第三章核磁共振波谱法
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第三章核磁共振波谱法⏹核磁共振(NMR)现象的发现1945 年,Stanford 大学F。
Bloch (波塞尔)领导的研究小组和Harvard 大学E. M. Purcell (布洛赫)领导的研究小组几乎同时发现了核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance, NMR)现象,他们分别观测到水、石蜡中质子的核磁共振信号。
⏹对NMR 作出贡献的12位Nobel得主他们二人因此获得1952 年诺贝尔物理学奖.⏹Richard R。
Ernst唯一一位因为在核磁共振方面的突出贡献获而得Nobel化学奖的科学家。
⏹应用领域广泛今天,核磁共振已成为鉴定有机化合物结构及研究化学动力学等的极为重要的方法。
在有机化学、生物化学、药物化学、物理化学、无机化学及多种工业部门中得到广泛的应用.另外,核磁共振成像技术已经普遍应用于临床。
⏹【基本要求】理解核磁共振谱的基本原理,基本概念和常用术语掌握核磁共振谱与有机化合物分子结构之间的关系掌握运用核磁共振谱解析分子结构的方法⏹【重点难点】核磁共振谱与有机化合物分子结构之间的关系核磁共振谱解析分子结构的方法⏹§1 核磁共振的基本原理1。
1 原子核的自旋和自旋磁矩量子力学和实验都证明原子核的自旋运动与自旋量子数I 有关,而自旋量子数I 取决于原子的质量数(A)和原子序数(Z):原子核是由中子与质子组成。
质子与中子数为偶数的核,其自旋量子数I=0,没有自旋运动,例如12C、18O、32S等核。
质子数与中子数其中之一为奇数I≠0,具有自旋现象,例如1H、13C、19F、31P、14N、35Cl等核.(质子数=核电荷数=原子序数)自旋量子数I ≠ 0 的原子核都有自旋运动,并且核带有一定的正电荷.这些电荷也围绕着自旋轴旋转,从而产生循环电流,循环电流就会产生磁场.因此凡是I ≠ 0的原子核都会产生磁矩。
其自旋磁矩μ = γ P.μ是一个矢量,其方向与自旋轴重合;γ为磁旋比,代表磁核的性质,是核的特征常数。
第三章、核磁共振波谱法一、选择题 ( 共80题 )1. 2 分萘不完全氢化时,混合产物中有萘、四氢化萘、十氢化萘。
附图是混合产物的核磁共振谱图,A、B、C、D 四组峰面积分别为 46、70、35、168。
则混合产物中,萘、四氢化萘,十氢化萘的质量分数分别如下:( )(1) 25.4%,39.4%,35.1% (2) 13.8%,43.3%,43.0% (3) 17.0%,53.3%,30.0% (4) 38.4%,29.1%,32.5%2. 2 分下图是某化合物的部分核磁共振谱。
下列基团中,哪一个与该图相符?( )CH(1)CH3C CH2OCHOCH3(2)CH(3)CH3CHO2(4)C H3O CH O CHH X :H M :H A =1:2:3 3. 2 分在下面四个结构式中(1)C CH 3HR H(2)H C CH 3HCH 3(3)H C CH 3CH 3CH 3(4)H C HHH哪个画有圈的质子有最大的屏蔽常数 ? ( ) 4. 1 分一个化合物经元素分析,含碳 88.2%,含氢 11.8%,其氢谱只有一个单峰。
它是 下列可能结构中的哪一个?( )5. 1 分下述原子核中,自旋量子数不为零的是 ( )(1) F (2) C (3) O (4)He6. 2 分在 CH3- CH2- CH3分子中,其亚甲基质子峰精细结构的强度比为哪一组数据 ?()(1) 1 : 3 : 3 : 1 (2) 1 : 4 : 6 : 6 :4 : 1(3) 1 : 5 : 10 : 10 : 5 : 1 (4) 1 : 6 : 15 :20 : 15 : 6 : 17. 2 分ClCH2- CH2Cl 分子的核磁共振图在自旋-自旋分裂后,预计( )(1) 质子有 6 个精细结构 (2) 有 2 个质子吸收峰(3) 不存在裂分 (4) 有 5 个质子吸收峰8. 2 分在 O - H 体系中,质子受氧核自旋-自旋偶合产生多少个峰 ?( )(1) 2 (2) 1 (3) 4 (4) 39. 2 分在CH3CH2Cl 分子中何种质子值大? ( )(1) CH3- 中的 (2) CH2- 中的 (3) 所有的 (4)离 Cl 原子最近的 10. 2 分在 60 MHz 仪器上,TMS 和一物质分子的某质子的吸收频率差为 120Hz ,则该质 子的化学位移为( )(1) 2 (2) 0.5 (3) 2.5 (4) 4 11. 2 分下图四种分子中,带圈质子受的屏蔽作用最大的是 ( )C HHHH RC R RH H C RH HH R C RH HH (b)(c)(d)(a)12. 2 分 质子的(磁旋比)为 2.67×108/(T s),在外场强度为 B 0 =1.4092T时,发生核磁共 振的辐射频率应为( )(1) 100MHz (2) 56.4MHz (3) 60MHz (4) 24.3MHz 13. 2 分 下述原子核没有自旋角动量的是( )(1) Li73 (2) C136(3) N147(4) C12614. 1 分将H11放在外磁场中时,核自旋轴的取向数目为( )(1) 1 (2) 2 (3) 3 (4) 515. 2 分核磁共振波谱法中乙烯, 乙炔, 苯分子中质子化学位移值序是 ( )(1) 苯 > 乙烯 > 乙炔 (2) 乙炔 > 乙烯 > 苯(3) 乙烯 > 苯 > 乙炔 (4) 三者相等16. 1 分用核磁共振波谱法测定有机物结构, 试样应是( )(1) 单质 (2) 纯物质 (3) 混合物 (4)任何试样17. 2 分在下列化合物中,核磁共振波谱, OH基团的质子化学位移值最大的是 (不考虑氢键影响) ( )(1) R OH (2) R COOH (3)OH (4)CH 2OH18. 2 分对乙烯与乙炔的核磁共振波谱, 质子化学位移( )值分别为5.8与2.8, 乙烯 质子峰化学位移值大的原因是( )(1) 诱导效应 (2) 磁各向异性效应 (3) 自旋─自旋偶合 (4) 共轭效应 19. 