核磁共振氢谱(1H-NMR)
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核磁共振氢谱(PMR或1HNMR)核磁共振技术是20世纪50年代中期开始应用于有机化学领域,并不断发展成为有机物结构分析的最有用的工具之一。
它可以解决有机领域中的以下问题:(1)结构测定或确定,一定条件下可测定构型和构象;(2)化合物的纯度检查;(3)混合物分析,主要信号不重叠时,可测定混合物中各组分的比例;(4)质子交换、单键旋转、环的转化等化学变化速度的测定及动力学研究。
NMR的优点是:能分析物质分子的空间构型;测定时不破坏样品;信息精密准确.NMR通常与IR并用,与MS、UV及化学分析方法等配合解决有机物的结构问题,还广泛应用于生化、医学、石油、物理化学等方面的分析鉴定及对微观结构的研究。
一、基本概念核磁共振(简称为NMR)是指处于外磁场中的物质原子核系统受到相应频率(兆赫数量级的射频)的电磁波作用时,在其磁能级之间发生的共振跃迁现象.检测电磁波被吸收的情况就可以得到核磁共振波谱。
因此,就本质而言,核磁共振波谱是物质与电磁波相互作用而产生的,属于吸收光谱(波谱)范畴.根据核磁共振波谱图上共振峰的位置、强度和精细结构可以研究分子结构。
发展历史1.1946 年美国斯坦福大学的F。
Bloch 和哈佛大学E。
M 。
Purcell领导的两个研究组首次独立观察到核磁共振信号,由于该重要的科学发现,他们两人共同荣获1952 年诺贝尔物理奖。
NMR发展最初阶段的应用局限于物理学领域,主要用于测定原子核的磁矩等物理常数。
2.1950 年前后W .G. Proctor等发现处在不同化学环境的同种原子核有不同的共振频率,即化学位移。
接着又发现因相邻自旋核而引起的多重谱线,即自旋—自旋耦合,这一切开拓了NMR 在化学领域中的应用和发展.3.20 世纪60 年代,计算机技术的发展使脉冲傅里叶变换核磁共振方法和谱仪得以实现和推广,引起了该领域的革命性进步。
随着NMR 和计算机的理论与技术不断发展并日趋成熟,NMR 无论在广度和深度方面均出现了新的飞跃性进展,具体表现在以下几方面:1)仪器向更高的磁场发展,以获得更高的灵敏度和分辨率,现己有300、400、500、600MHz,甚至1000MHz 的超导NMR 谱仪;2)利用各种新的脉冲系列,发展了NMR 的理论和技术,在应用方面作了重要的开拓;3)提出并实现了二维核磁共振谱以及三维和多维核磁谱、多量子跃迁等NMR 测定新技术,在归属复杂分子的谱线方面非常有用。
核磁共振氢谱(PMR或1HNMR)核磁共振技术是20世纪50年代中期开始应用于有机化学领域,并不断发展成为有机物结构分析的最有用的工具之一。
它可以解决有机领域中的以下问题:(1)结构测定或确定,一定条件下可测定构型和构象;(2)化合物的纯度检查;(3)混合物分析,主要信号不重叠时,可测定混合物中各组分的比例;(4)质子交换、单键旋转、环的转化等化学变化速度的测定及动力学研究。
NMR的优点是:能分析物质分子的空间构型;测定时不破坏样品;信息精密准确。
NMR通常与IR并用,与MS、UV及化学分析方法等配合解决有机物的结构问题,还广泛应用于生化、医学、石油、物理化学等方面的分析鉴定及对微观结构的研究。
一、基本概念核磁共振(简称为NMR)是指处于外磁场中的物质原子核系统受到相应频率(兆赫数量级的射频)的电磁波作用时,在其磁能级之间发生的共振跃迁现象。
检测电磁波被吸收的情况就可以得到核磁共振波谱。
因此,就本质而言,核磁共振波谱是物质与电磁波相互作用而产生的,属于吸收光谱(波谱)范畴。
根据核磁共振波谱图上共振峰的位置、强度和精细结构可以研究分子结构。
