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第十二章酮和醛核磁共振譜詳解演示文稿目前一頁\總數(shù)一百一十七頁\編于十七點優(yōu)選第十二章酮和醛核磁共振譜目前二頁\總數(shù)一百一十七頁\編于十七點也可用希臘字母表示靠近羰基的碳原子,其次為、、…...二、醛酮的命名脂肪族醛酮命名:以含有羰基的最長碳鏈為主鏈,支鏈作為取代基,主鏈中碳原子的編號從靠近羰基的一端開始(酮需要標明位次):目前三頁\總數(shù)一百一十七頁\編于十七點2.芳香醛、酮的命名,常將脂鏈作為主鏈,芳環(huán)為取代基:目前四頁\總數(shù)一百一十七頁\編于十七點1-戊烯-3-酮乙基乙烯基甲酮目前五頁\總數(shù)一百一十七頁\編于十七點4.二元酮命名時,兩個羰基的位置除可用數(shù)字標明外,也可用、、…表示它們的相對位置,表示兩個羰基相鄰,表示兩個羰基相隔一個碳原子:3.比較簡單的酮還常用羰基兩邊烴基的名稱來命名:目前六頁\總數(shù)一百一十七頁\編于十七點一、炔烴水合在汞鹽催化下,生成羰基化合物,除乙炔外,其他炔烴水合均生成酮:§12.2醛酮的制法目前七頁\總數(shù)一百一十七頁\編于十七點該反應也是一個芳環(huán)上的親電取代反應:二、傅-克酰基化反應芳烴在無水三氯化鋁催化下,與酰鹵或酸酐作用,生成芳酮:目前八頁\總數(shù)一百一十七頁\編于十七點酰基是間位定位基,甲基,甲氧基為鄰對位取代基。在AlCl3-Cu2Cl2催化劑下,芳烴與CO、HCl作用可在環(huán)上引入一個甲?;漠a物,叫伽特曼-科赫反應。芳烴與直鏈鹵烷發(fā)生烷基化反應,往往得到重排產物,但酰基化反應沒有重排現(xiàn)象:目前九頁\總數(shù)一百一十七頁\編于十七點氯甲基化反應伽特曼-科赫反應目前十頁\總數(shù)一百一十七頁\編于十七點補充1:完成下列轉換目前十一頁\總數(shù)一百一十七頁\編于十七點三、烯烴的臭氧化水解反應目前十二頁\總數(shù)一百一十七頁\編于十七點四、醇的氧化和脫氫

伯醇和仲醇氧化或脫氫反應,可分別生成醛、酮。目前十三頁\總數(shù)一百一十七頁\編于十七點以三氧化鉻和吡啶的絡合物為催化劑制醛產率高:(主要制酮):含有不飽和C=C雙鍵的醛氧化,需采取特殊催化劑,如:丙酮-異丙醇鋁(或叔丁醇鋁)或三氧化鉻-吡啶絡合物作氧化劑達到此目的。歐芬腦爾氧化法目前十四頁\總數(shù)一百一十七頁\編于十七點該反應得到的產品純度高,但為一吸熱反應,工業(yè)上常在脫氫的同時,通入一定量的空氣,使生成的氫與氧結合放出的熱量供脫氫反應。這種方法叫氧化脫氫法。醇在適當?shù)拇呋瘎l件下脫去一分子氫,生成醛酮。目前十五頁\總數(shù)一百一十七頁\編于十七點五、同碳二鹵化物水解生成相應的羰基化合物,該法主要制備芳香族醛酮(因為芳環(huán)側鏈上-容易被鹵化。)目前十六頁\總數(shù)一百一十七頁\編于十七點六、芳烴側鏈的氧化芳烴側鏈上的-活潑易被氧化.控制條件可生成相應的芳醛和芳酮(注意選擇適當?shù)拇呋瘎?。目前十七頁\總數(shù)一百一十七頁\編于十七點羰基合成的原料多采用雙鍵在鏈端的-烯烴,其產物以直鏈醛為主(直:支=4:1)。七、羰基合成烯烴與CO和H2在某些金屬的羰基化合物催化下,與110~200℃、10~20MPa下,發(fā)生反應,生成多一個碳原子的醛。目前十八頁\總數(shù)一百一十七頁\編于十七點

