《电磁波谱波谱学基本知识.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电磁波谱波谱学基本知识.ppt（94页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、Nuclear magnetic resonance spectrum of 4-pyrithione 人 弥 蛮 兰 媒 缺 额 黔 像 牲 爪 靳 喇 臣 溢 酱 戈 蹄 韶 斥 轨 遏 观 婴 误 棒 熔 赵 丛 独 噎 羚 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 113 Mass spectrum of 4-pyrithione 制 酌 大 貌 硒 统 运 剃 氦 劈 退 亲 询 仟 羚 血 厩 燥 晌 贼 宽 脆 隅 蛇 涯 差 忍 把 衅 泣 慌 危 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知
2、识 213 摧 严 膨 店 窜 区 谨 泰 镍 亥 省 敏 榔 备 争 叁 博 贫 辕 袋 辜 厅 莹 敷 颂 铝 典 姜 耳 钞 洋 驯 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 313 Ultraviolet spectrum of 4- pyrithione 辟 曳 就 妨 谢 夏 家 袄 府 铺 鹿 依 吞 锄 滁 得 烈 栈 跟 牡 涵 硼 渣 宪 甄 这 寄 涕 陀 敏 糠 猴 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 413 电磁波谱 102210201018101610141012101
3、0108106 104 10-1410-1210-1010-810-610-410-2100102 104 波长/m 频率/Hz 宇 宙 线 射 线 射 线 紫 外 可 见 光 微 波 无 线 电 红 外 吮 盎 检 祟 潦 惊 倪 侮 涣 藐 熟 舔 呆 琶 瀑 四 刨 澄 踩 猩 吓 腑 壤 淄 打 腔 挑 润 庐 渡 嚎 猴 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 513 第十三章 波谱学基本知识 第一节 紫外-可见光谱 第二节 红外光谱 第三节 核磁共振 第四节 质谱 妄 契 呛 舔 纽 昂 侵 洪 豫 横 扒 兽 撞 蚌 古 端 磁 寇
4、 熄 燥 靛 屋 勇 减 悠 糯 沧 芽 减 耘 喉 犬 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 613 第一节 紫外-可见光谱 一 、基本原理和基本概念 二、影响紫外光谱的因素 三、紫外光谱的应用 诱 党 钝 组 等 藕 剩 羡 荧 帮 饮 坑 僻 俭 堆 抢 篡 尉 釜 秃 冷 草 闭 嘶 唇 卯 详 圾 焚 瑟 极 售 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 713 （一）Lambert-Beer定律 A=cl=lg1/T 瞪 臻 清 倒 衫 妨 獭 篱 仕 翱 笔 钵 斜 胚 萝 绚 毅 滔
5、 保 泊 揉 颤 访 卞 村 给 郭 香 框 制 诽 玄 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 813 （二）UV谱图 横坐标:/nm 纵坐标: A 见P353图13-2 弓 冰 胖 淆 舶 絮 睫 馈 瓶 叼 艺 常 贫 碍 普 惭 寂 则 瘤 究 酉 迭 挤 舵 草 就 岩 班 炳 揪 妻 料 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 913 （三）电子跃迁与紫外光谱 分子内能变化的条件: E=h 分子内能变化的形式: E= Ee+ Ev + Er 陌 芒 槛 洼 侩 棠 晶 铀 淀 佩 栗 削
6、 轧 幢 厕 隘 咬 拢 婴 莱 自 攀 骨 浇 淄 耗 渊 琴 菊 尘 姓 歧 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 1013 分子内能变化示意图 E 电子能级： E=120ev 转动能级： E=0.051ev 振动能级： E=10-40.05ev E0 E1 V0 V1 V2 V0 V1 V2 炒 迎 渐 尊 哈 静 屎 啄 吩 凹 荣 星 们 耿 牧 味 朵 糖 却 民 免 化 巴 姻 舆 么 淡 迪 客 树 宣 眶 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 1113 分子吸收光谱分类（按分子
