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[医学]第八章 B核磁共振谱

3.1H NMR 谱的应用范围最广,其次为13C NMR,本节主要介绍1H NMR。
2.化学位移
化学位移是由核外电子的屏蔽而引起的。
有机分子的氢核被电子云包围着。电子云在外加磁场H0 的作用下,产生一个外加感应磁场ΔH0,多数情况下,感应 磁场的方向与外磁场相反,氢核实际感应的磁场为:(H0ΔH0)。由于不同质子所处周围的电子的密度不同,它们实 际感受到的磁场也不相同,发生的共振频率也不相同。
通常用化学位移来表示质子共振吸收相对位置。
试样TMS106 0
ν试样 试样共振频率频率 νTMS 四甲基硅烷的共振频率 ν0 操作仪器选用频率
影响化学位移的因素:
A.电负性影响:取代基的电负性越大,相应碳上 质子的化学位移越大。 B.磁各向异性效应:
自旋偶合和自旋裂分
1.定义:
自旋偶合:指自旋核受邻近自旋核所产生的感应磁场影响 的现象。
1,3-二乙基苯
4-甲氧基苯乙烯
4-硝基苯乙醚
4-硝基苯酚
4-甲基苯乙酮
4-乙基苯乙酮
4-乙氧基苯甲醛
13C 谱简介
①13C 丰度低(1.1%),磁距小,灵敏度仅为1H的 1/5700。 ②13C对1H的偶合可忽略,但1H对13C的偶合较复杂。 ③化学位移在0~240ppm之间变化,很少有谱线重叠 现象。 ④摄谱时间长,几分钟到几天。 ⑤采用噪声去偶可去掉所有1H对13C的偶合,每个碳出一 个峰。 ⑥DEPT技术使连有奇数质子与连有偶数质子13C峰 分开。
(苯氢)
O
CH2CH2O C CH3
bc
d
a
(与氧原子相连 的亚甲基氢)
(与羰基相连 的甲基氢)
(4).谱图分析举例
正庚烷
顺-2-庚烯 反-2-庚烯 2-甲基-1-庚烯 顺,反-2,4-己二烯
2-甲基-1-丁烯-3-炔 1-庚炔 2-己炔 1,7-辛二炔 2-氯丁烷 1-碘丁烷 1-氟代戊烷 1-氯代戊烷
Cl2C C( H2 O C3 C H )2H C2l CHC2 H C3 ( H )2OCH C3H C2H OCH-2CC3HH
Cl
Cl Cl
A
B
C
ab c d Cl2CHCH(OCH2CH3)2
(B)
例4:芳香酮C8H7ClO的NMR谱。
O C CH3 Cl
(连在羰基上)
例5:指出C6H5CH2CH2OCOCH3的NMR谱图中各峰的归 属。
场强度H0成正比。
E
h
2
H0
当用频率为ν的电磁波照射处于磁场的样品时,如果 hν=ΔE,电磁波被吸收,核从α 态跃迁到β 态,这样就 产生了核磁共振吸收,用仪器记录下来就是核磁共振 谱(NMR)。
注:
1.对1H、13C来讲,没有外磁场时,两种自旋 方向不同核能级相同。
2即.产生核2磁H共0振的条件是:h2rhH0 E
顺,反-2,4-己二烯
2-甲基-1-丁烯-3-炔
1-庚炔
2-己炔
1,7-辛二炔
2-氯丁烷
1-碘丁烷
1-氟代戊烷
1-氯代戊烷
1-己醇
甲丁醚
异戊醛
乙基乙烯基酮
丁酸
α-甲基丙烯酸乙酯
乙酸丁酯
乙酸酐
2-氯代丙酰氯
丙酰胺
丁酰胺
丙胺
异丙苯
正丁苯
3-甲基-1-乙基苯
两个自旋核相距越远,偶合常数越小,超过三个 碳就可忽略不计。
3.一级谱的特点
一级谱是指Δν>6J时,是简单的一级谱。
特点:
(n+1)规律——一个信号被裂分的数目取决于相邻碳上1H 的数目,如果相邻碳上有n个氢,则该信号被裂分为(n+1) 重峰。裂分峰强度比符合二项式展开系数比,可由巴斯卡 三角形求得。
1-己醇 甲丁醚 异戊醛 乙基乙烯基酮
丁酸 α-甲基丙烯酸乙酯 乙酸丁酯 乙酸酐 2-氯代丙酰氯
丙酰胺 丁酰胺 丙胺
异丙苯 正丁苯
3-甲基-1-乙基苯
1,3-二乙基苯 4-甲氧基苯乙烯 4-硝基苯酚
4-甲基苯乙酮 4-乙基苯乙酮
3-乙氧基苯甲醛
正庚烷
顺-2-庚烯
反-2-庚烯
2-甲基-1-庚烯
第八章 B核磁共振 谱
某些质量数或原子序数为奇数的原子核,其自旋量子 数 不 为 零 。 其 中 1H 、 13C 、 19F 、 31P 核 的 自 旋 量 子 数 I=1/2,它们在磁场中有两种自旋方向。
与外磁场方向相同的自旋能级较低(α ) 与外磁场方向相反的自旋能级较高(β)
分子的二能级差用ΔE表示,ΔE与外磁
自旋裂分:指自旋偶合引起的谱线增多的现象。
CaHBr2 CHb2Br
Èý ÖØ · 壨1H£© Ë« · 壨2H£©
· å µÄ ÁÑ · Ö
CHBr2-CH2Br中质子的偶合及峰的裂分:
a
b
Ha
Hb
H0
Jab Jab
Jab
峰强度 1 : 2 :1
1 :1
2.偶合常数
自旋裂分谱线之间的距离称为偶合常数。一般用J 表示,单位Hz。J=ΔS×ν0(ν0为仪器固有频率, ΔS 为两条谱线化学位移差值)。 常见有邻碳偶合、同碳偶合和远程偶合。
µ¥ · å
1
¶þ ÖØ · å
11
Èý ÖØ · å 1 2 1

ËÄ ÖØ · å 1 3 3 1
Îå ÖØ · å 1 4 6 4 1
注 意:
① 相互偶合的两组峰的外形特点是“中间高,两边低”; ② 等价质子间不发生峰的裂分。
例如:CH3CH3的NMR只有一个单峰。 ClCH2CH2Cl的NMR只有一个单峰。
1,1,2-三溴乙烷
(乙) 解析实例 例1:C3H7Cl的NMR。
a bc CH3CH2CH2Cl
例2:下列谱图是否 Cl
Cl
OCH3 的NMR?
Cl
与氧原子相 连的甲基氢
δ3.9(单峰) -OCH3
苯氢
δ6.7~7.3 苯环氢
所以,该图是2,3,4-三氯苯甲醚的NMR。
例3:下图与A、B、C哪个化合物的结构符合?
③ (n+1)规律只适用于一级谱((△ν/J)>6)。
4.谱图解析
(1).先看有几组峰,确定化合物有几种氢核。 (2).从积分线确定各组质子个数比。 (3).从偶合裂分情况判断各组质子间的相互作用。
例1:CH3CH2CH2NO2的NMR谱。
例2:CH3CH2OH的NMR谱。 通常,只有相邻碳上1H才相互偶合。
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