即:高度比=峰面積比=不同類質(zhì)子數(shù)比,積分高度和=分子中質(zhì)子總數(shù)。自旋偶合和自旋裂分(Spinspincouplingandspin-spins

20、litting)使用低分辨率的核磁共振儀時各類化學(xué)環(huán)境等同的質(zhì)子只形成一個個單峰,當(dāng)使用高分辨率的核磁共振儀時,則發(fā)現(xiàn)吸收峰分裂成多重峰。譜線的這種精細結(jié)構(gòu)是由于鄰近質(zhì)子的相互作用引起了能級的裂分而產(chǎn)生的。這種由于鄰核的自旋而產(chǎn)生的相互干擾作用稱自旋自旋偶合,由自旋偶合引起的譜線增多的現(xiàn)象稱自旋自旋裂分。1、產(chǎn)生的原因:在外磁場作用下,質(zhì)子自旋產(chǎn)生一個小小的磁矩,通過成鍵價電子的傳遞,對鄰近的質(zhì)子產(chǎn)生影響。質(zhì)子自旋有兩種取向,如其取向與外磁場方向相同(順向排列),則其鄰質(zhì)子所受到的總磁場強度為H0+H,掃描時,當(dāng)外磁場強度比H0略小時,即發(fā)生能級躍遷;而其取向與外磁場方向逆向排列的質(zhì)子則使其鄰

21、質(zhì)子所受到的總磁場強度為H0H,掃描時,當(dāng)外磁場強度比H0略大時,才發(fā)生能級躍遷。因此,當(dāng)發(fā)生核磁共振時,一個質(zhì)子發(fā)出的信號就被鄰近的自旋質(zhì)子分裂成兩個,即自旋裂分。鄰近質(zhì)子數(shù)目越多,則分裂峰的數(shù)目越多。如:被一個、兩個質(zhì)子裂分H=H0+HH=H0-HH0H=H0+2H|丨H珥“:1H=H0-2H如:CH3CH2Br,CH3有三個氫,自旋組合有四種方式,使鄰近的CH2分裂成四重峰,強度為1:3:3:1,CH2有兩個氫,自旋組合有三種方式,使鄰近的CH3分裂成三重峰,強度為1:2:1。裂分后峰的總面積=裂分前的峰面積。裂分峰間的距離稱偶合常數(shù)J。2、裂分規(guī)律:如自旋偶合的鄰近氫原子相同,則裂分峰

22、的數(shù)目為(n+1)如自旋偶合的鄰近氫原子不同,貝懐分峰的數(shù)目為+1)+1)+1).,。如:Cl2CH-CH2-CHBr2,(1+1)(1+1)=4,四重峰裂分強度:在(n+1)情況下,裂分峰的強度之比恰好等于二項式(a+b)n的展開式中的各項的系數(shù)和。(1+1)(1+1)情況下,四重峰相等。(n+1)(n+1)(n+1).情況下,各峰常不易分辯。裂分峰的形狀:在(n+1)情況下(一級譜圖),每組峰的中心可作為每組化學(xué)位移的位置。理論上,裂分峰的形狀是對稱的,不對稱的譜線是彼此靠著的,即兩邊低,中間高,高的靠著高的。如發(fā)現(xiàn)兩組的峰線不是彼此靠著,而是彼此對著,那么,很可能這兩組的質(zhì)子沒有偶合。3

23、、自旋偶合的條件和限度:(1)質(zhì)子必須是不等性的。偶合作用通常發(fā)生在鄰位碳上,隨著距離的增大自旋間的作用很快消失,兩個質(zhì)子間少于或等于三個單鍵(中間插入雙鍵或叁鍵可以發(fā)生遠程偶合).相隔四個單鍵可視為零。偶合作用通過成鍵電子傳遞,通過重鍵的偶合作用比單鍵大。如果是活性氫,如一OH,COOH,CHO等,通常情況下只出現(xiàn)單峰,可看作無偶合。3、等性與不等性質(zhì)子分子中兩個相同的原子處于相同的化學(xué)環(huán)境稱為化學(xué)等價。分子中兩個核(質(zhì)子),具有嚴格相同的化學(xué)位移值,則稱它們是化學(xué)位移等價。一組化學(xué)等價的核,如對組外任何其它核的偶合常數(shù)彼此之間也都相同,那末這組核就稱為磁等價核.從一級NMR譜圖上可直接得到