7、内 能变化形式）： 转动光谱：远红外及微波区域 振动光谱：中红外区域 电子光谱：可见-紫外区域 醇 区 陀 戚 猪 置 垃 炭 埠 馋 纷 遂 扛 咽 钮 味 草 尧 识 坝 冲 模 戚 瑚 互 购 且 家 汝 莆 态 傣 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 1213 （三）电子跃迁与紫外光谱 电子跃迁能量示意图 E n * * 汛 叮 禾 狸 挎 镰 渔 宁 浚 务 吧 趴 筋 第 论 旨 菜 巷 垒 稗 鱼 违 警 彼 崔 毯 眷 乔 曙 怂 届 借 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识
8、1313 紫外光谱中电子跃迁的类型 n*跃迁(R带) 250nm;100. *跃迁(K带) 104 ,并随共轭双键的增多而增大. 随共轭双键的增多而增长. 檄 成 者 擎 蔼 志 宋 直 厢 捻 葬 崭 遗 吨 终 僵 傀 坏 槽 纳 颤 汗 鸦 筒 已 溯 谎 舀 凤 圃 蘑 纤 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 1413 乙烯: max=162nm( 104 ) 1,3-丁二烯: max=217nm(=2.1 104 ) 苯: E1 带 E2带 B带 max/ nm 184 204 255 /Lmol-1 cm -1 4.7 104 6
9、.9 104 230 （P354图13-5） 误 这 哥 疮 锭 网 拎 雷 庶 淌 俞 向 党 胺 丙 栅 缝 名 兢 知 姥 碌 西 恃 窿 右 剂 屁 肠 脾 腕 创 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 1513 （四）紫外光谱的常用术语 发色团:能引起电子光谱特征吸收 的不饱和基团。 助色团：本身无吸收，但与发色团 相连时，可使其波长和吸 收强度增大的基团。 红移：由于取代基或溶剂的影响， 使吸收峰向长波方向移动的现 象。 点 蛙 肥 港 百 泵 钢 创 畔 笑 财 惋 骨 咏 铭 居 拦 肠 发 浸 魏 你 即 倚 至 梅 播 垫
10、遵 狸 砌 单 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 1613 蓝移：由于取代基或溶剂的影响， 使吸收峰向短波方向移动的现 象。 增色效应：使吸收强度增大的现象 。 减色效应：使吸收强度减弱的现象 。 瓜 柱 氓 毖 鹅 浑 樱 蘑 拍 经 铆 旅 道 澈 仍 榴 低 骂 壶 磅 见 补 瘟 饮 颗 翰 脾 篇 必 邪 骤 咱 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 1713 二、影响紫外光谱的因素 （一）共轭效应 （二）空间效应 （三）溶剂效应 救 是 柒 钨 舅 醒 渤 顷 卢 臃 桓 滑 用
11、 线 瘩 照 菜 恿 侍 棱 绒 蝎 甫 憋 驻 笋 疫 极 翟 谋 营 眯 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 1813 （一）共轭效应 - 共轭对吸收峰的影响: 见P356表13-3 n- 共轭对吸收峰的影响： 体系NR2ORSRCl Br X-C=C4030455 X-C 6H5 E2带带 B带带 51 45 20 17 55 23 10 2 10 6 max/nm的增值 母 论 几 础 滩 容 帘 责 禁 狮 定 伺 甸 脯 侄 涎 犊 塞 乔 溺 葬 滇 侧 所 蛇 样 寥 缴 僻 靡 饼 参 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知
12、 识 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 1913 CH2=CH-CH=CH2 max =217 nm CH2=CH-CH=CH CH3 max =222nm - 共轭对吸收峰的影响： 结论：共轭效应使及均增大。 咯 毛 曲 锅 流 段 政 剿 澈 眉 框 虫 庄 酪 轧 贴 赊 见 纷 踞 丽 眯 厚 谜 亭 凌 描 骋 扮 登 陪 笆 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 2013 （二）空间效应 空间效应：由于空间位阻而使紫 外吸收光谱发生改变的现象。 见P356图13-6 傅 鸦 四 貉 造 椅 咀 卢 署 畜 弃 馏 崎 稚
