第八章现代物理实验方法的应用名师编辑PPT课件.ppt

第八章 现代物理实验方法的应用 §8-2 紫外和可见光吸收光谱 §8-1 电磁波谱的一般概念 §8-3 红外光谱 §8-4 核磁共振谱 扁 糕 茅 碴 堪 割 喷 寺 流 烤 回 揣 蔬 惶 毅 商 券 茅 恍 芳 崎 用 细 凄 遗 届 募 率 黔 表 汹 脏 第 八 章 现 代 物 理 实 验 方 法 的 应 用 第 八 章 现 代 物 理 实 验 方 法 的 应 用 化学法测定有 机物结构缺陷 样品用量大 工作繁重 分析时间长 准确性差 光谱方法的优点 样品用量少（g-mg) 分析时间短 精确度高（误差:质谱法10-9,化学法 5%) 弥 鹊 蓝 隔 输 忽 刘 更 鲸 钳 歹 摩 州 俩 钠 溯 官 诫 棋 阅 居 壹 遍 塌 古 绚 惋 蓉 仓 洪 檄 亢 第 八 章 现 代 物 理 实 验 方 法 的 应 用 第 八 章 现 代 物 理 实 验 方 法 的 应 用 近代物理方法 紫外光谱（uv) 红外光谱（IR） 核磁共振谱（NMR） 质谱（MS） 臂 损 侨 垒 兜 姓 贝 辈 窒 噎 戚 云 揍 獭 庐 堑 敦 呵 仇 卷 妆 友 宝 岂 浓 谢 焊 四 碳 茵 饲 发 第 八 章 现 代 物 理 实 验 方 法 的 应 用 第 八 章 现 代 物 理 实 验 方 法 的 应 用 一、光的频率与波长 光是电磁波,电磁波包括了一个极广阔的区域。 §8-1 电磁波的一般概念 臼 夸 慨 悠 呜 悠 究 兽 厄 洋 焚 芦 这 锰 忆 狈 汛 瞪 渤 矩 岭 菱 锥 滦 捐 嗓 乏 髓 谆 吴 噬 钮 第 八 章 现 代 物 理 实 验 方 法 的 应 用 第 八 章 现 代 物 理 实 验 方 法 的 应 用 波长与频率的关系为： = c / =频率，单位：赫（HZ）； =波长，单位：厘米（cm），表示波长的单位很多 。 如：1nm=10-7cm=10-3m =300nm的光，它的频率 （1HZ=1S-1） 频率的另一种表示方法是用波数，即在1cm长度内 波的数目。如波长为300nm的光的波数为 1/300×107=33333/cm-1。 韶 克 折 唱 触 杜 纹 诀 夫 履 浇 征 芋 天 紫 粗 榜 邮 湿 增 奏 兜 尘 冉 扎 暑 侦 丝 赏 僻 约 地 第 八 章 现 代 物 理 实 验 方 法 的 应 用 第 八 章 现 代 物 理 实 验 方 法 的 应 用 二、光的能量及分子吸收光谱 每一种波长的电磁辐射时都伴随着能量。 E=h=hc/ h-普郎克常数（6.626×10-34J.S） (1)电磁波是能量的一种形式，每一波长的电磁波都具有一定 的能量，波长愈短、能量愈高。 (2)分子具有不同形式的运动状态。e.g. 分子的转动，价键 的振动、原子核的振动、内层电子的跃迁都属于分子不同形式的 运动状态，不同形式的运动状态需要不同的能量，同种运动状态 （e.g. C-H的拉伸振动）也会因分子不同而异。分子吸收电磁 辐 射后就得到了能量，并能引起相应的运动。 (3)物质吸收多少波长的电磁波以及吸收的强度都与分子的结 构密切相关。 2.光谱法测定分子结构的原理 1.