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第十四章 核磁共振波谱法

1、解释下列名词
(1)屏蔽效应和去屏蔽效应
屏蔽效应:绕核电子在外加磁场的诱导下,产生与外加磁场方向相反的感应磁场,使原子核实受磁场强度稍有降低,这种核外电子及其他因素对抗外加磁场的现象称为~。

去屏蔽效应:当次级磁场的磁力线与外磁场一致时,使得处于此空间的质子实受外磁场强度增加,这种效应为~。

(不定)
(2)自旋偶合和自旋分裂
自旋偶合是核自旋产生的核磁矩间的相互干扰,又称为自旋-自旋偶合。

自旋分裂是由自旋偶合引起共振峰分裂的现象,又称为自旋-自旋分裂。

(3)化学位移和偶合常数
由于屏蔽效应的存在,不同化学环境的氢核的共振频率(进动频率,吸收频率)不同,这种现象称为化学位移。

当自旋体系存在自旋-自旋偶合时,核磁共振谱线发生分裂。

由分裂所产生的裂距反映了相互偶合作用的强弱,称为偶合常数。

(4)化学等价核和磁等价核
在核磁共振谱中,有相同化学环境的核具有相同的化学位移,这种有相同化学位移的核称为化学等价。

分子中一组化学等价核(化学位移相同)与分子中的其他任何一个核都有相同强弱的偶合,则这组核为磁等价核。

2、略
3、为什么强照射波照射样品,会使NMR信号消失,而UV与IR吸收光谱法则不消失?
4、为什么用δ值表示峰位,而不用共振频率的绝对值表示?为什么核的共振频率与仪器的磁场强度有关,而偶合常数与磁场强度无关?
由于屏蔽常数很小,不同化学环境的氢核的共振频率相差很小,要精确测量其绝对值较困难,并且屏蔽作用引起的化学位移的大小与外磁场强度成正比,在磁场强度不同的仪器中测量的数据也不同,因此,用共振频率的相差值来表示化学位移,符合为δ。

有两种表达P286。

因为核磁矩在外磁场中产生能级分裂,高能级与低能级的能量差随着外磁场强度的增大而增大,跃迁时所吸收的能量增大。

根据ν=γ·Ho/2π可知,核磁共振频率与外磁场强度成正比。

由于原子核间的自旋偶合起源于磁核间的干扰,是通过成键电子传递的,所以偶合常数的大小只与偶合核间距离、角度、电子云密度有关,与外磁场强度无关。

5、什么是自旋偶合与自旋分裂?单取代苯的取代基为烷基时,苯环上的芳氢(5个)为单峰,为什么?两取代基为极性基团时(如卤素、—NH2、—OH等),苯环的芳氢变为多重峰,试说明原因,并推测是什么自旋系统。

自旋偶合是核自旋产生的核磁矩间的相互干扰,又称为自旋-自旋偶合。

自旋分裂是由自旋偶合引起共振峰分裂的现象,又称为自旋-自旋分裂。

P297下面。

6、峰裂距是否是偶合常数?偶合常数能提供什么结构信息?
对简单偶合而言,峰裂距即偶合常数。

偶合常数是核磁共振谱的重要参数之一,可用它研究核间关系、构型、构象及取代位置等。

7、什么是狭义与广义的n+1律?
狭义:某基团的氢与n个相邻氢偶合时,将被分裂为n+1重峰,而与该基团本身的氢
数无关。

广义:若某基团与n,n’···个氢核相邻,发生简单偶合,若偶合常数相等,则峰裂分常数为(n+n’+……)+1,若偶合常数不等,则分裂为(n+1)(n’+1)。

8、在质子共振谱中,可以看到HF质子的双峰,而只能看到HCl质子单峰。

为什么?
电四极矩。

P292最下面,P293最上面。

9、ABC与AMX系统有什么区别?
ABC:核组间化学位移相差很小。

AMX:每个核组化学位移相近,但核组间的化学位移△ν远大于他们的偶合常数。

10、氢谱和碳谱各能提供哪些信息?为什么说碳谱的灵敏度约相当于1H谱的1/5800?
氢谱主要提供质子类型及其化学环境,氢分布,核间关系。

碳谱可给出丰富的碳骨架及有关结构和分子运动的信息,如分子中含有多少个碳原子,他们各属于哪些基团,可以区别伯仲叔季碳原子等。

P301碳谱第二段。

(注意课本其他课后习题)
11、自旋弛豫P283
12、化学位移的影响因素:局部屏蔽效应、磁各向异性(烯炔问题)、氢键。

P287
13、原子核共振吸收的条件:P282。

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