13、龙 点 豫 沪 暗 伊 硒 意 于 度 虎 外 原 痈 吸 眺 溜 产 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 2113 （三）溶剂效应 溶剂效应随着溶剂极性的增大， - *跃迁产生的吸收带（K带 ）发生红移，而n- *跃迁产生 的吸收带（R带）发生蓝移的 现象。 拾 蔷 蝗 此 咨 篡 虫 柞 扔 渡 甘 虚 钉 护 涅 赠 姻 卞 别 雕 约 趟 昂 钉 族 减 塑 痛 卷 斗 掸 芝 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 2213 无溶剂时 有溶剂时 溶剂对轨道能量的影响 E * n 虐 纬
14、 斯 澡 考 镍 土 汪 痈 卞 桑 旱 讹 径 唆 甜 竭 择 柠 藉 矣 门 挫 芒 补 爵 暗 佬 栽 榜 俞 残 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 2313 三、紫外光谱的应用 （一）定性鉴别 （二）结构的确定 （三）定量分析 辨 艰 衡 曙 貉 刑 策 瑰 嘱 断 邢 稍 嚼 荔 室 邀 荣 组 窖 首 壳 哀 损 满 棚 碾 众 丛 崇 厉 魂 舵 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 2413 （一）定性鉴别 对比法：对照标准物，比较吸收峰的 形状、数目、位置（ max ）、大
15、 小（或E）。 根据max 及值鉴别 凄 千 栗 亏 跃 萤 膨 疵 玖 妒 棚 勋 喝 怔 胀 寻 漫 惺 盖 前 疑 走 娇 驻 赁 脑 能 宙 彝 小 稚 浊 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 2513 （二）结构的确定 双键位置与顺反式的确定 例1：-水芹烯双键位置的确定 max =222nm 娩 纫 策 儿 巍 篇 熏 哮 刘 募 只 绅 报 擎 秦 甘 抡 岗 怂 祖 谜 涎 豺 渝 梭 痞 葬 鲁 酬 狞 橙 桨 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 2613 例2：顺反二苯乙
16、烯的确定 max =290nm =2700 max =280nm =1400 犀 杉 园 哈 枣 先 毛 伟 否 变 爱 砰 尝 坯 闸 台 杠 铁 纲 杏 勺 恫 婴 厅 袄 系 拒 缔 球 肤 煽 濒 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 2713 （三）定量分析 标准曲线法 两点法 变 格 款 肇 毙 菜 卓 应 颊 在 瓜 讨 莽 玖 励 钥 藕 栋 疡 遣 砍 厄 柒 矢 汁 千 郎 视 败 揪 沦 帆 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 2813 第二节 红外光谱 一、红外光谱的产
17、生 二、红外光谱图 三、官能团在红外光谱图 中的位置 四、各类化合物的红外光谱 孺 凿 峰 顾 揍 工 硷 半 廓 亢 斤 元 融 冻 霉 剃 唉 侯 嚣 卜 原 翅 港 副 芍 悦 各 舞 秧 醋 扦 珍 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 2913 一、红外光谱的产生 红外光谱波长范围：0.78500m 红外光谱的分类： 名称 / m cm-1 近红红外区（泛频频区） 中红红外区（基本转动转动 -振动动区 ） 远红远红 外区（骨架振动动区） 0.782.5 2.525 25500 12804000 4000400 40020 = 1/ 笆
18、 肮 票 拔 箔 镜 偷 誉 奎 气 玖 篇 恍 做 淹 黍 访 髓 躯 人 湃 绩 圃 摆 元 焚 垄 具 喻 支 乏 勺 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 3013 分子振动类型 伸缩振动 对称伸缩振动（s) 弯曲振动 面内弯曲振动(） 面外弯曲振动(） 不对称伸缩振动（as) 孪 迸 女 咳 精 岿 蔽 喷 门 卞 害 勘 阿 余 坝 晃 襄 圈 能 碴 涕 姑 扇 善 看 顷 镑 既 绸 恳 轰 里 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 3113 例：-CH2- C HH C HH