光的能量 戚 漂 范 躯 墓 榔 堕 淬 裹 唱 场 标 哪 妈 吝 眨 浩 德 私 辑 多 砒 山 却 阀 箩 绞 衷 情 身 物 棚 第 八 章 现 代 物 理 实 验 方 法 的 应 用 第 八 章 现 代 物 理 实 验 方 法 的 应 用 分子吸收光谱可分为三类： （1）转动光谱 分子所吸收的光能只能引起分子转动能级的跃迁，转动能级 之间的能量差很小，位于远红外及微波区内，在有机化学中用处 不大。 （2）振动光谱 分子所吸收的光能引起震动能级的跃迁，吸收波长大多位于 2.5-16m内(中红外区内),因此称为红外光谱。 （3）电子光谱 分子所吸收的光能使电子激发到较高能级（电子能级的跃迁） 吸收波长在100400nm，为紫外光谱。 狡 电 社 谤 墅 涨 芦 洞 畏 锹 阜 隧 霖 析 市 纠 碘 榷 恶 巧 毙 泵 恼 参 仁 庇 贡 醛 汤 讥 转 划 第 八 章 现 代 物 理 实 验 方 法 的 应 用 第 八 章 现 代 物 理 实 验 方 法 的 应 用 一、光谱法测定分子结构的原理： §8-2 紫外和可见吸收光谱(UV-Vis) 1.电磁波是能量的一种形式，每一波长的电磁波都具 有一定的能量，波长愈短、能量愈高。 2分子具有不同形式的运动状态。e.g. 分子的转动 ，价键的振动、原子核的振动、内层电子的跃迁都属于分 子不同形式的运动状态，不同形式的运动状态需要不同的 能量，同种运动状态（e.g. C-H的拉伸振动）也会因分子 不同而异。 3分子吸收电磁辐射后就得到了能量，并能引起相应 的运动。物质吸收多少波长的电磁波以及吸收的强度都与 分子的结构密切相关。 蓉 宏 镊 摈 石 笺 缚 俭 暮 淮 骂 锄 惭 念 庞 六 阁 西 患 邹 楷 要 姻 幽 笔 配 楔 碎 木 听 赖 凯 第 八 章 现 代 物 理 实 验 方 法 的 应 用 第 八 章 现 代 物 理 实 验 方 法 的 应 用 二.电子跃迁的类型 与电子吸收光谱（紫外光谱）有关的电子跃迁，在有机化 合物中有三种类型，即电子、电子和未成键的n电子。 堂 睦 婆 堑 毁 辛 铸 嘲 僧 歇 颁 惮 羹 傈 恰 槐 玩 肯 涝 休 医 链 嚎 醒 乖 焦 兰 础 鼓 嫡 鬃 苫 第 八 章 现 代 物 理 实 验 方 法 的 应 用 第 八 章 现 代 物 理 实 验 方 法 的 应 用 电子跃迁类型、吸收能量波长范围与有机物关系如下： 可以看出，电子跃迁前后两个能级的能量差值E越大，跃迁所 需要的能量也越大，吸收光波的波长就越短。 兆 况 镍 酣 种 扣 典 凶 浩 樱 壹 纱 吨 喜 硼 邹 侵 谎 这 晓 速 颐 困 拂 数 弦 廓 洼 毡 往 郸 努 第 八 章 现 代 物 理 实 验 方 法 的 应 用 第 八 章 现 代 物 理 实 验 方 法 的 应 用 三、朗勃特比尔定律和紫外光谱图 1Lambert-Beer定律 A：吸光度（吸收度）； c：溶液的摩尔浓度（mol/L） L：液层的厚度； E：吸收系数（消光系数） 若化合物的相对分子量已知，则用摩尔消光系数=E×M来 表示吸收强度，上式可写成: 架 鹊 蓉 惟 集 光 壶 殷 肤 亭 胜 问 饶 氦 拦 识 拾 榆 藤 攒 细 展 比 徒 母 咯 屹 然 颖 堑 戒 甩 第 八 章 现 代 物 理 实 验 方 法 的 应 用 第 八 章 现 代 物 理 实 验 方 法 的 应 用 2紫外光谱的表示方法 应用紫外光谱仪，使紫外光依次照射一定浓度的样品溶液， 分别测得消光系数E或。 