2 分某化合物分子式为C 10H 14, 1HNMR 谱图如下: 有两个单峰 a 峰= 7.2 , b 峰= 1.3峰面积之比: a:b=5:9 试问结构式为 ( )CH 2CH(CH 3)2CH(CH 3)CH 2CH 3C(CH 3)3CH 3CH(CH 3)2(1)(2)(3)(4 )20. 2 分化合物C 4H 7Br 3的1HNMR 谱图上,有两组峰都是单峰: a 峰 = 1.7 , b 峰 = 3.3,峰面积之比: a:b=3:4 它的结构式是 ( )(1) CH 2Br-CHBr-CHBr-CH 3 (2) CBr 3-CH 2-CH 2-CH 3CBrCHBr 33(3)BrCH CH 2Br CH 2Br(4)21. 2 分某化合物经元素分析, 含碳88.2%, 含氢11.8%, 1HNMR 谱图上只有一个单峰, 它的结构式是( )C CH 2CH 2CH 22CH CH C H 2H 2CCHCHC CH 2CH 2CH 2CH 2(1)(3)(2)(4)22. 2 分丙烷 C H C H C HH H , 1HNMR 谱其各组峰面积之比(由高场至低场)是( )(1) 3:1 (2) 2:3:3 (3) 3:2:3 (4) 3:3:2 23. 2 分核磁共振波谱法, 从广义上说也是吸收光谱法的一种, 但它同通常的吸收光谱法(如紫外、可见和红外吸收光谱)不同之处在于( )(1) 必须有一定频率的电磁辐射照射 (2) 试样放在强磁场中(3) 有信号检测仪 (4) 有记录仪24. 2 分对核磁共振波谱法, 绕核电子云密度增加, 核所感受到的外磁场强度会( )(1) 没变化 (2) 减小(3) 增加 (4) 稍有增加25. 2 分核磁共振波谱的产生, 是将试样在磁场作用下, 用适宜频率的电磁辐射照射,使下列哪种粒子吸收能量, 产生能级跃迁而引起的( )(1) 原子 (2) 有磁性的原子核(3) 有磁性的原子核外电子 (4) 所有原子核26. 2 分核磁共振的弛豫过程是(1) 自旋核加热过程(2) 自旋核由低能态向高能态的跃迁过程(3) 自旋核由高能态返回低能态, 多余能量以电磁辐射形式发射出去(4) 高能态自旋核将多余能量以无辐射途径释放而返回低能态27. 2 分核磁共振波谱的产生, 是由于在强磁场作用下, 由下列之一产生能级分裂, 吸收一定频率电磁辐射, 由低能级跃迁至高能级( )(1) 具有磁性的原子 (2) 具有磁性的原子核(3) 具有磁性的原子核外电子 (4) 具有磁性的原子核内电子28. 1 分核磁共振波谱法所用电磁辐射区域为( )(1) 远紫外区 (2) X射线区(3) 微波区 (4) 射频区29. 2 分13C自旋量子数I=1/2将其放在外磁场中有几种取向(能态) 6(1) 2 (2) 4 (3) 6 (4) 830. 2 分将11B(其自旋量子数I=3/2) 放在外磁场中,它有几个能态5( )(1) 2 (2) 4 (3) 6 (4) 831. 2 分某一个自旋核, 产生核磁共振现象时, 吸收电磁辐射的频率大小取决于()(1) 试样的纯度 (2) 在自然界的丰度(3) 试样的存在状态 (4) 外磁场强度大小32. 2 分13C(磁矩为C)在磁场强度为H0的磁场中时, 高能级与低能级能6量之差()(1)C B0 (2) 2C B0 (3) 4C B0 (4) 6C B033. 2 分自旋核在外磁场作用下, 产生能级分裂, 其相邻两能级能量之差为()(1) 固定不变 (2) 随外磁场强度变大而变大(3) 随照射电磁辐射频率加大而变大 (4) 任意变化34. 2 分化合物C3H5Cl3, 1HNMR谱图上有3组峰的结构式是( )(1) CH3-CH2-CCl3 (2) CH3-CCl2-CH2Cl(3) CH2Cl-CH2-CH2Cl (4) CH2Cl-CH2-CHCl2 35. 2 分化合物C3H5Cl3, 1HNMR谱图上有两个单峰的结构式是( )(1) CH3-CH2-CCl3 (2) CH3-CCl2-CH2Cl(3) CH2Cl-CH2-CHCl2 (4) CH2Cl-CHCl-CH2Cl36. 2 分某化合物的1HNMR谱图上, 出现两个单峰, 峰面积之比(从高场至低场)为3:1是下列结构式中( )(1) CH3CHBr2 (2) CH2Br-CH2Br(3) CHBr2-CH2Br (4) CH2Br-CBr(CH3)2 37. 2 分化合物(CH3)2CHCH2CH(CH3)2, 在1HNMR谱图上, 从高场至低场峰面积之比为( )(1) 6:1:2:1:6 (2) 2:6:2 (3) 6:1:1 (4) 6:6:2:238. 2 分化合物Cl-CH2-CH2-Cl1HNMR谱图上为( )(1) 1个单峰 (2) 1个三重峰 (3) 2个二重峰(4) 2个三重峰39. 2 分某化合物Cl-CH2-CH2-CH2-Cl1HNMR谱图上为( )(1) 1个单峰 (2) 3个单峰(3) 2组峰: 1个为单峰, 1个为二重峰 (4) 2组峰: 1个为三重峰, 1个为五重峰40. 2 分2-丁酮CH3COCH2CH3, 1HNMR谱图上峰面积之比(从高场至低场)应为()(1) 3:1 (2) 3:3:2 (3) 3:2:3 (4) 2:3:341. 2 分在下列化合物中, 用字母标出的亚甲基和次甲基质子的化学位移值从大到小的顺序是( )CH3CH2CH3 CH3CH(CH3)2 CH3CH2Cl CH3CH2Br(a) (b) (c) (d)(1) a b c d (2) a b d c (3) c d a b (4) c d b a 42. 2 分考虑2-丙醇CH3CH(OH)CH3的NMR谱, 若醇质子是快速交换的, 那么下列预言中正确的是( )(1) 甲基是单峰, 次甲基是七重峰, 醇质子是单峰(2) 甲基是二重峰, 次甲基是七重峰, 醇质子是单峰(3)甲基是四重峰, 次甲基是七重峰, 醇质子是单峰(4) 甲基是四重峰, 次甲基是十四重峰, 醇质子是二重峰(假定仪器的分辨率足够)43. 2 分在下列化合物中, 用字母标出的4种质子的化学位移值()从大到小的顺序是()CH3CH2OH Cacd(1) d c b a (2) a b c d(3) d b c a (4) a d b c44. 2 分考虑3,3-二氯丙烯(CH2=CH-CHCl2)的NMR谱, 假如多重峰没有重叠且都能分辨,理论上正确的预言是( )(1) 有3组峰, 2位碳上的质子是六重峰 (2) 有3组峰, 2位碳上的质子是四重峰 (3) 有4组峰, 2位碳上的质子是八重峰 (4) 有4组峰, 2位碳上的质子是六重峰 45. 