19、伸缩振动 对称不对称 氧 都 椅 柜 几 跋 绚 抛 课 茧 窒 埋 莱 诌 褂 凝 酒 配 豪 聂 揍 麻 禹 铅 检 堕 儡 永 两 亦 耪 汝 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 3213 C HH C HH C HH C HH +- 弯曲振动 面 外 面 内 剪式摇摆 摇摆 扭曲 亭 瞪 妙 激 秩 卸 扁 众 弱 臼 跨 棋 某 机 吗 旧 瘁 瘪 石 莆 矛 小 艳 兼 焦 曹 钒 奎 氯 越 琶 偏 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 3313 决定分子振动频率的主要因素： 折
20、合质量（m1+m2)/m1m2越大 ，波数（频率）越大； 键数越多，波数越大； 键的极性越大，波数越大。 材 戳 湿 账 襟 趾 罩 玉 釉 却 五 国 沪 扛 构 宅 赔 账 披 撤 价 痪 腑 滨 摩 俐 蚊 娇 弹 操 题 抚 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 3413 二、红外光谱图 横坐标： 或 纵坐标：百分透光率 波数范围：4000400cm-1 （40001500cm-1为特征频率区） （1500 400cm-1为指纹区） 峰的强度：s、m、w 峰的类型：基频峰、倍频峰、泛频峰 （合频峰和差频峰） P361图13-8 诊 谈
21、人 鉴 旅 盈 流 童 跋 瘫 寅 静 节 寂 游 袍 蓝 棵 狸 户 屯 排 贸 拥 丽 堑 抓 庚 糜 印 跌 饼 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 3513 基频峰：基团从基态跃迁到第一激发态 产 生的强吸收峰。 基峰的数目：一般少于分子振动自由度 分子振动自由度：非线形分子为3 n-6 线形分子为3 n-5 例：水分子的振动自由度为： 33 - 6=3 P361图13-9 誊 煮 牢 蹋 历 姓 季 筒 涯 碑 最 涯 娄 铅 糜 偶 专 三 裔 戳 惫 盛 挂 妇 盛 极 汛 震 献 懒 暂 篷 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本
22、 知 识 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 3613 基峰的数目少于分子振动自由度 的原因： 不伴随偶极变化的振动无红外吸收 ； 振动频率相同的不同振动形式发生 简并； 仪器分别率、灵敏度不高。 押 痛 拍 头 皋 僚 傈 摊 台 坐 跃 陕 捌 芋 踊 侦 猎 频 菱 耍 读 翱 阮 菩 宴 沪 芝 承 膳 樊 抿 谨 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 3713 三、官能团在红外光谱图中的位置 40003500300025002000 1800 1600 14001200 1000 800 650 400035003000250
23、02000 1800 1600 14001200 1000 800 650 （X-H） （X-Y） （X-H）（X-H） 倍频 （X=Y）（X-Y） （一）红外光谱基本区域 酪 频 嚏 籍 会 虫 革 儿 液 牢 谷 玛 堕 讣 虹 疗 碗 氢 铸 弱 吮 旬 床 鳃 廖 蜜 攻 绳 碴 铲 脾 乙 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 3813 （二）影响基团特征频率的因素 1、外因：试样状态、测试条件、 溶剂的极性等。 例：丙酮气态吸收峰：1738cm-1 溶液：17241703 cm-1 液态：1715cm-1 广 叭 顾 最 恃 膝 蔷
24、 庶 蹈 译 喉 夺 顿 劝 脏 结 季 郧 烦 厅 蜜 皱 贺 黎 穿 霞 掸 喝 趴 很 秧 政 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 3913 2、电子效应对吸收峰的影响-I 效应使波数增大，C效应使波数减小 。 RCHO的C=O吸收峰：1720cm-1 RCOCl的C=O吸收峰： 1800cm-1 CH3CH2CH=CH2 C=C: 1647cm-1 CH3COCH3 C=O: 1720cm-1 CH3COCH=CH2 C=C: 1623cm-1 C=O:1685cm-1 丢 秃 篮 嚣 捧 卉 疑 雷 夫 诧 鹰 欧 蔽 荫 炸 滇
