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有机波谱解析课件-核磁共振•核磁共振概述目•有机物的核磁共振氢谱录•有机物的核磁共振碳谱•有机波谱解析方法•核磁共振波谱解析实践CONTENTS01核磁共振概述CHAPTER核磁共振现象核磁共振现象射频场的作用原子核在磁场中发生能级分裂,当外通过施加射频场,使能级发生跃迁,加射频场频率与分裂能级差相当时,产生共振信号可发生能级跃迁并产生共振吸收现象核自旋磁矩原子核具有自旋磁矩,自旋磁矩在磁场中受到洛伦兹力作用,产生能级分裂核磁共振波谱的基本原理010203原子核的磁矩射频场的频率共振信号的检测原子核具有磁矩,磁矩在射频场的频率必须与能级通过检测共振信号的强度、磁场中受到洛伦兹力作用,分裂的差值相等,才能使频率和相位等信息,可以产生能级分裂原子核发生跃迁推断出分子内部的结构和动态行为核磁共振波谱的应用有机化合物结构鉴定通过核磁共振波谱可以确定有机化合物的分子骨架和取代基的种类和数目生物大分子结构研究核磁共振波谱可以用于研究蛋白质、核酸等生物大分子的结构和动态行为化学反应机理研究核磁共振波谱可以用于研究化学反应的机理和动力学行为02有机物的核磁共振氢谱CHAPTER氢谱的表示方法核磁共振氢谱(1H-NMR谱)谱图通常以横轴表示频率(或信号峰表示不同化学环境中的是利用核磁共振现象检测有机波数),纵轴表示信号强度氢原子,峰的高低表示氢原子物中氢原子的一种谱图数量的多少氢谱的化学位移化学位移是核磁共振通过化学位移可以推谱中各峰所处的频率断氢原子所处的化学位置环境,进而确定有机物的结构化学位移的大小受氢原子周围的电子环境和取代基的影响氢谱的积分曲线与峰面积积分曲线是将核磁共振谱图进行积分通过峰面积的比值可以确定不同氢原得到的曲线子的个数比,进而推断有机物的结构峰面积代表不同化学环境中的氢原子的数量氢谱的裂分与偶合常数01氢谱中的峰裂分是由于相邻氢原子之间的相互作用所致02偶合常数是相邻氢原子之间相互作用的量化指标,通过偶合常数可以推断有机物的结构03有机物的核磁共振碳谱CHAPTER碳谱的表示方法碳谱通常以共振峰的形式表示,每个峰对应于一个特定的化学环境中的碳原子峰的位置(即共振频率)用波数(cm^-1)表示,峰的强度用积分高度或相对高度表示碳谱的分辨率通常比氢谱低,因为碳原子的磁旋比氢原子小碳谱的化学位移化学位移是核磁共振谱中原子核碳谱的化学位移范围通常在10-常见的影响化学位移的因素包括位置相对于标准参考位置的位移60ppm之间,取决于该碳原子共轭效应、诱导效应、溶剂效应所连接的基团和分子结构和氢键等碳谱的峰型与影响因素峰型是指共振峰的形状,它可以峰型受到多种因素的影响,包括通过分析峰型的变化,可以推断提供关于分子结构和动态行为的分子内和分子间相互作用、分子出分子结构和动态行为的改变线索构象和动态过程等碳谱的偶合常数偶合常数是核磁共振谱中相邻原子核之间的相互作用强度通过测量偶合常数,可以推断出分子中相邻基团之间的相对空间位置和角度等信息碳谱中的偶合常数通常在1-20Hz范围内,可以通过测量和计算来确定04有机波谱解析方法CHAPTER波谱解析的基础波谱的基本概念波谱的表示方法核磁共振原理波谱是物质与电磁辐射相波谱通常以图谱的形式表核磁共振是利用原子核自互作用的产物,通过测量示,横坐标为化学位移或旋磁矩在外磁场中的进动和分析波谱可以获取物质频率,纵坐标为信号强度和共振现象来进行波谱分的结构和性质信息或峰面积析的方法各类有机物的波谱特征烷烃的波谱特征烯烃的波谱特征烷烃的核磁共振波谱中,氢原子核的共振烯烃的核磁共振波谱中,碳碳双键上的氢峰出现在低场区域,峰形尖锐,容易识别原子核的共振峰出现在稍高于烷烃的位置,峰形较宽芳香烃的波谱特征羰基化合物的波谱特征芳香烃的核磁共振波谱中,芳香环上的氢羰基化合物的核磁共振波谱中,羰基氧原原子核的共振峰出现在较高场区域,峰形子的共振峰出现在低场区域,峰形尖锐,复杂,容易发生位移容易识别波谱解析的步骤与实例波谱解析步骤获取原始波谱数据→确定化学位移→确定氢原子个数→推测结构→验证结构实例解析以某有机化合物的核磁共振氢谱为例,解析其结构,通过比较标准物质和计算积分面积来验证解析结果05核磁共振波谱解析实践CHAPTER常见有机物的核磁共振波谱解析烯烃类烯烃类化合物的核磁共振波谱中,烷烃类会出现多个峰,通过比较不同峰的位置和强度,可以推断出烯烃的结烷烃类化合物的核磁共振波谱较构为简单,主要通过观察氢原子峰的位置和强度来判断化合物的结构芳香烃类芳香烃类化合物的核磁共振波谱较为复杂,但通过观察氢原子峰的位置和强度,可以推断出芳香烃的取代基位置和数量复杂有机物的核磁共振波谱解析醇、酚、醚醛、酮、羧酸胺、硫醇、硫醚这些化合物的核磁共振波谱较为这些化合物的核磁共振波谱中,这些化合物的核磁共振波谱中,复杂,需要结合其他波谱分析方会出现多个峰,需要仔细解析每氢原子峰的位置和强度变化较大,法进行解析个峰的位置和强度,以推断出化需要结合其他波谱分析方法进行合物的结构解析核磁共振波谱解析的应用实例未知有机物结构鉴定通过核磁共振波谱解析,可以确定未知有机物的1结构,为化合物的合成和表征提供依据药物研发在药物研发过程中,核磁共振波谱解析可用于确2定药物分子的结构和构象,为药物设计和优化提供重要信息有机化学反应机理研究通过核磁共振波谱解析,可以研究有机化学反应3机理,了解反应过程中分子结构和化学键的变化情况THANKS感谢您的观看。