2 分一种纯净的硝基甲苯的NMR 图谱中出现了3组峰, 其中一个是单峰, 一组是二重峰,一组是三重峰. 该化合物是下列结构中的 ( )(a)CH 3CH 3NO 2O 2NCH 3NO 2O 2N CH 3NO 2NO 2NO 2NO 2(b)(c)(d)46. 2 分 考虑-呋喃甲酸甲酯(糠醛甲酯)的核磁共振谱, 若仪器的分辨率足够, 下列预言中正 确的是( )OC OCH 3(1) 4个单峰, 峰面积比是1:1:1:3(2) 4组峰, 其中一个是单峰, 另外3组峰均是二重峰(3) 4组峰, 其中一个是单峰, 另外3组峰均是四重峰, 多重峰的面积比是1:1:1:1(4) 4重峰, 同(3), 但多重峰面积比是1:3:3:1 47. 2 分在下列化合物中标出了a 、b 、c 、d 4种质子, 处于最低场的质子是 ( )3db ca48. 2 分化合物CH 3COCH 2COOCH 2CH 3 的1HNMR 谱的特点是( ) (1) 4个单峰(2) 3个单峰, 1个三重峰 (3) 2个单峰(4) 2个单峰, 1个三重峰和1 个四重峰 49. 2 分化合物CH 3CH 2OCOCOCH 2CH 3 的1HNMR 谱的特点是( ) (1) 4个单峰 (2) 2个单峰(3) 2个三重峰, 2个四重峰 (4) 1个三重峰, 1 个四重峰50. 2 分测定某有机化合物中某质子的化学位移值在不同的条件下, 其值( )(1) 磁场强度大的大(2) 照射频率大的大(3) 磁场强度大, 照射频率也大的大(4) 不同仪器的相同51. 1 分外磁场强度增大时,质子从低能级跃迁至高能级所需的能量( )(1) 变大 (2) 变小 (3) 逐渐变小 (4) 不变化52. 1 分自旋核的磁旋比γ随外磁场强度变大而( )(1) 变大 (2) 变小 (3) 稍改变 (4) 不改变53. 1 分表示原子核磁性大小的是( )(1) 自旋量子数 (2) 磁量子数 (3) 外磁场强度 (4) 核磁矩54. 1 分核磁共振波谱法中, 化学位移的产生是由于( )造成的。
第三章 NMR 实验技术基础2 数据采集在现代脉冲Fourier 变换核磁谱仪上,核磁矩在一系列脉冲作用下产生横向磁化,横向磁化围绕外磁场进动并在探头的检测线圈中产生感生电流,经放大及ADC 数字化后记录下来。
这种时域信号称为FID(free-induction decay)或interferogram 。
前者专门指检测线圈中检测到的信号,后者既可指FID ,也可指多维谱中间接维中检测的信号。
数字化的FID 通常经Fourier 变换产生对应的频域信号即通常意义上的核磁共振谱,数字化处理是现代脉冲Fourier 变换核磁谱仪的一个典型特征。
a 采样定理在信号处理中最常用也最容易实现的是周期采样,即采样的时间间隔固定。
记时间间隔为∆t,有著名的采样定理:若一个连续时域信号的最高频率成分的频率不超过f c ,则周期采样信号系列S(k ∆t)能再现原信号的条件是:12∆t f c ≥ 通常称f tn =12∆为Nyquist frequency 换一种说法,采样频率不能低于信号最高频率的2倍。
(1) 满足采样定理时,原信号可由离散信号系列S(k ∆t)复原:s t S k t c ft k t n k ()()sin {()}=-=-∞∞∑∆∆2π 此处sin ()sin()c x x x =可检测到的最高信号频率为±采样频率/2,其间隔称为谱宽: SW f tn ==21∆ (2) 当信号频率超过Nyquist 频率时,将产生折叠现象(folding/aliasing),在频谱上表现为谱宽范围内的一个信号,如:当时域信号为复数系列时:两个频率成分νν02=+mf n a 与νa 在频谱上出现在同一位置. 前者的时域信号为:Ae Ae Ae Ae Ae Ae Ae Ae Ae i t i t i t i mf t i mf t i t i m i t i t n a n a a a ωθπνθπνθπνθππνθππνθπνθ++++++++======22222222220()这正是后者的时域信号,因而两种频率成分在时域的离散采样不可区分,也就是说,一个离散时间系列变换到的频谱具有有限带宽。
核磁共振波谱法习题集及答案第三章、核磁共振波谱法一、选择题 ( 共79题 )1. 2 分萘不完全氢化时,混合产物中有萘、四氢化萘、十氢化萘。
附图是混合产物的核磁共振谱图,A、B、C、D 四组峰面积分别为 46、70、35、168。
则混合产物中,萘、四氢化萘,十氢化萘的质量分数分别如下: ( )(1) 25.4%,39.4%,35.1% (2) 13.8%,43.3%,43.0%(3) 17.0%,53.3%,30.0% (4) 38.4%,29.1%,32.5%2. 2 分下图是某化合物的部分核磁共振谱。
下列基团中,哪一个与该图相符?( )(1)CH3C CH2OCHCHOCH3(2)CH(3)CH3CH2O(4)C H3O CH O CHH X :H M :H A =1:2: 3 3. 2 分在下面四个结构式中 (1) C CH 3H R H(2)H C CH 3H CH 3(3)H C CH 3CH 3CH 3(4)H C H H H哪个画有圈的质子有最大的屏蔽常数 ? ( )4. 1 分一个化合物经元素分析,含碳 88.2%,含氢 11.8%,其氢谱只有一个单峰。