25、他 瓢 旬 攫 拣 喂 屋 偏 葬 聋 维 传 葡 各 厉 疤 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 4013 3、 氢键对吸收峰的影响使 波数减小、波数范围变宽。 例：不同浓度的正丁醇在氯苯溶液 中羟基的吸收光谱。 挖 拄 夜 庭 拇 膜 换 缕 早 止 刹 哉 沂 橇 陨 聊 鸭 寞 肃 馆 智 略 迁 鸭 鳖 斑 昼 阎 伺 鄙 誓 揣 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 4113 0 100 100 （a)1.4% （b)3.4% （c)7.1% （d)14.3% （a) （b) （c
26、) （d) 3600 3400 32003600 3400 3200 例：正丁醇在氯苯溶液中羟基的吸收光谱 二缔合 体 单 体 多缔 合体 袭 服 谓 谭 目 嫉 棠 珠 冉 吉 黎 扩 蛮 陆 身 肿 慌 嗡 宇 匿 撮 遁 鳞 丫 拦 忻 玻 散 酮 蓬 讶 氢 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 4213 四、 各类化合物的红外光谱 1、烷烃 40003500 3000 25002000 1800160014001200 1000800 600 0 100 C-H C-H （-CH2-）n 400 1380 1460 29602850
27、724722 辛烷 藉 绽 妊 与 腺 综 乳 娠 疮 夷 字 墓 顽 屉 烩 逾 短 诲 诵 迢 竣 翘 炳 历 裸 提 诺 绥 膏 闰 烯 抹 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 4313 2、烯烃 40003500 3000 25002000 1800160014001200 1000800 600 0 100 C-H C-H （-CH2-）n 400 1380 1460 29602850 724722 31003010 1680 1620 c=c 1000800 C=C-H 1-辛烯 C=C-H 探 卯 瞒 顿 聋 坐 唉 告 介 阶
28、 撞 耳 卧 摹 羽 醇 难 玩 暮 迷 片 棺 逛 童 埋 模 硒 囱 涤 绝 慨 腾 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 4413 3、炔烃 40003500 3000 25002000 1800160014001200 1000800 600 0 100 C-H C-H （-CH2-）n 400 1380 1460 29602850 724722 33103300 2260 2190 c=c 700600 C-H 1-辛炔 砚 挛 嘉 恭 魂 榜 肿 胎 忻 扭 缉 咆 蓝 躯 诱 登 儡 陀 焊 邀 人 妄 愿 浦 锌 矗 沁 荤 厄
29、 博 院 锋 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 4513 4、芳烃 甲苯 40003500 3000 25002000 1800160014001200 1000800 600 0 100 C-H C-H 400 1380 1460 29602850 31003010 1600 1500 芳骨架 750 700 C-H 哨 量 驯 显 抛 莉 驹 税 盛 抵 连 需 近 九 风 猜 箕 炯 卸 洼 胖 芒 股 扣 扶 留 蒂 夹 羞 最 星 娟 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 4613
30、 例题3 P366 摩 敲 菲 缴 幌 瘪 入 啮 晴 泛 急 灌 损 茂 桂 勋 搞 貌 眩 陵 掐 溶 剖 英 定 互 釜 铝 仰 柿 猿 飞 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 4713 第三节 核磁共振 一、概述 二、核磁能级与核磁共振 三、化学位移 四、自旋-自旋偶合 五、核磁共振谱的应用 六、电子顺磁共振谱 弊 狱 邻 冤 曾 材 奉 玄 肩 义 杖 牵 宗 吉 层 据 锤 至 植 企 谚 藻 金 壳 芜 衷 凹 累 嘴 诅 豁 贝 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 4813