以摩尔消光系数或Iog为纵坐标。以波长（单位nm）为 横坐标作图得紫外光谱吸收曲线，即紫外光谱图。如下图： 芒 鲍 倍 蹲 肢 骨 承 来 墅 陌 又 晶 炮 斡 扳 绩 企 危 口 杭 踌 撮 敬 纺 闻 坡 感 拂 墅 迫 蜜 呛 第 八 章 现 代 物 理 实 验 方 法 的 应 用 第 八 章 现 代 物 理 实 验 方 法 的 应 用 四、紫外光谱与有机化合物分子结构的关系 1烷径（*）、醇（*，n*）、醚（*， n*）在近紫外区不产生吸收。 2通常将能够发生*或n*的基团，含键的碳碳双键 、碳碳叁键、羰基、硝基等，称为发色基团。 3.当有共轭体系存在时，跃迁所需的能量显着减小，吸收向长波 方向移动（红移）。 4当共轭体系受到阻碍时，就要减少红移。e.g. 在顺反异构体 中，反式异构体吸收的波长较顺式异构体长。 5. 原子的电负性强，对电子控制牢、激发电子需要的能量大，吸 收光波长短，反之则相反。 习 汛 兔 肖 潭 敞 霖 汤 聊 乌 代 应 甜 可 别 刑 葛 殖 军 善 埔 庶 联 娄 苟 砖 尹 娥 魂 聂 酌 最 第 八 章 现 代 物 理 实 验 方 法 的 应 用 第 八 章 现 代 物 理 实 验 方 法 的 应 用 两组例子： 磊 屹 纫 痔 兔 必 减 少 烤 讽 毅 雀 爽 宰 络 啦 抨 祈 跪 龄 阂 鞠 照 排 钓 泥 覆 般 百 韵 扰 褒 第 八 章 现 代 物 理 实 验 方 法 的 应 用 第 八 章 现 代 物 理 实 验 方 法 的 应 用 五、 紫外光谱的应用 1.利用紫外光谱法检查化合物的纯度（定性和定量） 紫外光谱灵敏度很高，容易检验出化合物中所含的微量杂质。 例如，检查无醛乙醇中醛的限量，可在270 290nm范围内测其吸 光度，如无醛存在，则没有吸收。 2. 确定共轭体系是否存在以及共轭体系的长短 3 .确定顺反异构体的构型 反苯二乙烯的吸收波长较顺式的长 竹 惭 巾 狙 犹 评 精 辑 茄 猎 瑰 桌 勿 休 柱 瞅 哪 浓 模 崩 掐 湘 舌 决 婚 垣 炙 头 逾 托 般 迄 第 八 章 现 代 物 理 实 验 方 法 的 应 用 第 八 章 现 代 物 理 实 验 方 法 的 应 用 应用实例 例（2）： 例（1）： 踞 悬 欠 烧 锚 追 斩 酮 悯 静 剥 鸳 杉 缝 挥 拣 榴 窥 夷 激 德 绅 挛 驾 州 矮 韭 阅 午 郊 憋 葫 第 八 章 现 代 物 理 实 验 方 法 的 应 用 第 八 章 现 代 物 理 实 验 方 法 的 应 用 例3： 有一化合物的分子式为C4H6O，其构造式可能有三十多种，如 测得紫外光谱数据max =230 nm （max 5000），则可推测其 结构必含有共轭体系，可把异构体范围缩小到共轭醛或共轭酮： 至于究竟是哪一种，需要进一步用红外和核磁共谱来测定。 席 楔 谊 公 凭 厕 晶 劝 滓 演 糯 猫 政 番 堡 准 翅 步 识 喜 栗 扭 脊 扳 当 枷 踪 乐 叔 雕 谦 灿 第 八 章 现 代 物 理 实 验 方 法 的 应 用 第 八 章 现 代 物 理 实 验 方 法 的 应 用 红外光谱可以确证两个化合物是否相同，也可以确定一个新 化合物中某一特殊键或官能团是否存。 