它是下列可能结构中的哪一个? ( )5. 1 分 下述原子核中,自旋量子数不为零的是 ( )(1) F (2) C (3) O (4) He6. 2 分在 CH 3- CH 2- CH 3分子中,其亚甲基质子峰精细结构的强度比为哪一组数据 ?( )(1) 1 : 3 : 3 : 1 (2) 1 : 4 : 6 : 6 : 4 : 1(3) 1 : 5 : 10 : 10 : 5 : 1 (4) 1 : 6 : 15 : 20 : 15 : 6 : 17. 2 分ClCH 2- CH 2Cl 分子的核磁共振图在自旋-自旋分裂后,预计 ( )(1) 质子有 6 个精细结构 (2) 有 2 个质子吸收峰(3) 不存在裂分 (4) 有 5 个质子吸收峰8. 2 分在 O - H 体系中,质子受氧核自旋-自旋偶合产生多少个峰 ? ( )(1) 2 (2) 1 (3) 4 (4) 39. 2 分在 CH 3CH 2Cl 分子中何种质子 值大 ? ( )(1) CH 3- 中的 (2) CH 2- 中的 (3) 所有的 (4) 离 Cl 原子最近的10. 2 分在 60 MHz 仪器上,TMS 和一物质分子的某质子的吸收频率差为 120Hz ,则该质子的化学位移为 ( )(1) 2 (2) 0.5 (3) 2.5 (4) 411. 2 分下图四种分子中,带圈质子受的屏蔽作用最大的是 ( )C H H H C R C RC H (b)(c)(d)(a)12. 2 分质子的γ(磁旋比)为 2.67×108/(T •s),在外场强度为 B 0 = 1.4092T时,发生核磁共振的辐射频率应为 ( )(1) 100MHz (2) 56.4MHz (3) 60MHz (4) 24.3MHz13. 2 分下述原子核没有自旋角动量的是 ( )(1) Li 73 (2) C 136 (3) N 147 (4) C 12614. 1 分将 H 11 放在外磁场中时,核自旋轴的取向数目为 ( )(1) 1 (2) 2 (3) 3 (4) 515. 2 分核磁共振波谱法中乙烯, 乙炔, 苯分子中质子化学位移值序是 ( ) (1) 苯 > 乙烯 > 乙炔 (2) 乙炔 > 乙烯 > 苯(3) 乙烯 > 苯 > 乙炔 (4) 三者相等16. 1 分用核磁共振波谱法测定有机物结构, 试样应是 ( )(1) 单质 (2) 纯物质 (3) 混合物 (4) 任何试样17. 2 分在下列化合物中,核磁共振波谱, OH 基团的质子化学位移值最大的是 (不考虑 氢键影响) ( )(1) R OH(2) R COOH(3)OH(4)CH 2OH18. 2 分对乙烯与乙炔的核磁共振波谱, 质子化学位移(δ )值分别为5.8与2.8, 乙烯 质子峰化学位移值大的原因是 ( )(1) 诱导效应 (2) 磁各向异性效应 (3) 自旋─自旋偶合 (4) 共轭效应19. 2 分某化合物分子式为C 10H 14, 1HNMR 谱图如下:有两个单峰 a 峰δ= 7.2 , b 峰δ= 1.3峰面积之比: a:b=5:9 试问结构式为 ( )CH 2CH(CH 3)2CH(CH 3)CH 2CH 3C(CH 3)3CH 3CH(CH 3)2(1)(2)(3)(4 )20. 2 分 化合物C 4H 7Br 3的1HNMR 谱图上,有两组峰都是单峰:a 峰 δ= 1.7 ,b 峰 δ= 3.3,峰面积之比: a:b=3:4 它的结构式是 ( )(1) CH 2Br-CHBr-CHBr-CH 3(2) CBr 3-CH 2-CH 2-CH 3CBrCHBr 33(3) BrCH 3CH 2Br CH 2Br (4)21. 2 分某化合物经元素分析, 含碳88.2%, 含氢11.8%, 1HNMR 谱图上只有一个单峰,它的结构式是 ( )C CH 2CH 2CH 22CH CH CH C H 2H 2C CH CH C 2CH 2CH 2CH 2(1)(3)(2)(4)22. 2 分丙烷 C H C H C H HH , 1HNMR 谱其各组峰面积之比(由高场至低场)是( )(1) 3:1 (2) 2:3:3 (3) 3:2:3 (4) 3:3:223. 2 分核磁共振波谱法, 从广义上说也是吸收光谱法的一种, 但它同通常的吸收光谱法(如紫外、 可见和红外吸收光谱)不同之处在于 ( )(1) 必须有一定频率的电磁辐射照射 (2) 试样放在强磁场中(3) 有信号检测仪 (4) 有记录仪24. 2 分对核磁共振波谱法, 绕核电子云密度增加, 核所感受到的外磁场强度会( )(1) 没变化 (2) 减小(3) 增加 (4) 稍有增加25. 2 分核磁共振波谱的产生, 是将试样在磁场作用下, 用适宜频率的电磁辐射照射, 使下列哪种粒子吸收能量, 产生能级跃迁而引起的 ( )(1) 原子 (2) 有磁性的原子核(3) 有磁性的原子核外电子 (4) 所有原子核26. 2 分核磁共振的弛豫过程是 ( )(1) 自旋核加热过程(2) 自旋核由低能态向高能态的跃迁过程(3) 自旋核由高能态返回低能态, 多余能量以电磁辐射形式发射出去(4) 高能态自旋核将多余能量以无辐射途径释放而返回低能态27. 2 分核磁共振波谱的产生, 是由于在强磁场作用下, 由下列之一产生能级分裂, 吸收一定频率电磁辐射, 由低能级跃迁至高能级 ( )(1) 具有磁性的原子 (2) 具有磁性的原子核(3) 具有磁性的原子核外电子 (4) 具有磁性的原子核内电子28. 1 分核磁共振波谱法所用电磁辐射区域为 ( )(1) 远紫外区 (2) X射线区(3) 微波区 (4) 射频区29. 2 分13C自旋量子数I=1/2将其放在外磁场中有几种取向(能态) ( )6(1) 2 (2) 4 (3) 6 (4) 830. 2 分11B(其自旋量子数I=3/2) 放在外磁场中,它有几个能态 ( )将5(1) 2 (2) 4 (3) 6 (4) 831. 2 分某一个自旋核, 产生核磁共振现象时, 吸收电磁辐射的频率大小取决于() (1) 试样的纯度 (2) 在自然界的丰度(3) 试样的存在状态 (4) 外磁场强度大小32. 2 分13C(磁矩为μC)在磁场强度为H0的磁场中时, 高能级与低能级能量之差∆6()(1)μC B0 (2) 2μC B0 (3) 4μC B0 (4) 6μC B033. 2 分自旋核在外磁场作用下, 产生能级分裂, 其相邻两能级能量之差为()(1) 固定不变 (2) 随外磁场强度变大而变大(3) 随照射电磁辐射频率加大而变大 (4) 任意变化34. 2 分化合物C3H5Cl3, 1HNMR谱图上有3组峰的结构式是 ( )(1) CH3-CH2-CCl3 (2) CH3-CCl2-CH2Cl(3) CH2Cl-CH2-CH2Cl (4) CH2Cl-CH2-CHCl235. 2 分化合物C3H5Cl3, 1HNMR谱图上有两个单峰的结构式是 ( )(1) CH3-CH2-CCl3 (2) CH3-CCl2-CH2Cl(3) CH2Cl-CH2-CHCl2 (4) CH2Cl-CHCl-CH2Cl36. 