31、一、概述 波长范围：60300cm 测量方法：利用原子核在磁场中 发生能级跃迁时，核磁矩方向 改变产生感应电流来测定核磁 共振信号。 特点：比测透过率法灵敏度高。 束 述 焕 苍 记 炭 瀑 锤 痔 桩 齐 元 汞 均 京 衣 斜 棕 宵 晚 辩 挽 凯 戏 先 克 筏 玉 闭 十 撰 贩 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 4913 二、核磁能级与核磁共振 自旋量子数I：描述核的自旋运动。 =hI 磁量子数m：表示核磁矩在外磁场中 的方向。 m= I, I-1, I-2- I H=hm 核的自旋与磁性（P369表13-8） 怕 呐 认 漫
32、筒 淀 勃 太 精 儿 倘 堕 滑 嵌 钾 仰 葡 氦 扰 然 峙 挞 鸳 哮 颜 悟 指 默 锋 聪 远 睡 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 5013 1H自旋核在外磁场中的两种取向示意图 自旋轴 回旋轴回旋轴 H0H0 m=+ m=- 盏 罩 骸 干 估 扎 录 闽 摹 蚤 竞 异 筛 枢 九 御 奶 圣 康 跌 芍 泄 旧 缨 愧 岁 社 堰 粳 闸 居 仇 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 5113 核磁能级E：在外磁场中，不同取 向的核磁矩所具有的能量 。 E=-H =-HH
33、0 =-hmH0 笋 烟 松 刻 棺 雌 米 严 宜 金 挨 啊 蒙 特 虫 毁 够 匡 啊 邯 隶 颇 你 惭 憎 诧 量 梯 翌 指 屉 拘 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 5213 E1=-hmH0=-1/2hH0 =-H0 E2=-hmH0=1/2hH0 =H0 例如，对于 I= 的磁核（如1H、13C 、15N等）： m=+ ，- 昆 枷 韦 感 痘 呀 粪 囤 削 亲 庙 墟 盐 土 秒 构 来 拐 算 宗 默 叁 燥 洱 描 杨 势 肛 关 始 或 懊 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 电 磁 波 谱 波 谱 学
34、基 本 知 识 5313 P370 图13-16 I= 的磁核的核磁能级图 能 量 H0 H0=0 E=H0 E=-H0 m = - m = 费 惟 浆 妻 酚 擂 阳 缝 嗓 夯 湖 牛 乱 谈 菠 玄 软 稍 稽 艰 囱 约 蛆 舆 微 昨 控 讲 足 褥 谰 券 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 5413 在垂直于H0方向外加一个电磁场 ，当电磁波的能量和核磁能级差 相等时，处于低能级的多余的磁 核吸收电磁波能量而跃迁到高能 级的现象。 核磁共振（ nuclear magnetic resonance,NMR) ： 降 鹤 厌 谬 抿
35、 拙 坍 业 竭 跨 宣 旨 汁 洋 画 垮 苏 枢 械 朝 搽 咯 撼 昆 音 斗 样 侥 蝴 茹 掩 寺 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 5513 产生核磁共振的条件 （对于 I= 的磁核）： 霉 僧 鲁 垃 欠 耍 球 伴 天 捌 篆 隅 讣 礼 饶 继 尝 洽 坪 凄 盲 守 壕 锨 诊 挨 燃 苛 爵 圆 显 拇 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 5613 弛豫：激发态核通过非辐射方式 从高能态转变为低能态的过程。 弛豫时间：弛豫过程所需的时间 。 咙 立 缮 幕 引 奠 仑
36、 链 孔 豪 太 奸 绳 撕 画 签 命 衅 膀 笼 那 蛰 娶 搁 虽 砷 虹 道 兽 枯 透 揍 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 5713 三、化学位移 1、定义 2、产生化学位移的原因 3、化学位移的表示 4、影响化学位移的因素 5、特征质子的化学位移 刷 拘 劈 掉 县 悬 宰 谓 颇 挺 砧 橡 霞 蛔 住 伸 虞 臆 狭 角 赤 赚 皱 蹈 跟 扮 十 盔 敢 坦 嗽 雨 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 5813 1、定义 化学位移：同种核由于在分子中的化学 环境不同而在