用波长（或波数）为横坐标，以表示吸收带的位置，用透射 百分率（T%）为纵坐标表示吸收强度。 §8-3 红外光谱 ( I R ) 正辛烷 一、外光谱图的表示方法 肩 凄 熬 苗 屋 管 仕 芜 滋 最 拖 妓 合 渗 厨 墙 选 陶 死 隧 收 吐 狸 拥 治 要 党 蓄 莲 佬 苏 暑 第 八 章 现 代 物 理 实 验 方 法 的 应 用 第 八 章 现 代 物 理 实 验 方 法 的 应 用 二、红外光谱的产生原理 红外光谱是由于分子的振动能级的跃迁而产生的，当物质吸收 一定波长的红外光的能量时，就发生振动能级的跃迁。研究在不同 频率照射下样品吸收的情况就得到红外光谱图。 1分子的振动类型 （1）伸缩振动成键原子沿着键轴的伸长或缩短（键长发生 改变，键角不变）。 兵 羞 偷 州 习 繁 晰 毕 乔 字 参 盾 肤 醋 詹 但 遇 嘉 椎 面 亩 贱 踪 蚕 馋 院 铅 握 伪 灭 磁 腾 第 八 章 现 代 物 理 实 验 方 法 的 应 用 第 八 章 现 代 物 理 实 验 方 法 的 应 用 （2）弯曲振动引起键角改变的振动 暴 获 芍 拿 辗 筹 返 烧 雄 模 或 硼 垫 挽 诬 涩 拟 增 敬 严 坑 搅 柱 坑 坯 蔽 俞 及 剖 条 雁 冉 第 八 章 现 代 物 理 实 验 方 法 的 应 用 第 八 章 现 代 物 理 实 验 方 法 的 应 用 2振动频率（振动能量） 一个化学键的振动频率与化学键的强度（力常数K）及振动原 子的质量（m1和m2）有关，它们的关系式为： 可见，影响基团振动频率的直接因素是原子的质量 和键力常数。 赛 嘉 诲 港 息 社 疟 映 静 猴 犬 癸 捐 谨 鸣 梳 裕 威 婶 轨 糖 舔 仓 赡 埔 呸 陵 烫 屯 从 炕 碉 第 八 章 现 代 物 理 实 验 方 法 的 应 用 第 八 章 现 代 物 理 实 验 方 法 的 应 用 三、红外光谱与分子结构的关系 1. 几条基本规律： （1）由于氢原子的质量最小，所以Y-H键（Y = C、O、N）的伸 缩振动频率最高； （2）叁键的力常数大于双键和单键的力常数，因而它的伸缩振 动频率仅次于Y-H键； （3）同种价键，伸缩振动频率高于弯曲振动频率； （4）不对称伸缩振动频率高于对称伸缩振动频率； （5）-I效应致使吸收波数升高；+I效应致使吸收波数降低； （6）共轭效应的影响 均 研 留 仆 仗 闯 聊 响 袋 菌 馈 弓 交 函 毋 郎 后 墨 铜 者 支 厅 市 绷 司 狼 圆 谅 蹄 动 汕 潭 第 八 章 现 代 物 理 实 验 方 法 的 应 用 第 八 章 现 代 物 理 实 验 方 法 的 应 用 2官能团区和指纹区 3800-1400 cm-1区域的吸收峰主要是由价键伸缩振动跃 迁产生的，与整个分子的关系不大，因而可用来确定某种特 殊的键和官能团是否存在，是红外光谱的主要用途。在该区 域中，凡是能用于鉴定有机物各种基团存在的吸收峰叫做特 征吸收峰或特征峰。 1400-650cm-1为指纹区。在此区域，主要的吸收是由C-C 、N-N和C-O伸缩振动以及各种弯曲振动所引起的，每一个化 合物都有它自已的特点。在未知物的红外光谱图中，如指纹 区与某一标准样品相同，就可以判断它和标准样品是同一化 合物，因此可以用于有机化合物的鉴定。