§12.3醛酮的物理性質1.性狀:室溫下,甲醛為氣體,12個碳原子以下的醛酮為液體,高級醛酮為固體。低級醛有刺鼻的氣味,中級醛(C8~C13)則有果香。2.沸點:低級醛酮的沸點比相對分子量相近的醇低。(分子間無氫鍵)。由于羰基是個極性基團,分子間偶極的靜電引力比較大,所以醛酮的沸點一般比相對分子量的非極性化合物(如烴類)高。3.溶解性:低級醛酮易溶于水,醛酮都能溶于水。丙酮能溶解很多有機化合物,是很好的有機溶劑。目前十九頁\總數(shù)一百一十七頁\編于十七點醛酮沸點與烷烴沸點的比較目前二十頁\總數(shù)一百一十七頁\編于十七點醛酮的紅外光譜乙醛的紅外光譜

羰基化合物在1680~1850cm-1處有一個強的羰基伸縮振動吸收峰。醛基C-H在2720cm-1處有尖銳的特征吸收峰。目前二十一頁\總數(shù)一百一十七頁\編于十七點羰基若與鄰近基團發(fā)生共軛,則吸收頻率降低:苯乙酮的紅外光譜目前二十二頁\總數(shù)一百一十七頁\編于十七點因π鍵的極化,使得O上帶部分負電荷,C上帶部分正電荷,O可以形成比較穩(wěn)定的O-,它較帶正電荷的C要穩(wěn)定得多,因此反應中心是羰基中C+;羰基易與親核試劑進行加成反應(親核加成反應)。此外,受羰基的影響,α-H較活潑,而發(fā)生一系列反應。親核加成反應和α-H的反應是醛、酮的兩類主要化學性質。親核加成反應

§12.4醛酮的化學性質目前二十三頁\總數(shù)一百一十七頁\編于十七點在堿性溶液中反應加速,在酸性溶液中反應變慢:-一、親核加成反應(C、N、O、Setc.)1.與HCN加成——α羥基腈注意:由于氰化氫劇毒,易揮發(fā)。通常由氰化鈉和無機酸與醛(酮)溶液反應。pH值約為8有利于反應。目前二十四頁\總數(shù)一百一十七頁\編于十七點反應歷程:反應活性:1.碳上電荷密度越低,越利于親核試劑的進攻;2.空間影響:羰基所連的基團越小越利于反應的進行;3.反應條件:需是醛或甲基酮,非甲基酮如芳酮不能與HCN反應。目前二十五頁\總數(shù)一百一十七頁\編于十七點羥基腈是一類很有用的有機合成中間體。氰基-CN能水解成羧基,能還原成氨基。目前二十六頁\總數(shù)一百一十七頁\編于十七點第二步包含:水解、酯化和脫水等反應。用丙酮為原料合成有機玻璃單體:α-甲基丙烯酸甲酯目前二十七頁\總數(shù)一百一十七頁\編于十七點產物α-羥基磺酸鹽為白色結晶,不溶于飽和的亞硫酸氫鈉溶液中,容易分離出來;與酸或堿共熱,又可得原來的醛、酮。故此反應可用以提純醛、酮。2.與飽和NaHSO3(40%)加成—-羥基磺酸鈉目前二十八頁\總數(shù)一百一十七頁\編于十七點1°反應范圍:醛、脂肪族甲基酮、八元環(huán)以下的脂環(huán)酮。2°反應的應用:a)鑒別化合物b)分離和提純醛、酮