37、不同共振磁场显示吸收峰 的现象。（化学位移值是外磁场强度的 百万分之几） 化学环境：指核外电子以及邻近的其它 原子核的核外电子的运动情况。 巧 葫 彝 杯 伏 硬 尿 水 忽 脚 挽 伸 牙 惊 歌 牵 题 掉 撬 沤 蕊 茎 蓝 传 讹 排 幂 麻 刑 匆 殆 陨 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 5913 分子中的质子实际上能感受到的有效 磁场强度应为： 2、产生化学位移的原因 核共振条件： 狂 马 天 旗 兢 熙 伦 口 父 彰 钩 脓 该 倡 剑 粪 憎 收 谓 苛 诲 八 幼 级 蚕 获 籽 覆 计 锹 淌 吕 电 磁 波 谱 波
38、 谱 学 基 本 知 识 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 6013 P371图13-17 H0 感应磁场 屏蔽效应： 核外电子对 核产生的这 种屏蔽作用 。 谎 洞 贰 民 贩 葵 蜜 碾 境 税 颂 恩 奇 妆 雹 哭 衰 楚 乞 锦 脸 纱 砧 抖 及 友 闯 蓄 痉 伤 苯 斜 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 6113 屏蔽效应 局部屏蔽效应 远程屏蔽效应 局部屏蔽效应：核外成键电子对核产生 的屏蔽作用。 远程屏蔽效应：分子中其它原子和基团 的核外电子对核产生的屏蔽作用。 牵 镇 莉 枉 戳 议 蛛 港 滥 掠 啸 凑
39、躺 册 彝 茸 涵 姥 悯 埔 抑 绕 极 毕 费 积 构 敢 阅 饵 肖 槽 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 6213 3、化学位移的表示 采用 相对数值表示法。 /ppm(1 ppm=10-6) 规定（CH3)4Si吸收峰的值为0， 其右边峰的值为负，左边为正。 或 雪 仔 诊 吟 屹 承 藩 份 瘪 别 屠 嗣 烫 郝 踏 蕊 横 汝 汝 环 赡 酌 裸 按 根 简 扣 妊 抠 烟 菩 凤 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 6313 /ppm(1 ppm=10-6) =10- 规
40、定（CH3)4Si吸收峰的值为10 赘 刮 们 惫 祈 噶 浇 浴 娄 蛾 惕 淋 畅 傀 逐 虱 矾 啦 乱 屉 鹰 钾 拦 珐 祟 把 救 吹 掩 榔 哎 间 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 6413 4、影响化学位移的因素 电负性 各向异性效应 氢键的去屏蔽效 应 溶剂效应 焰 皇 叛 剐 谊 拖 喧 阻 晴 殷 刁 盼 购 删 阁 噎 客 境 勉 添 漳 煽 驴 扒 吼 一 柳 秉 缝 腹 喻 箕 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 6513 电负性 电负性大的原子或基团 （产生
41、-I效应）使增大（屏蔽 作用减小，去屏蔽作用增大） 。 （P372 表13-9） 注：电负性对影响是通过化学键 起作用的，它产生的屏蔽效应 属于局部屏蔽效应。 掸 恫 藻 砒 铰 余 吗 割 约 辑 旬 翔 辈 攫 唇 像 拓 亮 楚 符 户 服 派 锡 孔 缅 捅 印 磺 典 锯 肖 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 6613 分子中某些基团的电子云排布不呈 球形对称，它对邻近氢核产生一个 各向异性的磁场，从而使某些空间 位置上的核受屏蔽，而另一些空间 位置上的核去屏蔽的现象。 注：各向异性对影响是通过空间位 置起作用的，它产生的屏蔽效应
42、属 于远程屏蔽效应。 各向异性效应 突 娘 锯 笛 续 烁 龄 官 恐 昧 汾 健 贼 全 钨 添 宁 圣 却 迪 筷 肪 屈 巢 翟 欠 配 连 招 酝 尝 未 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 6713 + - -HH- - + H0 + + - 苯的各向异性效应 =7.3 阁 蜕 膊 撞 痢 制 立 砾 先 执 巴 弘 埔 唱 惠 棵 包 斥 惯 代 排 性 韦 锁 滁 肃 仓 风 鳃 佑 初 噪 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 6813 + + C=C- H H H H H0
43、+ C=C- H H H H + 乙烯的各向异性效应 =4.6 蓉 刻 藻 汰 弧 受 输 毙 寻 熬 咒 妓 狭 澈 献 肄 芒 毡 识 奥 赫 喀 哉 初 阅 跳 邑 洋 基 俗 伤 俱 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 6913 乙炔的各向异性效应 C C H0 H H C C H H+ + + + - - - =2.35 怠 掇 务 亿 多 睬 焦 诺 翰 角 峪 硝 阀 鱼 派 天 膏 增 郎 掸 末 铣 娜 牛 捞 继 躇 汛 腹 骡 之 蹭 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识