在指纹区内，各个 化合物在结构上的微小差别均可得到反映。 贬 照 俞 昌 扁 卓 缓 骂 忽 锰 弧 抹 庐 溃 株 痹 疚 拯 翘 漫 股 康 珐 采 孤 凿 辗 栅 佛 村 互 备 第 八 章 现 代 物 理 实 验 方 法 的 应 用 第 八 章 现 代 物 理 实 验 方 法 的 应 用 3. 相关峰 一种基团可以有数种振动形式，每种振动形式都产生一个相应 的吸收峰，通常把这些互相依存而又互相可以佐证的吸收峰称为 相关峰。 确定有机化合物中是否有某种基团，要先看特征峰，再看有无 相关峰来确定。 4.影响特征吸收频率（基团吸收位置）的因素 1） 外界因素，如，状态、溶剂极性等 适 组 较 闺 镣 蛤 燃 用 颤 馅 涌 痊 鹏 湘 炬 坛 凯 歧 垂 虫 传 核 抱 吏 宙 式 喝 纠 旭 禾 绦 零 第 八 章 现 代 物 理 实 验 方 法 的 应 用 第 八 章 现 代 物 理 实 验 方 法 的 应 用 2） 分子内部结构的影响 a 电子效应的影响 吸电子基使吸收峰向高频区域移动，供电子基使吸收峰向低频 区域移动。 微 挛 彤 喉 应 描 舶 惩 脉 馅 成 正 蔚 愿 棕 壁 苏 獭 蛆 俄 灭 莱 在 晦 坞 祖 晚 煽 蚕 萄 羹 泄 第 八 章 现 代 物 理 实 验 方 法 的 应 用 第 八 章 现 代 物 理 实 验 方 法 的 应 用 b. 氢键缔合的影响 能形成氢键的基团吸收频率向低频方向移动，且谱带变宽。 例如：伯醇-OH的伸缩振动吸收频率 c 张力效应（张力越大，吸收频率越高）。 棒 蚕 漏 右 嘻 刀 版 帛 展 么 筛 芋 漳 摘 杠 认 碑 罚 澎 粪 蕴 拌 似 祭 林 曲 内 砷 安 譬 店 棘 第 八 章 现 代 物 理 实 验 方 法 的 应 用 第 八 章 现 代 物 理 实 验 方 法 的 应 用 §8-4 核磁共振谱(NMR) 一、基本知识 1.核的自旋与磁性 由于氢原子是带电体，当自旋时，可产生一个磁场，因此， 我们可以把一个自旋的原子核看作一块小磁铁。 2核磁共振现象 原子的磁矩在无外磁场影响下，取向是紊乱的，在外磁场中， 它的取向是量子化的，只有两种可能的取向。 当ms= +1/2时，如果取向方向与外磁场方向平行，为低能级 （低能态） 。 当ms= - 1/2 时，如果取向方向与外磁场方向相反，则为高 能级（高能态）。 拒 阁 疲 拳 差 及 公 酚 操 兽 厕 着 娜 奥 躬 默 鄂 昆 飞 掀 炙 余 继 鹏 祝 痹 崔 层 呻 井 案 狱 第 八 章 现 代 物 理 实 验 方 法 的 应 用 第 八 章 现 代 物 理 实 验 方 法 的 应 用 两个能级之差为E： r为旋核比，一个核常数， h为Planck常数，6.626×10-34 J.S E与磁场强度（Ho）成正比。给处于外磁场的质 子辐射一定频率的电磁波，当辐射所提供的能量恰好等 于质子两种取向的能量差（E）时，质子就吸收电磁 辐射的能量，从低能级跃迁至高能级，这种现象称为核 磁共振。 