c)用于制備羥基腈,避免使用揮發(fā)性的劇毒物HCN目前二十九頁\總數(shù)一百一十七頁\編于十七點3.與醇加成目前三十頁\總數(shù)一百一十七頁\編于十七點過程:A.半縮醛(酮)的生成:酸性目前三十一頁\總數(shù)一百一十七頁\編于十七點B.縮醛、縮酮的生成(酸催化下)平衡反應,K值要受結構、反應條件的影響醛較易形成縮醛,酮在一般條件下形成縮酮較困難;目前三十二頁\總數(shù)一百一十七頁\編于十七點縮醛、縮酮對堿穩(wěn)定,在稀酸溶液中易水解成原來的醛、酮。有機合成中可用來保護羰基或羥基。CH2=CHCHO2C2H5OH無水HClCH2=CHCHOC2H5OC2H5[O]CH2CHCHOC2H5OC2H5OHOHH+/ΔCH2CHCHOOHOH例1:目前三十三頁\總數(shù)一百一十七頁\編于十七點醛與二元醇反應生成環(huán)狀縮醛:如:制造合成纖維“維尼綸”:聚乙烯醇目前三十四頁\總數(shù)一百一十七頁\編于十七點常用1,2-或1,3-二元醇與生成環(huán)狀縮醛以保護羰基。酮也能與醇生成半縮酮或縮酮,但反應較為困難。而酮和1,2-或1,3-二元醇比較容易生成環(huán)狀縮酮:目前三十五頁\總數(shù)一百一十七頁\編于十七點例2:目前三十六頁\總數(shù)一百一十七頁\編于十七點例3:目前三十七頁\總數(shù)一百一十七頁\編于十七點利用其水解得醇反應,可以使許多鹵化物轉變?yōu)橐欢ǖ拇迹?.與格利雅試劑的加成——醇目前三十八頁\總數(shù)一百一十七頁\編于十七點目前三十九頁\總數(shù)一百一十七頁\編于十七點目前四十頁\總數(shù)一百一十七頁\編于十七點目前四十一頁\總數(shù)一百一十七頁\編于十七點同一種醇可由不同的格利雅試劑和不同的羰基化合物生成:目前四十二頁\總數(shù)一百一十七頁\編于十七點5.與氨的衍生物反應—肟,腙,2,4-二硝基苯腙,縮氨基脲等

與氨的衍生物,例如:羥胺(NH2OH),肼(NH2NH2),2,4-二硝基苯肼和氨基脲等反應.目前四十三頁\總數(shù)一百一十七頁\編于十七點醇胺1.H2N-Y的親核性不如C-,一般需加弱酸催化,增加羰基的親電性!2.最好用弱酸,用強酸或過量酸,易與H2N-Y結合+NH3-Y,使其失去親核性。反應歷程:目前四十四頁\總數(shù)一百一十七頁\編于十七點目前四十五頁\總數(shù)一百一十七頁\編于十七點目前四十六頁\總數(shù)一百一十七頁\編于十七點

目前四十七頁\總數(shù)一百一十七頁\編于十七點

醛酮與氨衍生物的反應,也常用來對羰基化合物的鑒定和分離:(1)生成物為具有一定熔點的固體,可利用來鑒

別醛酮;(2)它們在稀酸作用下可水解成原來的醛酮,

因此可利用來分離、提純醛酮。目前四十八頁\總數(shù)一百一十七頁\編于十七點亞胺極不穩(wěn)定,極容易水解成原來的醛酮。(A)醛酮與氨的反應:目前四十九頁\總數(shù)一百一十七頁\編于十七點(B)醛酮與伯胺的反應——生成取代亞胺(希夫堿)希夫堿還原可得仲胺。在有機合成上常利用芳醛與伯胺作用生成希夫堿,加以還原以制備仲胺。目前五十頁\總數(shù)一百一十七頁\編于十七點例如:醛和脂肪族甲基酮能與NaHSO3加成,而非甲基酮就難于加成。總結——醛酮加成反應都是親核加成;在加成反應過程中,羰基碳原子由原來sp2雜化的三角形結構變成了sp3雜化的四面體結構;當碳原子所連接基團體積較大時,加成可能產生立體障礙。醛酮加成反應活性,一般具有如下由易到難的順序:目前五十一頁\總數(shù)一百一十七頁\編于十七點接受質子的方向在微量酸或堿的存在下,酮和烯醇相互轉變很快達到動態(tài)平衡,這種能夠相互轉變而同時存在的異構體叫互變異構體。(酮-烯醇互變異構)二、-氫原子的活潑性1.酮-烯醇互變異構目前五十二頁\總數(shù)一百一十七頁\編于十七點