2 分某化合物的1HNMR谱图上, 出现两个单峰, 峰面积之比(从高场至低场)为3:1 是下列结构式中 ( )(1) CH3CHBr2 (2) CH2Br-CH2Br(3) CHBr2-CH2Br (4) CH2Br-CBr(CH3)237. 2 分化合物(CH3)2CHCH2CH(CH3)2, 在1HNMR谱图上, 从高场至低场峰面积之比为 ( )(1) 6:1:2:1:6 (2) 2:6:2 (3) 6:1:1 (4) 6:6:2:238. 2 分化合物Cl-CH2-CH2-Cl1HNMR谱图上为 ( )(1) 1个单峰 (2) 1个三重峰 (3) 2个二重峰 (4) 2个三重峰39. 2 分某化合物Cl-CH2-CH2-CH2-Cl1HNMR谱图上为 ( )(1) 1个单峰 (2) 3个单峰(3) 2组峰: 1个为单峰, 1个为二重峰 (4) 2组峰: 1个为三重峰, 1个为五重峰40. 2 分2-丁酮CH3COCH2CH3, 1HNMR谱图上峰面积之比(从高场至低场)应为() (1) 3:1 (2) 3:3:2 (3) 3:2:3 (4) 2:3:341. 2 分在下列化合物中, 用字母标出的亚甲基和次甲基质子的化学位移值从大到小的顺序是 ( )CH3CH2CH3 CH3CH(CH3)2 CH3CH2Cl CH3CH2Br(a) (b) (c) (d)(1) a b c d (2) a b d c (3) c d a b (4) c d b a42. 2 分考虑2-丙醇CH3CH(OH)CH3的NMR谱, 若醇质子是快速交换的, 那么下列预言中正确的是 ( )(1) 甲基是单峰, 次甲基是七重峰, 醇质子是单峰(2) 甲基是二重峰, 次甲基是七重峰, 醇质子是单峰(3)甲基是四重峰, 次甲基是七重峰, 醇质子是单峰(4) 甲基是四重峰, 次甲基是十四重峰, 醇质子是二重峰(假定仪器的分辨率足够)43. 2 分在下列化合物中, 用字母标出的4种质子的化学位移值( )从大到小的顺序是()OCd(1) d c b a (2) a b c d(3) d b c a (4) a d b c44. 2 分考虑3,3-二氯丙烯(CH2=CH-CHCl2)的NMR谱, 假如多重峰没有重叠且都能分辨,理论上正确的预言是 ( )(1) 有3组峰, 2位碳上的质子是六重峰(2) 有3组峰, 2位碳上的质子是四重峰(3) 有4组峰, 2位碳上的质子是八重峰(4) 有4组峰, 2位碳上的质子是六重峰45. 2 分一种纯净的硝基甲苯的NMR图谱中出现了3组峰, 其中一个是单峰, 一组是二重峰,一组是三重峰. 该化合物是下列结构中的 ( )(a)CH 3CH 3NO 2O 2NCH 3NO 2O 2N CH 3NO 222NO 2(b)(c)(d)46. 2 分考虑 -呋喃甲酸甲酯(糠醛甲酯)的核磁共振谱, 若仪器的分辨率足够, 下列预言中正确的是 ( )OC OCH 3(1) 4个单峰, 峰面积比是1:1:1:3(2) 4组峰, 其中一个是单峰, 另外3组峰均是二重峰(3) 4组峰, 其中一个是单峰, 另外3组峰均是四重峰, 多重峰的面积比是1:1:1:1(4) 4重峰, 同(3), 但多重峰面积比是1:3:3:1 47. 2 分在下列化合物中标出了a 、b 、c 、d 4种质子, 处于最低场的质子是 ( )3db ca48. 2 分化合物CH3COCH2COOCH2CH3的1HNMR谱的特点是( )(1) 4个单峰(2) 3个单峰, 1个三重峰(3) 2个单峰(4) 2个单峰, 1个三重峰和1 个四重峰49. 2 分化合物CH3CH2OCOCOCH2CH3的1HNMR谱的特点是( )(1) 4个单峰 (2) 2个单峰(3) 2个三重峰, 2个四重峰 (4) 1个三重峰, 1 个四重峰50. 2 分测定某有机化合物中某质子的化学位移值δ在不同的条件下, 其值( )(1) 磁场强度大的δ大(2) 照射频率大的δ大(3) 磁场强度大, 照射频率也大的δ大(4) 不同仪器的δ相同51. 1 分外磁场强度增大时,质子从低能级跃迁至高能级所需的能量( )(1) 变大 (2) 变小 (3) 逐渐变小 (4) 不变化52. 1 分自旋核的磁旋比γ随外磁场强度变大而( )(1) 变大 (2) 变小 (3) 稍改变 (4) 不改变53. 1 分表示原子核磁性大小的是( )(1) 自旋量子数 (2) 磁量子数 (3) 外磁场强度 (4) 核磁矩 54. 1 分核磁共振波谱法中, 化学位移的产生是由于( )造成的。
第三章、核磁共振波谱法一、选择题(共79题)1.2分萘不完全氢化时,混合产物中有萘、四氢化萘、十氢化萘。
附图是混合产物的核磁共振谱图,A、B、C、D四组峰面积分别为46、70、35、168。
则混合产物中,萘、四氢化萘,十氢化萘的质量分数分别如下:()(1)25.4%,39.4%,35.1%(2)13.8%,43.3%,43.0%(3)17.0%,53.3%,30.0%(4)38.4%,29.1%,32.5%2.2分下图是某化合物的部分核磁共振谱。
下列基团中,哪一个与该图相符?()H X:H M:H A=1:2:33.2分在下面四个结构式中哪个画有圈的质子有最大的屏蔽常数?()4.1分一个化合物经元素分析,含碳88.2%,含氢11.8%,其氢谱只有一个单峰。
它是下列可能结构中的哪一个?()5.1分下述原子核中,自旋量子数不为零的是()(1)F(2)C(3)O(4)He6.2分在CH3-CH2-CH3分子中,其亚甲基质子峰精细结构的强度比为哪一组数据?()(1)1:3:3:1(2)1:4:6:6:4:1(3)1:5:10:10:5:1(4)1:6:15:20:15:6:17.2分ClCH2-CH2Cl分子的核磁共振图在自旋-自旋分裂后,预计()(1)质子有6个精细结构(2)有2个质子吸收峰(3)不存在裂分(4)有5个质子吸收峰8.2分在O-H体系中,质子受氧核自旋-自旋偶合产生多少个峰?()(1)2(2)1(3)4(4)39.2分在CH3CH2Cl分子中何种质子?值大?()(1)CH3-中的(2)CH2-中的(3)所有的(4)离Cl原子最近的10.2分在60MHz仪器上,TMS和一物质分子的某质子的吸收频率差为120Hz,则该质子的化学位移为()(1)2(2)0.5(3)2.5(4)411.2分下图四种分子中,带圈质子受的屏蔽作用最大的是()12.2分质子的?