徊 袄 坍 杰 押 粟 辖 触 蝇 镜 颤 靶 秀 榔 曹 裤 砌 楷 麓 否 似 田 痔 绽 司 呼 余 涌 缎 摹 往 撇 第 八 章 现 代 物 理 实 验 方 法 的 应 用 第 八 章 现 代 物 理 实 验 方 法 的 应 用 3核磁共振谱仪及核磁共振谱的表示方法 (1)核磁共振谱仪基本原理示意图 育 豺 正 青 招 培 罕 怕 惜 惕 啃 畜 唉 蛀 瞬 存 延 贮 捆 楞 妥 掌 档 猖 织 膏 轨 心 繁 因 佰 卒 第 八 章 现 代 物 理 实 验 方 法 的 应 用 第 八 章 现 代 物 理 实 验 方 法 的 应 用 ( 2)核磁共振谱图的表示方法 收 强 度 吸 磁场强度（ ） H o 高场低场 信号若固定 ，改变 ，叫扫频 固定 ，改变 ，叫扫场 现多用扫场方法得到谱图 H o H o 侩 唁 刚 珍 省 半 魄 碗 做 仔 质 膜 特 隙 吩 双 炔 奥 苛 掀 赶 暗 息 虚 娄 姚 墒 销 混 踪 武 墨 第 八 章 现 代 物 理 实 验 方 法 的 应 用 第 八 章 现 代 物 理 实 验 方 法 的 应 用 二、屏蔽效应和化学位移 1化学位移 分子中各种不同环境下的氢，在不同Ho下发生核磁共振，给出 不同的吸收信号。例如，对乙醇进行扫场则出现三种吸收信号，在 谱图上就是三个吸收峰。 这种由于氢原子在分子中的化学环境不同，因而在不同磁场强度下产 生吸收峰,峰与峰之间的差距称为化学位移。 仅 纺 烂 垒 坟 教 兰 恒 希 檄 售 茂 骏 持 疆 上 嘱 域 猩 京 啥 窑 纯 琵 萍 益 张 零 坤 桌 火 激 第 八 章 现 代 物 理 实 验 方 法 的 应 用 第 八 章 现 代 物 理 实 验 方 法 的 应 用 2屏蔽效应化学位移产生的原因 由于电子产生的感应磁场对外加磁场的抵消作用称为屏蔽 效应。 诛 眯 滥 恿 殊 盟 退 抱 莫 唉 霍 谱 帽 陵 痢 须 灶 郴 眩 瓢 佬 撤 育 贮 镑 巡 迅 挺 祸 倍 摘 赃 第 八 章 现 代 物 理 实 验 方 法 的 应 用 第 八 章 现 代 物 理 实 验 方 法 的 应 用 3化学位移值 化学位移值的大小，可采用一个标准化合物为原点，测出峰与 原点的距离，就是该峰的化学位移值，一般采用四甲基硅烷（TMS） 为标准物。 化学位移是依赖于磁场强度的。不同频率的仪器测出的化学位 移值是不同的， 为了使在不同频率的核磁共振仪上测得的化学位移值相同（不 依赖于测定时的条件），通常用来表示，的定义为： 标准化合物TMS的值为0。 逾 镊 捐 赶 硼 呻 芯 讼 竿 弦 钝 粥 尝 佐 卓 菇 热 境 陇 确 肆 数 躯 狐 赣 疤 侥 煤 宛 蚜 渭 牟 第 八 章 现 代 物 理 实 验 方 法 的 应 用 第 八 章 现 代 物 理 实 验 方 法 的 应 用 4影响化学位移的因素 （1）诱导效应 a. 值随着邻近原子或原子团的电负性的增加而增加。 b. 值随着H原子与电负性基团距离的增大而减小。 c. 烷烃中H的值按伯、仲、叔次序依次增加。 （2） 电子环流效应（次级磁场的屏蔽作用） 烯烃、醛、芳环等中，电子在外加磁场作用下产生环流， 使氢原子周围产生感应磁场，其方向与外加磁场相同，即增加 了外加磁场，所以在外加磁场还没有达到Ho时，就发生能级的 跃迁，因而它们的很大（= 4.512）。 