簡單的醛酮(乙醛、丙酮等)的烯醇式在互變平衡混合物中含量很少(酮式的總鍵能大于烯醇式):目前五十三頁\總數(shù)一百一十七頁\編于十七點(1)與FeCl3顯色反應(2)使溴水褪色

-二羰基化合物,由于共軛效應,烯醇式的能量低,因而比較穩(wěn)定:目前五十四頁\總數(shù)一百一十七頁\編于十七點有α-H的醛在稀堿(10%NaOH)溶液中能和另一分子醛相互作用,生成β-羥基醛,故稱為羥醛縮合反應。2.羥醛縮合(Aldol)反應目前五十五頁\總數(shù)一百一十七頁\編于十七點反應機理:目前五十六頁\總數(shù)一百一十七頁\編于十七點從反應機理可以看出,羥醛縮合實際上也是親核加成反應。堿催化的作用:在于使一分子醛轉變?yōu)橐粋€親核試劑(C-)。生成的β-羥基醛分子中的α-H因受─OH和─CHO兩個基團的影響,稍微受熱或在酸的作用下即發(fā)生分子內脫水,生成α,β-不飽和醛。目前五十七頁\總數(shù)一百一十七頁\編于十七點

含有氫原子的酮也能起類似反應,生成,-不飽和酮目前五十八頁\總數(shù)一百一十七頁\編于十七點完成下列反應,寫出主要產物。目前五十九頁\總數(shù)一百一十七頁\編于十七點思考:NaOH10%?目前六十頁\總數(shù)一百一十七頁\編于十七點交叉Aldol反應:若用兩種不同的有α-H的醛進行羥醛縮合,則可能發(fā)生交錯縮合,最少生成四種產物,意義不大;若選用一種無α-H的醛和一種α-H的醛進行交錯羥醛縮合,則有合成價值:目前六十一頁\總數(shù)一百一十七頁\編于十七點3.鹵化反應和鹵仿反應醛、酮分子中的-H容易被鹵素取代,生成-鹵代醛、酮。目前六十二頁\總數(shù)一百一十七頁\編于十七點一鹵代醛、酮往往可以繼續(xù)鹵化成二鹵代、三鹵代產物目前六十三頁\總數(shù)一百一十七頁\編于十七點反應歷程A:堿催化(不易控制,直至同碳三鹵代物,易被堿分解):堿的作用是加速烯醇鹽的形成。生成的一鹵代醛(酮),因鹵原子的吸電子作用使α-H的酸性增強而更易離去,故堿催化鹵代反應難以停留在一取代階段,易生成α,α,α-三鹵代物。目前六十四頁\總數(shù)一百一十七頁\編于十七點鹵代物繼續(xù)反應:目前六十五頁\總數(shù)一百一十七頁\編于十七點生成的三鹵代物,因-CX3為強吸電基團,使得羰基碳原子的活性大大增加,在OHˉ的作用下發(fā)生親核加成反應,進而離去-CX3,生成減少一個碳原子的羧酸和鹵仿。目前六十六頁\總數(shù)一百一十七頁\編于十七點B:酸催化歷程酸催化可停留一鹵代目前六十七頁\總數(shù)一百一十七頁\編于十七點三鹵代物在堿存在下,會進一步發(fā)生三鹵甲基和羰基碳之間的裂解,得到三鹵甲烷和羧酸鹽:

凡具有CH3-CO-結構的醛、酮(乙醛和甲基酮)與鹵素的堿溶液作用時,反應總是得到同碳三鹵代物:目前六十八頁\總數(shù)一百一十七頁\編于十七點三鹵甲烷俗稱鹵仿(氯仿、溴仿和碘仿(亮黃色))。該反應叫鹵仿反應,通式:若用Cl2則得到CHCl3(氯仿)液體若用Br2則得到CHBr3(溴仿)液體若用I2則得到CHI3(碘仿)黃色固體,稱其為碘仿反應。碘仿為淺黃色晶體,現(xiàn)象明顯,故常用來鑒定化合物!目前六十九頁\總數(shù)一百一十七頁\編于十七點具有結構的醛、酮和具有結構的醇。碘仿反應的范圍:目前七十頁\總數(shù)一百一十七頁\編于十七點下列化合物哪些能發(fā)生碘仿反應?(1)CH3CH2OH(2)CH3CHO(3)異丙醇(4)-苯乙醇答:都可以。注意:乙酸不可以(Why?)乙酸在NaOH條件下,形成CH3COO-,氧負離子與羰基共軛,電子均勻化的結果,降低了羰基碳的正電性,因此氫活潑性降低,不能發(fā)生碘仿反應。目前七十一頁\總數(shù)一百一十七頁\編于十七點下列化合物不能發(fā)生碘仿反應:CH3CO-CH2COORCH3CO-CH2NO2CH3CO-CH2CN因為亞甲基的氫原子酸性更強,更容易被取代目前七十二頁\總數(shù)一百一十七頁\編于十七點托倫斯試劑和斐林試劑是弱氧化劑,只氧化醛,不氧化酮和C=C,故可用來區(qū)別醛和酮。

Fehling試劑:CuSO4和酒石酸鉀鈉堿溶液的混合液三、氧化和還原1、氧化反應

醛易被氧化,弱的氧化劑即可將醛氧化為羧酸。目前七十三頁\總數(shù)一百一十七頁\編于十七點制備,-不飽和酸可使用這些弱氧化劑(托倫斯試劑):目前七十四頁\總數(shù)一百一十七頁\編于十七點工業(yè)上己二酸的制備:酮不易發(fā)生氧化,但在強氧化劑作用下,發(fā)生羰基和碳原子間發(fā)生碳碳鍵的斷裂,生成低級羧酸混合物:目前七十五頁\總數(shù)一百一十七頁\編于十七點9.用化學方法區(qū)別下列各組化合物:其他方法?答案不唯一!目前七十六頁\總數(shù)一百一十七頁\編于十七點(1)催化加氫——醇2.還原反應目前七十七頁\總數(shù)一百一十七頁\編于十七點若醛、酮分子中有其他不飽和基團(C=C、C≡C、—NO2、—C≡N等),也同時被還原:目前七十八頁\總數(shù)一百一十七頁\編于十七點(2)用金屬氫化物還原——醇A:NaBH4NaBH4還原的特點:1°選擇性強(只還原醛、酮、酰鹵中的羰基),不還原其它基團。2°穩(wěn)定(不受水、醇的影響,可在水或醇中使用)。目前七十九頁\總數(shù)一百一十七頁\編于十七點B:LiAlH4LiAlH4是強還原劑,但:①選擇性還原差,除不還原C=C、C≡C外,其它不飽和鍵都可被其還原;②不穩(wěn)定,遇水劇烈反應,通常只能在無水醚等中使用。目前八十頁\總數(shù)一百一十七頁\編于十七點c)Al[OCH(CH3)2]3/i-PrOH使用異丙醇鋁對醛、酮進行還原,其反應選擇性也很高,而且不影響C=C、C≡C、NO2、X等基團。目前八十一頁\總數(shù)一百一十七頁\編于十七點金屬催化劑:NaBH4、LiAlH4、Al[OCH(CH3)2]3

布朗1953年發(fā)現(xiàn)NaBH4及其衍生物對羰基化合物有優(yōu)良的還原性,又發(fā)現(xiàn)LiAlH4具有高活性,可以作為醛、酮、羰酸及其衍生物的還原劑。布朗主要研究硼化合物和它們化學反應的多重性,使之成為有機合成中的重要試劑,獲得1979年諾貝爾化學獎。目前八十二頁\總數(shù)一百一十七頁\編于十七點3.克萊門森(Clemmensen)還原——烴l目前八十三頁\總數(shù)一百一十七頁\編于十七點Wolff-Kishner還原法需在高溫、高壓下進行,我國化學家黃鳴龍對此法進行了改進,不僅使反應在常壓下進行,而且避免了使用昂貴的無水肼:但該還原法是在堿性條件下進行的,所以當分子中含有對堿敏感的基團時,不能使用這種還原法。4.沃爾夫-凱惜鈉-黃鳴龍還原目前八十四頁\總數(shù)一百一十七頁\編于十七點注意:兩種方法的適用范圍克萊門森還原——適用對酸不敏感的化合物;如:NH2-CH2-CH2-CO-CH3,就不能用此方法,含有-NO2也被同時還原。沃爾夫-凱惜鈉-黃鳴龍反應——適用對堿不敏感的化合物;