发展历史1.1946 年美国斯坦福大学的F. Bloch 和哈佛大学E.M .Purcell领导的两个研究组首次独立观察到核磁共振信号,由于该重要的科学发现,他们两人共同荣获1952 年诺贝尔物理奖。
NMR发展最初阶段的应用局限于物理学领域,主要用于测定原子核的磁矩等物理常数。
2.1950 年前后W .G. Proctor等发现处在不同化学环境的同种原子核有不同的共振频率,即化学位移。
接着又发现因相邻自旋核而引起的多重谱线,即自旋—自旋耦合,这一切开拓了NMR 在化学领域中的应用和发展。
3.20 世纪60 年代,计算机技术的发展使脉冲傅里叶变换核磁共振方法和谱仪得以实现和推广,引起了该领域的革命性进步。
随着NMR 和计算机的理论与技术不断发展并日趋成熟,NMR 无论在广度和深度方面均出现了新的飞跃性进展,具体表现在以下几方面:1)仪器向更高的磁场发展,以获得更高的灵敏度和分辨率,现己有300、400、500、600MHz,甚至1000MHz 的超导NMR 谱仪;2)利用各种新的脉冲系列,发展了NMR 的理论和技术,在应用方面作了重要的开拓;3)提出并实现了二维核磁共振谱以及三维和多维核磁谱、多量子跃迁等NMR 测定新技术,在归属复杂分子的谱线方面非常有用。
核磁共振氢谱(PMR或1HNMR)核磁共振技术是20世纪50年代中期开始应用于有机化学领域,并不断发展成为有机物结构分析的最有用的工具之一。
它可以解决有机领域中的以下问题:(1)结构测定或确定,一定条件下可测定构型和构象;(2)化合物的纯度检查;(3)混合物分析,主要信号不重叠时,可测定混合物中各组分的比例;(4)质子交换、单键旋转、环的转化等化学变化速度的测定及动力学研究。
NMR的优点是:能分析物质分子的空间构型;测定时不破坏样品;信息精密准确。
NMR通常与IR并用,与MS、UV及化学分析方法等配合解决有机物的结构问题,还广泛应用于生化、医学、石油、物理化学等方面的分析鉴定及对微观结构的研究。
一、基本概念核磁共振(简称为NMR)是指处于外磁场中的物质原子核系统受到相应频率(兆赫数量级的射频)的电磁波作用时,在其磁能级之间发生的共振跃迁现象。
检测电磁波被吸收的情况就可以得到核磁共振波谱。
因此,就本质而言,核磁共振波谱是物质与电磁波相互作用而产生的,属于吸收光谱(波谱)范畴。
根据核磁共振波谱图上共振峰的位置、强度和精细结构可以研究分子结构。
发展历史1.1946 年美国斯坦福大学的F. Bloch 和哈佛大学E.M .Purcell领导的两个研究组首次独立观察到核磁共振信号,由于该重要的科学发现,他们两人共同荣获1952 年诺贝尔物理奖。
NMR发展最初阶段的应用局限于物理学领域,主要用于测定原子核的磁矩等物理常数。
2.1950 年前后W .G. Proctor等发现处在不同化学环境的同种原子核有不同的共振频率,即化学位移。
接着又发现因相邻自旋核而引起的多重谱线,即自旋—自旋耦合,这一切开拓了NMR 在化学领域中的应用和发展。
3.20 世纪60 年代,计算机技术的发展使脉冲傅里叶变换核磁共振方法和谱仪得以实现和推广,引起了该领域的革命性进步。
随着NMR 和计算机的理论与技术不断发展并日趋成熟,NMR 无论在广度和深度方面均出现了新的飞跃性进展,具体表现在以下几方面:1)仪器向更高的磁场发展,以获得更高的灵敏度和分辨率,现己有300、400、500、600MHz,甚至1000MHz 的超导NMR 谱仪;2)利用各种新的脉冲系列,发展了NMR 的理论和技术,在应用方面作了重要的开拓;3)提出并实现了二维核磁共振谱以及三维和多维核磁谱、多量子跃迁等NMR 测定新技术,在归属复杂分子的谱线方面非常有用。
核磁共振氢谱水峰化学位移
核磁共振氢谱(1H-NMR)中的水峰是指在化学位移为0 ppm 附近的一个宽峰,主要来源于水分子(H2O)中的氢原子。