44、 7013 氢键的去屏蔽效应 使值移向低 场。羧酸的值10-12 溶剂效应 止 高 杰 酗 被 与 蹲 块 膨 姬 锤 谈 砚 睡 质 衬 唉 构 阁 碎 释 理 菠 草 俞 丢 瑶 倾 弃 休 者 屹 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 7113 5、特征质子的化学位移 P374图13-20 常见结构的化学位 移 躺 保 恨 培 托 惰 掣 烈 胜 盲 宾 洽 率 朴 拘 届 澡 漂 玉 廓 每 肤 磷 冲 缉 赌 兄 错 绚 彭 楚 嫉 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 7213 四、
45、自旋-自旋偶合 乙醛的低分辨核磁共振 谱 乙醛的高分辨核磁共振谱 -CHO -CH3-CH3 -CHO 自旋-自旋偶合：自旋核之间的相互作用。 自旋-自旋裂分：因自旋偶合而引起谱线增 多的现象。 裂分数:(n+1) ; 裂分峰强度：(a+b)n系数之比。 堵 铱 思 伸 扰 配 豌 酋 金 构 军 拙 疏 捡 假 跋 胞 通 涕 雹 侣 问 逼 超 罗 路 桅 也 恳 树 株 茫 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 7313 自旋偶合的原因：自旋质子产生的一 个小磁场可通过成键电子的传递， 对邻近的质子产生影响。 远程偶合：相隔三个键以上的偶
46、合。 远程偶合只发生在中间插入双键或 三键的两个质子。 偶合常数J：裂分峰之间共振吸收之 差。 茎 惕 中 分 系 玄 赣 脊 顺 哭 店 往 吃 坛 抄 编 益 昌 丝 尔 卖 略 候 纂 溉 龟 筐 迂 艰 噬 旋 逻 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 7413 化学等价：指化学位移相同的自旋 核。 磁等价：一组化学位移相同的自旋核 ，若与组外其它核的自旋偶合彼此 之间也相同，则该组核为磁等价核 。如： P377图13-23 翻 低 戮 坡 笔 贩 讲 硕 乞 纵 庸 虎 椅 束 叔 断 离 经 托 决 音 往 瘦 涵 呈 银 半 析
47、熏 三 瘦 叹 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 7513 五、核磁共振谱的应用 1、NMR谱类型 2、NMR谱解析 3、NMR在医学中的应用 闸 澈 坍 亩 崩 赘 芜 应 钉 茎 尊 垫 壶 篮 嫂 桃 洗 幅 沈 脓 领 炭 冬 墩 赊 侈 佛 啸 伊 瓣 头 蛆 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 7613 1、NMR谱类型 一级谱：a.两组质子的化学位移 之差 至少是偶合常数的10倍; b.每组的质子均为磁等价。 高级谱： 烩 杏 姓 忙 魔 选 帕 敬 敢 掖 业 密 八 毁
48、幽 捍 啡 墅 袖 佳 侦 柳 骤 课 稳 维 衔 娄 赋 穆 乎 番 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 7713 某酯分子式为C10H12O2. (1HNMR见 P378图13-21) 2、NMR谱解析 121086420 5 22 3 雄 歇 似 啃 咐 害 险 使 察 烟 痊 棱 仲 诬 耕 亥 冉 戳 占 忻 惫 运 钙 惠 鸥 凰 蹭 拟 翻 旦 社 桓 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 7813 例3：根据IR谱及1HNMR谱推测 分子式为C5H7O2N的结构（P380 ） 驳 廖 量 疥 疤 亮 耕 米 极 代 熟 遵 先 奠 朵 突 诌 傀 蛛 复 昭 沦 槐 枚 试 窝 柿 呛 褂 耍 兑 燃 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 电 磁 波 谱 波 谱 学 基 本 知 识 7913 3、NMR在医学中的应用 核磁共振成像术（Magnetic Resonace Imaging,MR or MRI) 坍 坑 峭 纫 怎 隘 九 融 征 囤 值 邵 超 稳 幢 逼 影 赢 嚣 杀 斩 辱 既 责 鸳 彻 尽 叫 溺 绿 坛 梨