24、值和J值。同類型的值相同,這些質(zhì)子稱化學(xué)等價質(zhì)子(化學(xué)環(huán)境相同)。化學(xué)等價的質(zhì)子其化學(xué)位移必然相同,但化學(xué)位移相同的質(zhì)子,則不一定是化學(xué)等價的。若值相同,且對其它任何核都具有相同的J的質(zhì)子稱磁等價質(zhì)子。磁等價質(zhì)子必定是化學(xué)等價的,而化學(xué)等價的質(zhì)子不一定是磁等價的.如:Ha、Hb/F1F2JHaF1JHbF1JHbF2JHaF2產(chǎn)生磁不等價的原因:單鍵旋轉(zhuǎn)受阻時產(chǎn)生磁不等價質(zhì)子:如低溫下的環(huán)己烷.通過對稱軸的旋轉(zhuǎn)能夠互換的質(zhì)子稱為等位質(zhì)子。單鍵帶有雙鍵性質(zhì)時產(chǎn)生磁不等價質(zhì)子:如酰胺RCONH2。與手性碳原子相連的同碳質(zhì)子是不等價質(zhì)子。如CCH2。雙鍵上的同碳質(zhì)子:ch2=chr4、偶合常數(shù):自旋

25、偶合的量度稱自旋的偶合常數(shù)JoJ的大小表示偶合作用的強弱,偶合常數(shù)不隨外磁場的改變而改變Jab表示質(zhì)子a被質(zhì)子b裂分,J同表示同碳質(zhì)子偶合。超過三個碳的偶合稱遠程偶合。J的單位是Hz和周/秒,用CPS表示?;ハ嗯己系膬山M質(zhì)子,其J值相同如:CH3CH2Br,Jab=Jba.三、特征質(zhì)子的化學(xué)位移與譜圖解析滿足(n+1)規(guī)律的稱為一級譜圖,一級譜圖滿足兩個條件:一:兩組質(zhì)子的值之差A(yù)u至少是J的六倍以上u/J26。二:一組質(zhì)子中的各質(zhì)子必須是化學(xué)等價和磁等價。在一級氫譜中,偶合裂分的規(guī)律可以歸納為:*1自旋裂分的峰數(shù)目符合(n+1)規(guī)律。2自旋裂分的峰高度比與二項展開式的各項系數(shù)比一致.*3Ja

26、b=Jba*4偶合常數(shù)不隨外磁場強度的改變而改變。根據(jù)NMR譜圖正確地推導(dǎo)化合物的結(jié)構(gòu),通常有以下步驟:標(biāo)識雜質(zhì)峰:如溶劑峰、旋轉(zhuǎn)邊峰、13C同位素峰。根據(jù)積分曲線計算各組峰的相應(yīng)質(zhì)子數(shù).根據(jù)值確定它們的歸屬。根據(jù)J和峰形確定基團之間的相互關(guān)系。采用重水交換法識別活潑氫.綜合各種分析,推斷化合物的結(jié)構(gòu)。對于高級譜圖難以直接剖析,通常采用合理的方法簡化譜圖,常用的方法有:增大磁場強度;雙照射(去偶)法;NOE(NuclearOverhauserEffect)效應(yīng)(對相鄰兩個核的其中之一進行雙照射,則另一個核的信號加強);采用位移試劑,使化合物中的各種質(zhì)子的化學(xué)位移產(chǎn)生不同程度的變化,使重疊的譜圖

27、展開,易于分辯和剖析位移試劑是有順磁性的金屬絡(luò)合物,常用鑭系元素銪Eu和錯Pr的絡(luò)合物。特征質(zhì)子的化學(xué)位移:質(zhì)子類型化學(xué)位移質(zhì)子類型化學(xué)位移RCH30.9RCH2Br3.54R2CH21。3rch2i3。24R3CH1。5ROH0。55.5環(huán)丙烷0。2ArOH4.57.7=CH24.55。9C=COH10.516,1519(分子內(nèi)締合)r2c=chr5.3rch2oh3。44c=c-ch31.7ROCH33.54-C=CH1.73.5RCHO910Ar-C-H2.23chr2cooh1012ArH68.5H-C-COOR22。2rch2f44.5RCOO-CH33。74RCH2Cl34rnh20.55(不尖銳,常呈饅頭狀)寰常用試刑找余緯的化學(xué)位移以四甲皐也:(TMS為參比1和裂分數(shù)殘留質(zhì)于1SCNMR化學(xué)位篠化學(xué)蝕樓1.955117.71-31十2.05S2O6.029.81,7:甲華亞楓-爲(wèi)2.5G53057二椅六環(huán)-屯3.5567.4爭傅-込:詰4.S449-07.魚水-業(yè)4衛(wèi)1硝城屮址心4,29557.37二#甲烷-山5.35357.2()1123,53三氯甲烷-叫7,2R177.U38.70.7.20.7.58澎車峰149.9,135.5TL23.53h3

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