水峰在核磁共振氢谱中具有很高的信号强度,因为水分子在生物体和许多有机化合物中广泛存在。
化学位移是表示核磁共振氢谱中峰位置的一个指标,用于描述不同环境下氢原子核的共振信号产生的差异。
在1H-NMR谱中,水峰的化学位移为0 ppm,这是由于TMS(四甲基硅烷)被定义为标准化合物,其化学位移为0 ppm。
水峰的化学位移主要受到以下因素的影响:
1. 溶剂:水峰的化学位移受溶剂类型和极性的影响。
在不同的溶剂中,水峰的化学位移可能会有所变化。
2. 温度:温度对水的核磁共振信号有一定影响,但在通常的实验条件下,温度对水峰化学位移的影响较小。
3. 磁场强度:核磁共振仪的磁场强度会影响化学位移的测量值,较高的磁场强度会导致化学位移值略微增大。
4. 分子结构:水峰的化学位移与分子结构无关,因为水分子中所有氢原子的化学环境相同。
总之,水峰在核磁共振氢谱中的化学位移为0 ppm,受溶剂、温度、磁场强度等因素的影响较小。
在实际应用中,通过观察水峰的化学位移和强度,可以了解样品中水分子的含量和分布情况。
第二章核磁共振氢谱(1H-NMR)§1 概述基本情况1H天然丰度:99.9844%,I=1/2,γ=26.752(107radT-1S-1)共振频率:42.577 MHz/Tδ: 0~20ppm§2 化学位移1.影响δ值的因素A.电子效应(1)诱导效应a电负性电负性强的取代基使氢核外电子云密度降低,其共振吸收向低场位移,δ值增大b.多取代有加和性c.诱导效应通过成键电子传递,随着与电负性取代基距离的增大,诱导效应的影响逐渐减弱,通常相隔3个以上碳的影响可以忽略不计(2).共轭效应氮、氧等杂原子可与双键、苯环共轭。
苯环上的氢被推电子基取代,由于p-π共轭,使苯环电子云密度增大, δ值向高场移动苯环上的氢被吸电子基取代,由于p-π共轭或π-π共轭,使苯环电子云密度降低, δ值向低场移动(3). 场效应在某些刚性结构中,一些带杂原子的官能团可通过其电场对邻近氢核施加影响,使其化学位移发生变化.这些通过电场发挥的作用称为场效应(4). 范德华(Van der Waals)效应在某些刚性结构中,当两个氢核在空间上非常接近,其外层电子云互相排斥使核外电子云不能很好地包围氢核,相当于核外电子云密度降低,δ值向低场移动B.邻近基团的磁各向异性某些化学键和基团可对空间不同空间位置上的质子施加不同的影响,即它们的屏蔽作用是有方向性的。
磁各向异性产生的屏蔽作用通过空间传递,是远程的。
(1)芳环在苯环的外周区域感应磁场的方向与外加磁场的方向相同(顺磁屏蔽),苯环质子处于此去屏蔽区,其所受磁场强度为外加磁场和感应磁场之和,δ值向低场移动。
(2)双键>C=O, >C=C<的屏蔽作用与苯环类似。
在其平面的上、下方各有一个锥形屏蔽区(“+”),其它区域为去屏蔽区。
(3)三键互相垂直的两个π键轨道电子绕σ键产生环电流,在外加磁场作用下产生与三键平行但方向与外加磁场相反的感应磁场。
三键的两端位于屏蔽区(“+”),上、下方为去锥形屏蔽区(“-”)δ值比烯氢小。
壳聚糖核磁氢谱
壳聚糖的核磁共振氢谱(^1H-NMR)是一种用于确定其结构和脱乙酰度的表征方法。
壳聚糖是一种天然多糖,由葡萄糖胺单元组成,广泛应用于生物医学和药物载体领域。
通过核磁共振氢谱技术,可以对壳聚糖及其衍生物的结构进行详细分析,包括脱乙酰度、取代度和官能团的存在等。
以下是一些关于壳聚糖核磁氢谱的关键点:
1. 脱乙酰度测定:壳聚糖的脱乙酰度是指壳聚糖中氨基葡萄糖单元的比例,这是壳聚糖重要的物理化学性质之一。
1H-NMR技术可以用来测定水不溶性壳聚糖材料的脱乙酰度。
2. 结构表征:通过核磁共振氢谱,可以观察到壳聚糖及其衍生物各个质子的核磁共振峰,从而确认其结构。
