核磁共振谱和质谱简介.ppt

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1、核磁共振谱(NuclearMagneticResonanceSpectroscopy，NMR)质谱(MassSpectroscopy，MS)第一节电磁波谱的一般概念波长λ：一个完整波的长度，单位多数用nm；频率υ：每秒钟光波的振动次数，单位为Hz；光速с：光波的传播速度，单位为3×1010cm/s.关系式为：υ=с/λ波数：频率的另外一种表示方法，意为在1cm长度内波的数目，单位为：cm-1例如400nm的光的频率为1/400×10-7=25000cm-1光波的能量：ΔΕ=ћυћ为planck常数意为光波的频率越大，其能量也越大。物质分子的某一能级是固定的，其值为ΔΕ，根据ΔΕ

2、=ћυ，该分子将能吸收频率为υ的光波，从基态发生能级跃迁，跃迁到激发态。当一定波长的光辐射该物质后，其中频率为υ的光波被分子吸收，出现分子吸收光谱。物质分子的能级是多种多样的，根据其能级的大小可以分为电子光谱、振动光谱和转动光谱三类。当分子吸收能量较低的长波光波时，只能引起分子转动能级的变化，由此产生的光谱即转动光谱。引起分子转动能级变化的光波波长在远红外及微波区域，这部分光谱对有机化合物结构的测定用处不大。能引起分子振动能级变化的光波波长处于红外光区域，产生的光谱称为振动光谱，在有机化学中用处很大，也就是常称的红外光谱。能引起分子的电子能级的变化的光波波长很短，能量很高，在可

3、见光和紫外光区，由此产生的光谱称为电子光谱，即常说的可见光/紫外光谱（VIS/UV）。区域波长原子或分子的跃迁γ射线10-3~0.1nm核跃迁X射线0.1~10nm内层电子跃迁远紫外10~200nm中层电子跃迁紫外200~400nm外层（价）电子跃迁可见400~800nm红外0.8~50μm分子转动和振动远红外50~1000μm微波0.1~100cm无线电波1~100m核磁共振有机化合物分子不饱和度的计算公式:=n+1+(t-m)/2其中n为分子中4价原子的数目，如C，Si；t为分子中3价原子的数目，如P，N；m为分子中1价原子的数目，如H，F，Cl，Br，I。氧和硫的存在对

4、不饱和度没有影响。第二节核磁共振（NMR）一.概况二.核磁共振基本原理及核磁共振仪I=1/2m=+1/2E=-μH0μ=γhI/2Ho=2vo/γm=-1/2E=+μH0(I)(II)ΔE=2μHoΔE=2hvoI(Ⅲ)I=1/2ΔE=hvo(Ⅳ)V射=Vo=ΔE=hvo(Ⅴ)V射=Vo=γHo/2(Ⅵ)固定磁场扫频；固定辐射频率扫场1H氢谱(PMR)提供的结构信息：化学位移、峰的裂分情况与偶合常数、峰面积(积分曲线)三.屏蔽效应和化学位移1.屏蔽效应(shieldingeffect):核外电子在外磁场作用下绕核环流，产生感应磁场。处于高电子密度区域的核，感受到较外加磁场

5、弱的磁场，必须用较高的外加场使之发生共振。H=Ho+H感应屏蔽作用使氢核的共振吸收移向高场。处于低电子密度区域的核，使共振发生在较低场。H=Ho-H感应去屏蔽效应使氢核的共振吸收移向低场。2.化学位移不同化学环境中的氢核，受到的屏蔽或去屏蔽作用不同，它们的共振吸收出现在不同磁场强度下。表示：/ppm。标准物质:四甲基硅烷(CH3)4Si，TMS=0（单峰）CHCl3：=437HZ106/60MHZ=7.28ppm=(V样品-V标准)106/V标准=ΔV106/V标准（增大）（减小）H/ppm值小，屏蔽作用大；值大，屏蔽作用小；四.影响化学位移的主要因素1

6、.诱导效应的影响电负性大的原子（或基团）与1H邻接时，其吸电子作用使氢核周围电子云密度降低，屏蔽作用减少，共振吸收在较低场，即质子的化学位移向低场移动，值增大；相反，给电子基团则增加了氢核周围的电子云密度，使屏蔽效应增加，共振吸收在较高场，即质子的化学位移向高场移动，值减小。/ppm试比较下面化合物分子中HaHbHc值的大小？b>a>c电负性较大的原子，可减小H原子受到的屏蔽作用，引起H原子向低场移动。向低场移动的程度正比于原子的电负性和该原子与H之间的距离。2.共轭效应的影响同上。使氢核周围电子云密度增加，则磁屏蔽增加，共振吸收移向高场；反之，共振吸收移向低场。7.7

7、86.708.588.087.943.磁各向异性效应具有多重键或共轭多重键分子，在外磁场作用下，电子会沿分子某一方向流动，产生感应磁场。此感应磁场与外加磁场方向在环内相反（抗磁），在环外相同（顺磁），即对分子各部位的磁屏蔽不相同。1）双键与三键化合物的磁各向异性效应2）芳环的磁各向异性效应苯环平面上下方：屏蔽区，侧面：去屏蔽区。H=7.2618-轮烯：内氢=-1.8ppm外氢=8.9ppm和键碳原子相连的H，其所受屏蔽作用小于烷基碳原子相连的H原子。值顺序：4.氢键的影响具有氢键