核磁共振譜、紅外光譜和質(zhì)(編輯修改稿)
2024-08-31 16:31 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 a自旋存在 2種組合 3個(gè)氫核 a自旋存在 4種組合 把分子中位置相近的質(zhì)子之間自旋的相互影響稱為自旋 自旋偶合。 自旋 自旋偶合： 注意：在核磁共振中，一般相鄰碳上的不同種的氫才可發(fā) 生偶合，相間碳上的氫不發(fā)生偶合，同種相鄰氫 也不發(fā)生偶合。 28 C CH aH b發(fā)生偶合 C CH aH a不發(fā)生偶合 C CH aCH b不發(fā)生偶合 2). 偶合常數(shù) 偶合 –分裂的一組峰中，兩個(gè)相鄰峰之間的距離稱為偶合常數(shù)，用字母 J表示，其單位為赫茲（ Hz），氫核 a與 b偶合常數(shù)叫 Jab， 氫核 b與 a偶合常數(shù)叫 Jba， Jab= Jba J = △ δ 所用儀器頻率 Jab：表示質(zhì)子 a被質(zhì)子 b裂分。 Jba：表示質(zhì)子 b 被質(zhì)子 a裂分。 29 偶合常數(shù)只與化學(xué)鍵性質(zhì)有關(guān)而與外加磁場(chǎng)強(qiáng)度或核磁共振儀所用的射頻無關(guān)。 3). n+1規(guī)律 與某一個(gè)質(zhì)子鄰近的質(zhì)子數(shù)為 n時(shí)，該質(zhì)子核磁共振信號(hào)裂分為 n+1重峰。 例：見 圖 C H 3 C H 2 B rb aHb： 三重峰， 3H Ha： 四重峰， 2H HC C H b CH ca注意： Hb有兩種相鄰氫， Jba≠ Jbc 不遵守 n+1規(guī)律，出現(xiàn)多重峰。 分子中有兩種氫 30 例： ( C H 3 ) 3 C C C H 2 C H 3O 分子中有三種氫 (單峰 , 9H) (四重峰 , 2H) (三重峰 , 3H) ( s , 9H) ( q , 2H) ( t , 3H) 例： ( C H 3 C H 2 C H 2 ) 2 O(三重峰 , 6H) ( t , 6H) (多重峰 , 4H) ( m , 4H) (三重峰 , 4H) ( t , 4H) 31 s singlet d doublet t triplet q quartet m multiplet b broad 單峰 二重峰 三重峰 四重峰 多重峰 寬峰 注意： 4). 分裂峰的相對(duì)強(qiáng)度 分裂的一組峰中各峰相對(duì)強(qiáng)度也有一定規(guī)律。 它們的峰面積比一般等于二項(xiàng)式 (a+b)m的展開式各系數(shù)之比， m=分裂峰數(shù) –1 32 分裂峰數(shù) 分裂峰的相對(duì)強(qiáng)度 1 (a+b)0 1 2 (a+b)1 1︰ 1 3 (a+b)2 1︰ 2︰ 1 4 (a+b)3 1︰ 3︰ 3︰ 1 5 (a+b)4 1︰ 4︰ 6︰ 4︰ 1 6 (a+b)5 1︰ 5︰ 10︰ 10︰ 5︰ 1 5. 1HNMR譜圖分析 例 1：某化合物 A分子式為 C8H10， 1HNMR為： δH ( t ,3H ) ( q ,2H ) ( b ,5H )ppm 推測(cè) A的結(jié)構(gòu)。 33 解：由分子式計(jì)算不飽和度為 4 ( t ,3H ) CH3 相鄰的基團(tuán)為 CH2 ( q ,2H ) CH2 相鄰的基團(tuán)為 CH3 可能有苯環(huán) ( b ,5H ) 苯環(huán)上的 5個(gè) H A結(jié)構(gòu)為： C H 2 C H 3例 2：某化合物 A分子式為 C6H14， 1HNMR為： δH ( d ,12H ) ( h ,2H ) ppm 推測(cè) A的結(jié)構(gòu)。 34 解：由分子式計(jì)算不飽和度為 0 (d ,12H ) 每個(gè)碳上最多連 3個(gè) H, 12個(gè) H可能是 4個(gè) CH3 ( h ,2H ) 相鄰的基團(tuán)為 CH 可能為兩個(gè) C H 3 C HC H 3C H 3C HC H 3C H 3C HC H 3A結(jié)構(gòu)為： C H 3C HC H 3C HC H 3C H 335 例 3：有一化合物分子式為 C9H12O， 1HNMR為： 推測(cè)結(jié)構(gòu)。 δH ( t ,3H ) ( q ,2H ) ( s ,2H ) ppm ( b ,5H ) 答： C H 2 O C H 2 C H 336 二 . 紅外光譜 ( IR ) 1. 紅外光譜的一般特征 37 2. 紅外光譜的基本原理 分子是由各種原子以化學(xué)鍵互相連接而生成的，可用不同質(zhì)量的小球代表原子，以不同硬度的彈簧代表各種化學(xué)鍵。它們以一定的次序互相連接，就成為分子的近似機(jī)械模型。這樣就可根據(jù)力學(xué)定理來處理分子的振動(dòng)。 38 分子中的原子不是固定在一個(gè)位置上，而是不停的振動(dòng)。 ① . 雙原子分子 雙原子分子伸縮振動(dòng) 對(duì)于雙原子分子，兩個(gè)原子由化學(xué)鍵相連，就像兩個(gè)小球用彈簧連接一樣，兩個(gè)原子的距離可以發(fā)生變化。它的伸縮振動(dòng)可看作簡(jiǎn)諧振動(dòng)，振動(dòng)頻率為： 39 ν 2 π c k m 1 m 21 1+1= c m 1c ：光速 k ：鍵的力常數(shù) m1m2：原子質(zhì)量 ν K M 1 M 21 1+= c m 11 3 0 3分子隨原子間距離的增大， K增大，分子能量增高，分子從較低的振動(dòng)能級(jí)變?yōu)檩^高的振動(dòng)能級(jí)，紅外光輻射可提供躍遷能量。 對(duì)于一定原子組成的分子，這兩個(gè)能級(jí)之差是一定的。 40 由△ E = hν可知，需要的紅外光波長(zhǎng)也是一定的。也就是說，對(duì)于特定分子或基團(tuán)，僅在一定的波長(zhǎng)（頻率）發(fā)生吸收。 紅外譜圖中，從基態(tài)到第一激發(fā)態(tài)的振動(dòng)信號(hào)最強(qiáng)，所以紅外光譜主要研究這個(gè)振動(dòng)能級(jí)躍遷產(chǎn)生的紅外吸收峰。 一種振動(dòng)方式相應(yīng)于一個(gè)強(qiáng)的吸收。但只有能引起偶極矩變化的振動(dòng)才會(huì)
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