例如,壳聚糖-β-环糊精偶合物的1H-NMR谱图可以显示β-环糊精已成功连接到壳聚糖结构单元上。
3. 取代度分析:对于壳聚糖衍生物,如羧甲基壳聚糖,可以通过核磁共振氢谱来确定羧甲基的取代位置和取代度。
这有助于了解不同取代位置对材料性能的影响。
4. 功能化改性:壳聚糖可以通过各种化学修饰进行功能化,如季铵盐修饰、双键修饰等。
这些改性后的壳聚糖可以通过1H-NMR来表征其结构变化,以及评估改性对其性能的影响。
综上所述,核磁共振氢谱是研究壳聚糖及其衍生物结构的重要工具,它能够提供关于分子结构的详细信息,对于开发新型壳聚糖基材料和理解其在各种应用中的行为至关重要。
核磁共振氢谱(1H NMR)是一种非常重要的谱学技术,用于确定有机化合物中氢原子的类型和数量。
它是通过测量原子核自旋磁矩的变化,来反映分子内部的结构和化学环境。
氢原子作为最简单的原子核,其磁矩相对较强,因此在核磁共振中扮演着至关重要的角色。
通过对氢谱的测量,科学家可以深入了解分子的微观结构和动态行为。
每种不同的化学基团都有其独特的化学位移范围,这是由于它们所处分子环境中的电子分布和分子内相互作用所致。
因此,通过核磁氢谱的测定和分析,可以确定有机化合物中的特定官能团,进而推测其可能的结构和性质。
醛基(-CHO)是典型的活泼基团,它具有较强的反应活性。
在核磁氢谱中,醛基上的氢原子通常出现在9-10ppm的区域,这个范围相对较高,反映了其电子云密度较低的化学环境。
醇羟基(-OH)则呈现出较低的化学位移,通常出现在1-3ppm的区域。
这是由于醇羟基上的氧原子具有较高的电子云密度,从而影响了其邻近氢原子的化学环境。
在醇类化合物中,羟基氢的位移和裂分情况可以提供关于分子内部结构的重要信息。
酚羟基(-OH)同样具有较低的化学位移,通常出现在12-13ppm 的区域。
与醇羟基类似,酚羟基上的氧原子具有较高的电子云密度,导致其邻近氢原子的化学环境发生变化。
此外,酚羟基还受到分子内其他基团的影响,因此其化学位移可能发生进一步的变化。
醚基(-O-)的核磁氢谱位移相对较低,通常出现在3-4ppm的区域。
醚基中的氧原子同样具有较高的电子云密度,使得其邻近氢原子的化学环境发生改变。
在分析醚类化合物时,醚基氢的位移和裂分情况对于确定分子结构具有重要意义。
胺基(-NH2)的核磁氢谱位移相对较低,通常出现在2.5-3ppm的区域。
这是由于胺基中的氮原子具有较高的电子云密度,影响了其邻近氢原子的化学环境。
分析胺类化合物时,胺基氢的位移和裂分情况能够提供关于分子结构的有价值信息。
硝基(-NO2)的核磁氢谱位移相对较高,通常出现在8-9ppm的区域。
核磁共振氢谱(PMR或1HNMR)核磁共振技术是20世纪50年代中期开始应用于有机化学领域,并不断发展成为有机物结构分析的最有用的工具之一。
它可以解决有机领域中的以下问题:(1)结构测定或确定,一定条件下可测定构型和构象;(2)化合物的纯度检查;(3)混合物分析,主要信号不重叠时,可测定混合物中各组分的比例;(4)质子交换、单键旋转、环的转化等化学变化速度的测定及动力学研究。
NMR的优点是:能分析物质分子的空间构型;测定时不破坏样品;信息精密准确。
NMR通常与IR并用,与MS、UV及化学分析方法等配合解决有机物的结构问题,还广泛应用于生化、医学、石油、物理化学等方面的分析鉴定及对微观结构的研究。
一、基本概念核磁共振(简称为NMR)是指处于外磁场中的物质原子核系统受到相应频率(兆赫数量级的射频)的电磁波作用时,在其磁能级之间发生的共振跃迁现象。
检测电磁波被吸收的情况就可以得到核磁共振波谱。
因此,就本质而言,核磁共振波谱是物质与电磁波相互作用而产生的,属于吸收光谱(波谱)范畴。
根据核磁共振波谱图上共振峰的位置、强度和精细结构可以研究分子结构。