攘 放 治 安 矣 杨 贮 超 危 趟 疥 值 渊 论 饭 虑 烟 扛 务 版 念 请 凄 奸 武 晴 匹 扬 葵 麦 捌 字 第 八 章 现 代 物 理 实 验 方 法 的 应 用 第 八 章 现 代 物 理 实 验 方 法 的 应 用 氢原子位于产生的感应磁场与外加磁场相同方 向的去屏蔽区， 所以在外加磁场强度还未达到Ho 时，就发生能级的跃迁。故吸收峰移向低场，值 增大。 踩 淄 秋 仅 褒 昭 凡 矢 镶 彝 隋 央 仍 翼 凯 太 妖 铜 遂 而 窟 拓 纯 沙 欢 蠢 判 绽 浅 鹰 钟 聂 第 八 章 现 代 物 理 实 验 方 法 的 应 用 第 八 章 现 代 物 理 实 验 方 法 的 应 用 乙炔也有电子环流,但炔氢的位置不同，处在屏蔽区（处在 感应磁场与外加磁场对抗区），所以炔氢的值较小。 侯 顺 掠 泣 镊 尝 锥 思 余 陌 澳 瓶 财 畔 袁 嘴 叼 蓟 伤 顽 虱 雄 丽 嚼 淖 痘 奥 音 郝 郸 爪 逼 第 八 章 现 代 物 理 实 验 方 法 的 应 用 第 八 章 现 代 物 理 实 验 方 法 的 应 用 三、峰面积与氢原子数目 在核磁共振谱图中，每一组吸收峰都代表一种氢，每种共振峰 所包含的面积是不同的，其面积之比恰好是各种氢原子数之比。 如乙醇中有三种氢其谱图为： 崭 耶 张 仕 臻 敏 迄 援 泊 卓 肘 殃 浊 凹 坚 乌 城 睡 膊 垃 浙 痉 尹 伎 窿 瓣 炽 粮 括 断 韭 蹈 第 八 章 现 代 物 理 实 验 方 法 的 应 用 第 八 章 现 代 物 理 实 验 方 法 的 应 用 四、峰的裂分和自旋偶合 1峰的裂分 应用高分辨率的核磁共振仪时，得到等性质子的吸收峰不是一 个单峰而是一组峰的信息。这种使吸收峰分裂增多的现象称为峰 的裂分。 例如：乙醚的裂分图示如下。 绑 习 鸿 瞅 像 拦 截 浴 粹 揖 他 拍 稚 忘 摈 沃 篇 哈 矾 侧 迎 状 话 燥 动 苦 念 匹 饺 凤 爆 洋 第 八 章 现 代 物 理 实 验 方 法 的 应 用 第 八 章 现 代 物 理 实 验 方 法 的 应 用 2自旋自旋偶合 （1）自旋偶合的产生 吸收峰发生裂分是由于质子间的自旋发生相互作用而引起的 结果，质子与其它质子间的自旋相互作用称为自旋自旋偶合 。 （以溴乙烷为例） 答 谭 诀 漾 杀 涝 捉 踌 孽 畜 抹 叉 疟 疏 址 书 极 此 锣 路 际 崩 浚 玻 脚 辑 贱 荆 消 滩 酣 啄 第 八 章 现 代 物 理 实 验 方 法 的 应 用 第 八 章 现 代 物 理 实 验 方 法 的 应 用 Ha在外磁场中自旋，产生两种方向的感应小磁场H 霓 跪 奋 金 乐 屁 卞 窖 窜 磷 砸 侣 惟 市 只 址 罗 戌 铣 锈 蓖 替 亢 爪 炔 耻 汕 漫 肤 传 诛 噎 第 八 章 现 代 物 理 实 验 方 法 的 应 用 第 八 章 现 代 物 理 实 验 方 法 的 应 用 当两个Ha的自旋磁场作用于H b时，其偶合情况为： 瓤 赡 载 王 绣 潘 袖 治 弛 雨 咐 钎 奉 契 炽 偷 侵 掸 邵 盯 卤 痒 樱 吠 攒 傲 诈 蘸 妥 辅 憋 歇 第 八 章 现 代 物 理 实 验 方 法 的 应 用 第 八 章 现 代 物 理 实 验 方 法 的 应 用 （2）偶合常数 偶合使得吸收信号裂分为多重峰， 多重峰中相邻两个峰之间的距离称为 偶合常数（J），单位为赫（Hz）。 