如:含有羧基等就不行。目前八十五頁\總數(shù)一百一十七頁\編于十七點兩種不同的不含氫原子的醛在濃堿存在下可以發(fā)生交叉歧化反應,產物復雜(兩個酸兩個醇)。三、坎尼扎羅(Cannizzaro)反應不含氫原子的醛在濃堿存在下可以發(fā)生歧化反應,即兩分子醛相互作用,其中一分子醛還原成醇,一個氧化成酸:目前八十六頁\總數(shù)一百一十七頁\編于十七點

季戊四醇是重要化工原料,它的硝酸酯是心血管擴張藥物。若兩個醛之一為甲醛由于甲醛還原性強,反應結果總是另一種醛被還原成醇,而甲醛氧化成酸:如甲醛和乙醛制備季戊四醇包括交叉羥醛縮合和交叉歧化反應:目前八十七頁\總數(shù)一百一十七頁\編于十七點由于醛基直接連在芳環(huán)上的芳醛都沒有氫原子,所以可以用坎尼扎羅反應來制備芳香族醇:目前八十八頁\總數(shù)一百一十七頁\編于十七點對甲苯甲醛在下列反應中得到什么產物?H2O坎尼扎羅反應,P292目前八十九頁\總數(shù)一百一十七頁\編于十七點比較兩者反應條件和產物!目前九十頁\總數(shù)一百一十七頁\編于十七點解答:目前九十一頁\總數(shù)一百一十七頁\編于十七點解答:目前九十二頁\總數(shù)一百一十七頁\編于十七點§7.6核磁共振譜(NMR)核磁共振技術始創(chuàng)于1946年,最早是物理學家的一種測量儀器。自1950年應用于測定有機物的結構以來,經(jīng)過幾十年的研究和實踐,現(xiàn)已成為測定有機物結構不可缺少的重要手段。它主要提供分子中原子數(shù)目、類型、鍵合次序以及分子的立體結構。一、基本原理從原則上說,凡是自旋量子數(shù)不等于0的原子核,都可發(fā)生核磁共振。質量數(shù)為偶數(shù)的原子核自旋量子數(shù)為0,無自旋,不發(fā)生核磁共振;而質量數(shù)為奇數(shù)的原子核自旋量子數(shù)為半整數(shù),如1H、13C、15N、19F、29Si、31P等,能用于核磁共振檢測。目前九十三頁\總數(shù)一百一十七頁\編于十七點常用的主要有1H,叫氫譜,常用1H-NMR(PMR)表示;13C叫碳譜,常用13C-NMR(CMR)表示;31P-NMR等。除一維譜,還有二維譜等多維譜;在基礎有機化學中,我們僅討論一維譜中的1H-NMR。1、氫核的自旋和磁性

由于氫質子是帶電體,當自旋時,可產生一個磁場,因此,我們可以把一個自旋的原子核看作一塊小磁鐵。氫的自旋量子數(shù)ms為+1/2,-1/2。目前九十四頁\總數(shù)一百一十七頁\編于十七點當ms=+1/2時,如果取向方向與外磁場方向平行,為低能級(低能態(tài))。原子的磁矩在無外磁場影響下,取向是紊亂的,在外磁場中,它的取向是量子化的,只有兩種可能的取向。2.核磁共振現(xiàn)象當ms=-1/2時,如果取向方向與外磁場方向相反,則為高能級(高能態(tài))。目前九十五頁\總數(shù)一百一十七頁\編于十七點E=h0ΔE與磁場強度(Ho)成正比。給處于外磁場的質子輻射一定頻率的電磁波,當輻射所提供的能量恰好等于質子兩種取向的能量差(ΔE)時,質子就吸收電磁輻射的能量,從低能級躍遷至高能級,這種現(xiàn)象稱為核磁共振。目前九十六頁\總數(shù)一百一十七頁\編于十七點(1)ΔE∝H0;