发展历史1.1946 年美国斯坦福大学的F. Bloch 和哈佛大学E.M .Purcell领导的两个研究组首次独立观察到核磁共振信号,由于该重要的科学发现,他们两人共同荣获1952 年诺贝尔物理奖。
NMR发展最初阶段的应用局限于物理学领域,主要用于测定原子核的磁矩等物理常数。
2.1950 年前后W .G. Proctor等发现处在不同化学环境的同种原子核有不同的共振频率,即化学位移。
接着又发现因相邻自旋核而引起的多重谱线,即自旋—自旋耦合,这一切开拓了NMR 在化学领域中的应用和发展。
3.20 世纪60 年代,计算机技术的发展使脉冲傅里叶变换核磁共振方法和谱仪得以实现和推广,引起了该领域的革命性进步。
随着NMR 和计算机的理论与技术不断发展并日趋成熟,NMR 无论在广度和深度方面均出现了新的飞跃性进展,具体表现在以下几方面:1)仪器向更高的磁场发展,以获得更高的灵敏度和分辨率,现己有300、400、500、600MHz,甚至1000MHz的超导NMR 谱仪;2)利用各种新的脉冲系列,发展了NMR 的理论和技术,在应用方面作了重要的开拓;3)提出并实现了二维核磁共振谱以及三维和多维核磁谱、多量子跃迁等NMR 测定新技术,在归属复杂分子的谱线方面非常有用。
核磁共振氢谱的基本特点
核磁共振氢谱(1H NMR)是一种通过检测有机化合物分子中氢原子在磁场中的核磁共振现象来分析化合物结构的技术。
以下是核磁共振氢谱的基本特点:
1. 氢原子具有高磁矩:氢原子是所有元素中磁矩最高的,因此对磁场有强烈的响应,适合用于核磁共振分析。
2. 化学位移:核磁共振氢谱中,氢原子的化学环境不同会导致其对应的共振频率发生偏移,这种偏移称为化学位移。
化学位移是核磁共振氢谱中最重要的特征之一,可以用来推测化合物的结构和鉴定化合物。
3. 自旋-自旋耦合:核磁共振氢谱中,相邻的氢原子之间会产生自旋-自旋耦合(spin-spin coupling)。
这种耦合会导致信号的分裂和多重峰,可以提供分子结构的信息。
4. 峰的强度:核磁共振氢谱中,每个氢原子对应的峰的强度反映了该氢原子在分子中的数量和所处化学环境。
峰的强度可以用于定性和定量分析。
5. 分辨率:核磁共振氢谱的分辨率受到多种因素的影响,如磁场强度、射频脉冲的质量、化合物的结构和温度等。
高分辨率的核磁共振氢谱可以提供更详细的分子结构信息。
这些特点使得核磁共振氢谱成为一种强有力的分析工具,广泛应用于有机化学、生物化学、药物化学等领域。
第二章核磁共振氢谱(1H-NMR)§ 1概述 基本情况1H天然丰度:99.9844%, 1=1/2 ,Y =26.752 (107radT-1S-1) 共振频率:42.577 MHz/T 3 : 0〜20ppmY (relntive) tie-qiiciKV M I L7 Tn JI Lira] fiHiindancc relaii^c wrni 竹 viTy*'IIKH) 5(KJ MHz ms 1%25 L25 Mllz I 1 %⑴七“N-105( ►MHzI 曰19 F455 MHzHH)叫,-20购 Mllz4.7 %nr-釦P40 203 MH7 1 <M) %0.07also trskinp iiitci accniniT Kpicall llliRc^'b idth' and rdl.ix-Viojii mtc%§ 2化学位移1. 影响3值的因素 A.电子效应 (1) 诱导效应a 电负性电负性强的取代基使氢核外电子云密度降低,其共振吸收向低场位移,b.多取代有加和性C.诱导效应通过成键电子传递,随着与电负性取代基 减弱,通常相隔3个以上碳的影响可以忽略不计(2) .共轭效应氮、氧等杂原子可与双键、苯环共轭。