(磁旋比)为2.67×108/(T?s),在外场强度为B0=1.4092T时,发生核磁共振的辐射频率应为()(1)100MHz(2)56.4MHz(3)60MHz(4)24.3MHz 13.2分下述原子核没有自旋角动量的是() (1)Li 73(2)C 136(3)N 147(4)C 12614.1分将H 11放在外磁场中时,核自旋轴的取向数目为() (1)1(2)2(3)3(4)5 15.2分核磁共振波谱法中乙烯,乙炔,()(1)苯>乙烯>乙炔(2)乙炔>乙烯>苯 (3)乙烯>苯>乙炔(4)三者相等 16.1分用核磁共振波谱法测定有机物结构,试样应是() (1)单质(2)纯物质(3)混合物(4)任何试样 17.2分在下列化合物中,核磁共振波谱,OH 基团的质子化学位移值最大的是(不考虑 氢键影响)() 18.2分对乙烯与乙炔的核磁共振波谱,质子化学位移(?)值分别为5.8与2.8,乙烯 质子峰化学位移值大的原因是()(1)诱导效应(2)磁各向异性效应(3)自旋─自旋偶合(4)共轭效应 19.2分某化合物分子式为C 10H 14,1HNMR 谱图如下: 有两个单峰a 峰?=7.2,b 峰?=1.3 峰面积之比:a:b=5:9试问结构式为() 20.2分化合物C 4H 7Br 3的1HNMR 谱图上,有两组峰都是单峰: a 峰?=1.7,b 峰?=3.3,峰面积之比:a:b=3:4它的结构式是() (1)CH 2Br-CHBr-CHBr-CH 3 (2)CBr 3-CH 2-CH 2-CH 3 21.2分某化合物经元素分析,含碳88.2%,含氢11.8%,1HNMR 谱图上只有一个单峰, 它的结构式是() 22.2分丙烷C H C H C HH H ,1HNMR 谱其各组峰面积之比(由高场至低场)是() (1)3:1(2)2:3:3(3)3:2:3(4)3:3:2 23.2分核磁共振波谱法,从广义上说也是吸收光谱法的一种,但它同通常的吸收光谱法(如紫外、可见和红外吸收光谱)不同之处在于()(1)必须有一定频率的电磁辐射照射(2)试样放在强磁场中 (3)有信号检测仪(4)有记录仪 24.2分对核磁共振波谱法,绕核电子云密度增加,核所感受到的外磁场强度会() (1)没变化(2)减小 (3)增加(4)稍有增加 25.2分核磁共振波谱的产生,是将试样在磁场作用下,用适宜频率的电磁辐射照射, 使下列哪种粒子吸收能量,产生能级跃迁而引起的() (1)原子(2)有磁性的原子核(3)有磁性的原子核外电子(4)所有原子核 26.2分核磁共振的弛豫过程是() (1)自旋核加热过程(2)自旋核由低能态向高能态的跃迁过程(3)自旋核由高能态返回低能态,多余能量以电磁辐射形式发射出去 (4)高能态自旋核将多余能量以无辐射途径释放而返回低能态 27.2分核磁共振波谱的产生,是由于在强磁场作用下,由下列之一产生能级分裂,吸收 一定频率电磁辐射,由低能级跃迁至高能级() (1)具有磁性的原子(2)具有磁性的原子核(3)具有磁性的原子核外电子(4)具有磁性的原子核内电子 28.1分核磁共振波谱法所用电磁辐射区域为() (1)远紫外区(2)X 射线区 (3)微波区(4)射频区 29.2分613C 自旋量子数I =1/2将其放在外磁场中有几种取向(能态)()(1)2(2)4(3)6(4)8 30.2分将511B (其自旋量子数I =3/2)放在外磁场中,它有几个能态() (1)2(2)4(3)6(4)8 31.2分某一个自旋核,产生核磁共振现象时,吸收电磁辐射的频率大小取决于() (1)试样的纯度(2)在自然界的丰度 (3)试样的存在状态(4)外磁场强度大小 32.2分613C(磁矩为?C )在磁场强度为H 0的磁场中时,高能级与低能级能量之差?()(1)?C B 0(2)2?C B 0(3)4?C B 0(4)6?C B 0 33.2分自旋核在外磁场作用下,产生能级分裂,其相邻两能级能量之差为()(1)固定不变(2)随外磁场强度变大而变大(3)随照射电磁辐射频率加大而变大(4)任意变化34.2分化合物C3H5Cl3,1HNMR谱图上有3组峰的结构式是()(1)CH3-CH2-CCl3(2)CH3-CCl2-CH2Cl(3)CH2Cl-CH2-CH2Cl(4)CH2Cl-CH2-CHCl235.2分化合物C3H5Cl3,1HNMR谱图上有两个单峰的结构式是()(1)CH3-CH2-CCl3(2)CH3-CCl2-CH2Cl(3)CH2Cl-CH2-CHCl2(4)CH2Cl-CHCl-CH2Cl36.2分某化合物的1HNMR谱图上,出现两个单峰,峰面积之比(从高场至低场)为3:1是下列结构式中()(1)CH3CHBr2(2)CH2Br-CH2Br(3)CHBr2-CH2Br(4)CH2Br-CBr(CH3)237.2分化合物(CH3)2CHCH2CH(CH3)2,在1HNMR谱图上,从高场至低场峰面积之比为()(1)6:1:2:1:6(2)2:6:2(3)6:1:1(4)6:6:2:238.2分化合物Cl-CH2-CH2-Cl1HNMR谱图上为()(1)1个单峰(2)1个三重峰(3)2个二重峰(4)2个三重峰39.2分某化合物Cl-CH2-CH2-CH2-Cl1HNMR谱图上为()(1)1个单峰(2)3个单峰(3)2组峰:1个为单峰,1个为二重峰(4)2组峰:1个为三重峰,1个为五重峰40.2分2-丁酮CH3COCH2CH3,1HNMR谱图上峰面积之比(从高场至低场)应为()(1)3:1(2)3:3:2(3)3:2:3(4)2:3:341.2分在下列化合物中,用字母标出的亚甲基和次甲基质子的化学位移值从大到小的顺序是()CH3CH2CH3CH3CH(CH3)2CH3CH2ClCH3CH2Br(a)(b)(c)(d)(1)abcd(2)abdc(3)cdab(4)cdba42.2分考虑2-丙醇CH3CH(OH)CH3的NMR谱,若醇质子是快速交换的,那么下列预言中正确的是()(1)甲基是单峰,次甲基是七重峰,醇质子是单峰(2)甲基是二重峰,次甲基是七重峰,醇质子是单峰(3)甲基是四重峰,次甲基是七重峰,醇质子是单峰(4)甲基是四重峰,次甲基是十四重峰,醇质子是二重峰(假定仪器的分辨率足够)43.2分在下列化合物中,用字母标出的4种质子的化学位移值( )从大到小的顺序是()(1)dcba(2)abcd(3)dbca(4)adbc44.2分考虑3,3-二氯丙烯(CH2=CH-CHCl2)的NMR谱,假如多重峰没有重叠且都能分辨,理论上正确的预言是()(1)有3组峰,2位碳上的质子是六重峰(2)有3组峰,2位碳上的质子是四重峰(3)有4组峰,2位碳上的质子是八重峰(4)有4组峰,2位碳上的质子是六重峰45.2分一种纯净的硝基甲苯的NMR图谱中出现了3组峰,其中一个是单峰,一组是二重峰, 一组是三重峰.