(2)1H受到一定頻率(ν)的電磁輻射,且提供的能量=ΔE,則發(fā)生共振吸收,產生共振信號。3.核磁共振譜的表示方法目前九十七頁\總數(shù)一百一十七頁\編于十七點若固定H0,改變v,叫掃頻;若固定v,改變H0,叫掃場。現(xiàn)在多用掃場方法得到譜圖。核磁共振儀收到信號時,就以吸收能量的強度為縱坐標,磁場強度為橫坐標繪出一個吸收峰。由此得到的波譜圖就是核磁共振譜。目前九十八頁\總數(shù)一百一十七頁\編于十七點1.化學位移(δ)的由來——屏蔽效應若質子的共振磁場強度只與γ(磁旋比)、電磁波磁場強度H0有關,那么,試樣中符合共振條件的1H都發(fā)生共振,就只產生一個單峰,這對測定化合物的結構是毫無意義的。

實驗證明:在相同的頻率照射下,化學環(huán)境不同的質子將在不同的磁場強度處出現(xiàn)吸收峰。二、屏蔽效應和化學位移目前九十九頁\總數(shù)一百一十七頁\編于十七點H核在分子中不是完全裸露的,而是被價電子所包圍的。因此,在外加磁場作用下,由于核外電子在垂直于外加磁場的平面繞核旋轉,從而產生與外加磁場方向相反的感生磁場H'。這樣,H核的實際感受到的磁場強度為:式中:σ為屏蔽常數(shù)

目前一百頁\總數(shù)一百一十七頁\編于十七點核外電子對H核產生的這種作用,稱為屏蔽效應(又稱抗磁屏蔽效應)。顯然,核外電子云密度越大,屏蔽效應越強,要發(fā)生共振吸收就勢必增加外加磁場強度,共振信號將移向高場區(qū);反之為去屏蔽效應,共振信號將移向低場區(qū)。)1('H0000ss+=+=+=HHHHH實目前一百零一頁\總數(shù)一百一十七頁\編于十七點這種由于氫原子在分子中的化學環(huán)境不同,因而在不同磁場強度下產生吸收峰,峰與峰之間的差距稱為化學位移。因此可以應用不同化學環(huán)境中的氫原子產生的不同化學位移值來鑒定有機物的結構。因此,H核磁共振的條件是:目前一百零二頁\總數(shù)一百一十七頁\編于十七點2.化學位移的表示方法

化學位移值的大小,可采用一個標準化合物為原點,測出峰與原點的距離,就是該峰的化學位移值。一般采用四甲基硅烷(Me4Si,TMS)為標準物。即:樣品質子吸收峰與標準物質子吸收峰的頻率之差與核磁共振儀頻率之比。目前一百零三頁\總數(shù)一百一十七頁\編于十七點為什么選用TMS作為標準物質?(1)屏蔽效應↑,共振信號在高場區(qū)(δ值規(guī)定為0),絕大多數(shù)吸收峰均出現(xiàn)在它的左邊。(2)結構對稱,是一個單峰。

(3)容易回收(b.p.低),與樣品不締合。δ是依賴于磁場強度的。不同頻率的儀器測出的化學位移值是相同的。核磁共振儀頻率目前一百零四頁\總數(shù)一百一十七頁\編于十七點由此可得:60MHz時乙醚中CH3-的H的δ值為69×106/60×106=1.15,60MHz時乙醚中-CH2-的H的δ值為202×106/60×106=3.37。100MHz時乙醚中CH3-的H的δ值為115×106/100×106=1.15,100MHz時乙醚中-CH2-的H的δ值為337×106/100×106=3.37例如,測Et2O時:用頻率60MHz的共振儀測得Δυ,CH3-為69Hz,-CH2-為202Hz。用頻率100MHz的共振儀測得Δυ,CH3-為115Hz,-CH2-為337Hz。目前一百零五頁\總數(shù)一百一十七頁\編于十七點目前一百零六頁\總數(shù)一百一十七頁\編于十七點三、決定質子數(shù)目的方法吸收峰的峰面積,可用自動積分儀對峰面積進行自動積分,畫出一個階梯式的積分曲線。峰面積的大小與質子數(shù)目成正比。

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