苯环上的氢被推电子基取代,由于 p-n 共轭,使苯环电子云密度增大,3值向高场移动苯环上的氢被吸电子基取代, 由于p-n 共轭或n -n 共轭,使苯环电子云密度降低,3值向低场移动(3) .场效应在某些刚性结构中,一些带杂原子的官能团可通过其电场对邻近氢核施加影响距离的增大,诱导效应的影响逐渐,使其化学位移发生变化 .这些通过电场发挥的作用称为场效应(4).范德华(Van der Waals )效应在某些刚性结构中 ,当两个氢核在空间上非常接近,其 外层电子云互相排斥使核外电子云不能很好地包围氢核,相当于核外电子云密度降低,5值向低场移动B.邻近基团的磁各向异性某些化学键和基团可对空间不同空间位置上的质子施加不同的影响,即它们的屏蔽作用 是有方向性的。
磁各向异性产生的屏蔽作用通过空间传递,是远程的。
( 1 )芳环 在苯环的外周区域感应磁场的方向与外加磁场的方向相同 去屏蔽区,其所受磁场强度为外加磁场和感应磁场之和,(2) 双键>C=O, >C=C< 的屏蔽作用与苯环类似。
在其平面的上、 下方各有一个锥形屏蔽区(“+”),其它区域为去屏蔽区。
(3) 三键互相垂直的两个n 键轨道电子绕b 键产生环电流,在外加磁场作用下产生与三键平行但 方向与外加磁场相反的感应磁场。
三键的两端位于屏蔽区( “+”),上、下方为去锥形屏蔽区(“-”)5值比烯氢小。
(4) 单键和环己烷 单键各向异性方向与双键相似,直立键质子的化学位移一般比平伏键小C.氢键氢键的缔合作用减少了质子周围的电子云密度 , 5值向低场移动。
氢键质子的 5值变化范围大,与缔合程度密切相关。
分子内氢键,质子的 5值与浓度无关分子间氢键,质子的 5值与浓度有关,浓度大,缔合程度密切。
D.非结构因素1. 介质因素2. 浓度3. 温度2. 各类质子的化学位移 (1).sp3 杂化 (饱和烷烃 ) a •化学位移的范围A <-CH3 < CH2 < CH, 0-2ppm与同碳上有强电子基团(O,N,CL,Br )相连,或邻位有各项异性基团(==0,Ph ), 5值上升,<5ppm b •化学位移的计算1)-CH2-5 (CH 2R 1R 2) =1.25+ 2 b 5 (CHR 1R 2R 3) =1.50+ 2 b(顺磁屏蔽) ,苯环质子处于此A 值向低场移动。
0.05-0.8C6H5CHIOCH3)COOH基本值 OR 1.51.5 COOH -Ph 0.8 1.32 5.1 测定值 4.8化学位移的计算(模型化合物法) 3 a 计算CLCH2CH2CN 中a,b 二氢的化学位移 (2). sp2杂化(烯氢和芳氢) a 烯氢:4.5-6(7)ppm b 环外双键:4.4-4.9ppm, 环内双键5.3-5.9 c 末端双键4.5-5.2ppm,连烯(C=C=C(R)H),4.8,末端连烯(C=C=CH), 4.4d a 邛不饱和羰基系统中3 :6-8ppm , a :5.3-5.6ppm⑵-C=CH-S =5.25+Z 同 +Z 顺 +Z 反CH3COOCH=CH2Z 同=2.11,Z 顺-0.35,Z 反-0.64S 2=5.25-0.64=4.61 S 3=5.25-0.35=4.90 S 4=5.25+2.11=7.36OHHH2e 芳环氢S Hi 1溶剂影响 低极性溶剂 高极性溶剂 =7.26+ 2 Zi,CDCL3,CCL4,令 o Hi =7.26 ,DMSO S o Hi =7.41 2.取代基在邻间对位作用不同 f.芳杂环 环上的氢的化学位移与其相对于杂原子的位置有关 g.醛基氢:9-12ppm(3).sP 杂化碳上的氢(炔或叠烯)炔氢及1.7-2.3ppm 之间 HC 三 三CH1.8 HC 三 CR1.73-1.88 HC 三CAr 2.71-3.37HC 三 C-COOH 2.23 HC 三 C-C 三 C-R 1.95 HC 三 C-C 三 C-Ar 2.6-3.1(4).