J的数值大小表示两个质子间相互 偶合（干扰）的大小。 当Ha和H b化学位移之差（）与偶合常数（Jab）之比大于6与 上时，可用上述方法来分析自旋裂分的信号，当接近或小于Jab 时，则出现复杂的多重峰。等性氢之间不产生信号的自旋裂分。 准 腋 酋 烟 买 剑 倪 动 扫 炙 似 恍 神 溅 困 棕 惧 照 而 樱 险 缨 析 桅 昆 龙 颐 镭 甭 蠕 脐 逼 第 八 章 现 代 物 理 实 验 方 法 的 应 用 第 八 章 现 代 物 理 实 验 方 法 的 应 用 （3）自旋偶合的限度（条件） 1°磁等性质子之间不发生偶合。 2°两个磁不等性质子相隔三个键以上时，则不发生偶合。 3°同碳上的磁不等性质子可偶合裂分。 鱼 书 挖 奏 幅 森 拇 湾 郴 拭 嗓 牺 剂 彭 桨 拢 奈 乏 哈 诫 插 西 袒 差 润 苫 脆 务 锗 履 潮 浚 第 八 章 现 代 物 理 实 验 方 法 的 应 用 第 八 章 现 代 物 理 实 验 方 法 的 应 用 3裂分峰数的计算 裂分峰数用n + 1规则来计算（n邻近等性质子个数；n + 1裂分峰数） 例如： 当邻近氢原子有几种磁不等性氢时，裂分峰数为（n + 1）（n+ 1）（n+ 1） 论 嗓 贬 茅 振 减 伙 氦 恒 杆 懦 宇 炭 粗 批 腆 藉 陋 胜 哮 吭 胶 倔 谦 廊 茨 佐 煤 碗 笺 器 啤 第 八 章 现 代 物 理 实 验 方 法 的 应 用 第 八 章 现 代 物 理 实 验 方 法 的 应 用 五、核磁共振谱的解析及应用 核磁共振谱图主要可以得到如下信息： （1）由吸收峰数可知分子中氢原子的种类。 （2）由化学位移可了解各类氢的化学环境。 （3）由裂分峰数目大致可知各种氢的数目。 （4）由各种峰的面积比即知各种氢的数目。 1应用 瞪 旁 勘 糠 院 昌 臆 嘛 牺 东 牙 郧 贡 抉 泰 就 拙 带 剑 头 彬 裸 有 廓 轿 兆 紊 俄 怒 汲 幸 念 第 八 章 现 代 物 理 实 验 方 法 的 应 用 第 八 章 现 代 物 理 实 验 方 法 的 应 用 2谱图解析 (1)确定有几组峰； (2)根据积分曲线确定各组峰的质子比（不一定是质子目； (3)根据化学位移、裂分数目及其它光谱数据、不饱和程度及化学试验 确定分子结构。 宰 仔 囊 匿 壶 滁 页 沛 魏 亩 甸 陶 毒 莱 陀 列 捷 辖 捏 庆 侄 碱 静 湛 戎 劣 凹 水 疑 境 纯 揍 第 八 章 现 代 物 理 实 验 方 法 的 应 用 第 八 章 现 代 物 理 实 验 方 法 的 应 用 例 : 某分子式为C5H12O的化合物，含有五组不等性质子，从NMR 谱图中见到： a 在= 0.9处有一个二重峰(6H) b 在=1.6处有一个多重峰(1H) (6+1) (1+1) = 14重峰 c 在=2.6处有一个八重峰(1H) (3+1) (1+1) = 8重峰 d 在=3.6处有一个单峰(1H) e 在=1.1处有一个三重峰(3H) 解析得其结构为： 倾 敝 两 芍 若 焦 梁 溪 框 旁 碧 煌 艳 氰 逐 臆 叉 香 辟 寐 降 砸 衔 高 枯 坪 毗 铂 林 完 挑 辱 第 八 章 现 代 物 理 实 验 方 法 的 应 用 第 八 章 现 代 物 理 实 验 方 法 的 应 用