该化合物是下列结构中的()46.2分考虑?-呋喃甲酸甲酯(糠醛甲酯)的核磁共振谱,若仪器的分辨率足够,下列预言中正确的是()(1)4个单峰,峰面积比是1:1:1:3(2)4组峰,其中一个是单峰,另外3组峰均是二重峰(3)4组峰,其中一个是单峰,另外3组峰均是四重峰,多重峰的面积比是1:1:1:1(4)4重峰,同(3),但多重峰面积比是1:3:3:147.2分在下列化合物中标出了a、b、c、d4种质子,处于最低场的质子是()48.2分化合物CH3COCH2COOCH2CH3的1HNMR谱的特点是()(1)4个单峰(2)3个单峰,1个三重峰(3)2个单峰(4)2个单峰,1个三重峰和1个四重峰49.2分化合物CH3CH2OCOCOCH2CH3的1HNMR谱的特点是()(1)4个单峰(2)2个单峰(3)2个三重峰,2个四重峰(4)1个三重峰,1个四重峰50.2分测定某有机化合物中某质子的化学位移值?在不同的条件下,其值()(1)磁场强度大的?大(2)照射频率大的?大(3)磁场强度大,照射频率也大的?大(4)不同仪器的?相同51.1分外磁场强度增大时,质子从低能级跃迁至高能级所需的能量()(1)变大(2)变小(3)逐渐变小(4)不变化52.1分自旋核的磁旋比γ随外磁场强度变大而()(1)变大(2)变小(3)稍改变(4)不改变53.1分表示原子核磁性大小的是()(1)自旋量子数(2)磁量子数(3)外磁场强度(4)核磁矩 54.1分核磁共振波谱法中,化学位移的产生是由于()造成的。
第三章核磁共振波谱法核磁共振(NMR )现象的发现1945年,Stanford大学F. Bloch (波塞尔)领导的研究小组和Harvard大学E. M. Purcell (布洛赫)领导的研究小组几乎同时发现了核磁共振(Nuclear Magn etic Reso nan ce, NMR现象,他们分别观测到水、石蜡中质子的核磁共振信号。
对NMR作出贡献的12位Nobel得主他们二人因此获得1952 年诺贝尔物理学奖。
Richard R. Ernst唯一一位因为在核磁共振方面的突出贡献获而得Nobel化学奖的科学家.应用领域广泛今天,核磁共振已成为鉴定有机化合物结构及研究化学动力学等的极为重要的方法。
在有机化学、生物化学、药物化学、物理化学、无机化学及多种工业部门中得到广泛的应用。
另外,核磁共振成像技术已经普遍应用于临床。
【基本要求】理解核磁共振谱的基本原理,基本概念和常用术语掌握核磁共振谱与有机化合物分子结构之间的关系掌握运用核磁共振谱解析分子结构的方法【重点难点】核磁共振谱与有机化合物分子结构之间的关系核磁共振谱解析分子结构的方法§1 核磁共振的基本原理1.1 原子核的自旋和自旋磁矩量子力学和实验都证明原子核的自旋运动与自旋量子数I 有关,而自旋量子数I取决于原子的质量数(A)和原子序数(Z):Z A I A x z偶数偶数12厂1£飞Vfi. Mg, 3*16奇数或偶数12“0皿195Pr?e.旳甌等奇数3/27Li3.也即23Na11T J3S l6. 35C117. 37C117T39K19t阳g妙仍Cuss, 79Br J5.叫抵等52l7O fi. 25Nlg12, 55Mibs,旳Z I珈等奇数偶数1W…応14N7, SS C O27.LO B5原子核是由中子与质子组成。
质子与中子数为偶数的核,其自旋量子数1=0, 没有自旋运动,例如12C、180、32S等核。
质子数与中子数其中之一为奇数I工0 具有自旋现象,例如%、13c、19F、31P> 14N、35Cl等核。
(质子数=核电荷数=原子序数)自旋量子数I工0的原子核都有自旋运动,并且核带有一定的正电荷。
这些电荷也围绕着自旋轴旋转,从而产生循环电流,循环电流就会产生磁场。
因此凡是I工的原子核都会产生磁矩。
其自旋磁矩卩=丫P M是一个矢量,其方向与自旋轴重合;为磁旋比,代表磁核的性质,是核的特征常数。
如,1H核的值为26.7519 W7 T-1s-1(每秒特斯拉,磁感应强度B的单位为特斯拉(T)); 13C核的值为6.7283 X07 T-1s-1。
P为自旋角动量为:h—普朗克常数。
I—自旋量子数。
有自旋磁矩的原子核通常称为磁性核。
丫(磁旋比)值越大,核的磁性越强,检测灵敏度越高。
自旋量子数I工0的原子核都有自旋磁矩存在,都有核磁共振现象。
I = 1/2 的原子核,电荷均匀地分布在原子核表面,核磁共振的谱线窄,是核磁共振研究最适宜的对象。
下面主要以自旋量子数I = 1/2、旋磁比比较大的氢核为代表,介绍核磁共振的基本原理。
先来了解具有磁性的原子核的运动1.2原子核在外磁场B。
中的自旋运动——进动療子核的自疑和自旋楼矩n轴当自旋核置于外磁场B o 中,自旋核的行为就象一个在地心引力场中的陀螺。
自旋量子数I =1/2的原子核的运动情况如右图所示。
就叫做Larmor (进动)频率,与外磁场强度成正比。
(Y 为核的磁旋比,又称旋磁比、回旋比等。
)白旋■子敷・1匕的自蛙棣在外场(B °)中的运动状态1.3自旋磁矩的空间取向量子化按照量子力学规律,原子核自旋磁矩的空间取向是量子化的 I 的核在外磁场中存在(2I + 1)个不同的自旋状态,其自旋磁矩有(2I +1)个 不同的空间取向,每个取向可由一个自旋磁量子数(m )表示,m = I, I - 1, I - 2, • -I 等。
如上图所示,I 为1/2的核就有两种不同的自旋状态:顺着外磁场(B o )方 向进动(m = + 1/2)、逆着外磁场(B o )方向进动(m = -1/2 )。
所以,其自旋 核的自旋轴与外磁场(B o )方向有一定的角度9,自旋轴 绕外磁场方向发生回旋。
外磁场方向称为回旋轴(铅直 轴),自旋核的这种运动就叫做Larmor (拉莫尔)进动。