活泼氢易于杂原子缔合,与介质中的活泼氢进行动态交换 可用重水交换 活泼氢积分面积不足或消失(5) .丙环体系§ 3自旋耦合与裂分n+1规律 1.某组环境完全相同的 n 个核(1=1/2 ),在B o 中共有(n+1)取向,使与其发生耦合的 核裂分为n+1条峰2. 每相邻的两条谱线间距离都是相等的3. 谱线间强度比为(a+b ) n 展开式的各项系数耦合常数裂分峰的数目和J 值可判断相互耦合的氢核数目及基团的连接方式(1) .自旋-自旋耦合引起谱峰分裂,裂距大小反映了耦合作用的强弱,即核磁矩之间相互 作用能的大小,称为耦合常数( COUpling constant) J (单位Hz )有耦合作用的两核,取向相同时能量较高,J<0 取向相反时能量较低,J>0(2) 偶合常数J 与分子特定的结构有关,即与两个核在分子中相隔化学键的数目、键的性 质、偶合核的二面角有关。
J 的数值与仪器的工作频率无关。
J 随着化学键数目的增加而迅速下降J 的大小与两个核在分子中相隔的化学键数目密切相关,分别称为H2C=C=CH2 4.61J, 2J, 3J2.54 o1.65同核中存在自旋耦合,异核中也存在自旋耦合§ 4各类化合物的氢谱饱和烃饱和烃的碳原子以SP3杂化形式相结合,C —C键有直链、支链以及环状的结构。
特别是当碳原子数目增加时,由支链引起的异构体数目也随之急速增多。
环状化合物称为脂环烃,它具有特殊的性质由于吸收峰都集中在狭窄的范围内,故对一些较为复杂的化合物要准确地分析其吸收峰是有困难的。
烯烃5 = 5 . 28+b gem+b cis+c transJgem=0-3HzJcis=8-12HzJtra ns=12-18Hz苯5 Hi =7.26+ 2 ZiJ 邻位7-8.5HzJ间位2-3HzJ对位0-1Hz存在远程耦合,如芳烃与侧链烃的耦合,J =1-3Hz , 5J=0-1Hz醇酚醚醇:5 5-0.5酚:5 8-4.5氢键醛、酮、酸、酯羰基对化学位移的影响RCOH 9.5RCOCH3 2.0RCOCH2R' 2.2RCOCHR2' 2.4-COOH, 5 10-15 ppm胺脂肪胺5 2.2-0.3芳香族5 4.7-2.6氢键可用重水交换氯代烷烃§ 5.高级谱分析1. 核的等价性(1)化学位移等价快速旋转等价两个或两个以上质子在单键快速旋转过程中位置可对映互换氯乙烷,乙醇中CH3对称性化学等价在分子中通过对称操作而发生互换的核对称轴对称面对称中心(2) 磁等价化学位移相同,对任意另一核的耦合常数相同磁不等价化学位移相同对任意另一核的耦合常数不相同双键上同碳质子带有双键性质的单键质子(3) 不等价质子非对称取代的烯烃,芳烃Ha,Hb,Hc化学不等价,磁不等价与不对称碳原子相连的亚甲基单键不能自由旋转2. 自旋系统的分类自旋体系相互耦合的核组成一个自旋体系.体系内的核相互耦合但不和体系外的任何一个核耦合3命名1. 化学位移相同的核构成一组,以一个大写英文字母标注几个核组之间分别用不同的字母标注2. 用字母距离表示A5值大小:A5值大,A与X; A 5小,A与B3. 核组内的核若磁等价,则在大写字母右下角用阿拉伯数注明该核核组数目4. 核组内的核若磁不等价,则上角标加以区别A3MM XX'4. 高级谱分析核磁图谱的分类一级谱产生条件Av /J>6同一组核(化学位移相同)的核均为磁等价特点峰的数目符合n+1规律。
只有一个耦合常数。
J1M J2, n i+n2=n,峰数为(n什1)(n2+1)峰组内各峰的强度可用二项式展开系数近似的表示从图上可直接读出5和J值(峰组中心值和两峰之间距离)二级谱特点:峰的数目超过由n+1规律所计算的数目峰组内各峰之间相对强度关系复杂一般情况下,5和J值不能直接从图上可读出。