旋量子数I = 1/2的自旋核在外磁场中的运动状态有 (21+1)两种,分别用(磁量子数)m = + 1/2和m = -1/2来表示,见下图,其含义后面介绍。
核回旋的频率(v )自旋量子数为4U ・自 址&引力 蔻力场中陀蠟前运功 V-磁矩在空间就有两种取向。
I 为1的核自旋磁矩的空间取向有三种(m = 1,1 -1,1-2, • •)•,-=0在外雄场(甌)中,原子核自碇臓矩的空间取向晟子化如将外磁场B o的磁力线方向定为z轴方向,则原子核自旋角动量在B o方向(z轴)的分量(即自旋角动量在z轴上的投影)只能取一些不连续的数值,即n h相应的自旋磁矩在B o方向(z轴)的分量(即核磁矩在z轴上的投影)也是量子化的。
D h■ /it1.4核磁能级自旋量子数为I的核在外磁场中存在(2I + 1)个不同的自旋状态,各自旋状态的能量为:E = -ft z B G= - y HI丄禺当然也是量子化的,故称为核磁能级。
自旋量子数为1/2的核在外磁场中存在两种不同的自旋状态,有两个核磁能级,如下左图所示,说图。
两核磁能级的能量差与外磁场强度成正比,如下右图所示。
1.5核磁共振的产生在外磁场中,有自旋磁矩的原子核的两个相邻核磁能级的能量差与无线电波 的能量相当。
如用一无线电波来照射样品,当无线电波的能量与原子核的两个相 邻核磁能级的能量差相等时,原子核就会吸收该无线电波的能量,发生能级跃迁, 由低能自旋状态变成高能自旋状态。
这种现象就是核磁共振现象。
吸收的无线电波的频率等于磁性核的Larmo 濒率(v )。
h yhv = v =七E Q = v 0 B o —定时,不同的核,丫(核的磁旋比)不同,u 不同。
核磁共振谱仪的工 作频率。
表为常见核的共振频率。
v = ^=v,200 MH!81 MHz 1H 31p188.2 MHz 503 MHz|19FI F . 2<M) MHz ISO MH1 1Q0 MH2 50 MH2 0 MHzp 仪器 田F 13C 2H200 MHz 4.7 T 200 MUZ 1S8.2 MHz 50,3 MHz 30.7 MHz300 vuiz 7.0 T 300 MHz 282.2 MHz 75*4 MHz 46.1 MHz500 MIIZ 11.7 T 500 MHz 470*5 MIIZ 125.7 MIIZ 76.8 MHz2.1核磁共振谱的表示方法(1)核磁共振谱图B o f为12的檢的核厳能级 离能态低能态/为的核的两个核磁能级的 能量差与外磁场的关系下图是用300 MHz脉冲Fourier (傅里叶)变换超导核磁共振仪做的乙酸乙酯(CH3COOCH2CH3)的核磁共振氢谱。
乙醴乙酯的核厳共掘氢谱(AOOMHz)NMR谱仪都配备有自动积分仪,对每组峰的峰面积进行自动积分,在谱中以积分高度显示。
各组峰的积分高度之简比,代表了相应的氢核数目之简比。
例如:从左至右,三组峰的积分高度之简比为2:3:3,其质子数目之比亦为2:3:3。
记录NMR谱的图纸已打印好刻度,上标△ v(Hz),下标5 (ppm)为对应于600-0 Hz (60MHz谱仪)或1000-0 Hz (100MHz谱仪),便于读出各组峰的化学位移及裂距。
超出此范围,可通过仪器的简单操作,以附加图记录在同一张谱上,并注明偏移(off-set)的Hz或ppm。
附图吸收峰的化学位移为正常读出值加偏移值。
现代PFT-NMR谱仪(脉冲傅里叶变换核磁共振波谱仪),使用计算机打印,通过计算机操作,谱图的5值范围可任意选择,并且每条谱线的积分高度、化学位移(ppm或Hz)均可打印出来。
从一张核磁共振氢谱我们能够得到以下信息,分别与相应的结构因子有关。
信号的位置—化学位移(5 / ppm R质子的化学环境信号的数目-化学等价质子的组数信号的强度一引起该信号的氢原子数目,积分面积信号的裂分一邻近质子的数目,J / Hz,偶合常数PS■ ■ ■ BlCXJEthylAcetateUL LA JC3r«5 二■ ------------- i d UJio 9 ai.nt(2)核磁共振数据乙酸乙酯的核磁共振氢谱也可以这样来表示。
11H NMR ( 300 MHz, CDCI 3), S ( ppm) 1.867 (J= 7.2 Hz, 3H ), 2.626 ( s, 3H ), 4.716 ( q, J= 7.2 Hz, 2H )s—单峰;d—双峰(二重峰);t—三峰(三重峰);q—四峰(四重峰);m—多峰(多重峰)。
H的自旋量子数为1/2,氘的自旋量子数为1,在做H-核磁共振谱图时,氘不会发生核磁共振而产生吸收,因此这些氘代试剂常用于核磁共振做溶剂,防止其中的H的干扰。
注:ppm (百万分之一)。
CDCl3是氯仿CHCI3中H被其同位素氘(D)替代了生成了CDCI3,但是CDCI3比CHCb有好处,更容易做核磁共振。
最正确的读法是氘代三氯甲烷或者氘代氯仿。
§ 化学位移(Chemical shift)我们知道氢原子核的自旋量子数I是1/2,其核磁共振的条件是:h yhv = A£= y—B o v = = v0对于氢原子核来说,旋磁比是一个常数,为26.7519 X07 T-1s-1(每秒特斯拉),在一固定外加磁场中,外磁场强度B。
也是一个定值。
这样,似乎所有有机物的1H核磁共振谱都只有一个峰,都在频率为丫0/2 n即1H的Larmor频率(v) 处产生共振吸收。
如果是这样,核磁共振对结构分析将毫无意义。
实际上,化学环境不同的1H核以不同的Larmor频率进动。
通常把因为1H核在分子中所处的化学环境不同而引起的Larmor频率位移叫做化学位移(Chemical shift)。
一个分子中有几个化学环境不同的1H核就有几个不同的Larmor频率,在核磁共振谱中就可以观察到几个吸收信号。
这是核磁共振用于有机结构分析的基础。
为什么化学环境不同的1H核以不同的Larmor频率进动呢?3.1屏蔽效应和屏蔽常数如上图所示,分子中的1H核不是一个裸核,1H核外还有电子,在外磁场的作用下,核外电子的运动产生一个与外磁场方向相反的感应磁场(B感应)。
因此,1H核实际感受到的磁场强度比外磁场强度(B o)要小:B = B o-B感应;电磁学知识告诉我们,核外电子的感应磁场强度(B感应)与外磁场强度(B o)成正比:B感应= c 0。