红外光谱学习课件之氢谱H NMR
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HNMR谱图解析

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2.分子式为C3H60的某化合物的核磁共振谱如下,试 确定其结构。
谱图上只有一个单峰,说明分子中所有氢核的化学 环境完全相同。结合分子式可断定该化合物为丙酮。 35
3-溴丙炔的1HNMR
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例4:C10H12O的核磁共振氢谱如下,推导其结构。
S a t A p r 2 2 0 9 :4 3 :0 9 2 0 0 0 : (u n title d ) W 1 : 1 H A xis = p p m S c a le = 4 1 .6 7 H z/ c m
3)
三重峰——相邻的为-CH2 CH3COOCH2CH2-
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例3 仅含C、H的无色异构体的核磁共振波谱图如下,试推断 其结构。
解:(1) 先看图的下部分, =7.2处是芳环质子峰,相 对峰高表明有5个质子。 =2.9的7重峰-单质子及=1.2 的双峰-6质子,只能是这样的结构-CH(CH3)2 故对应化合物为
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(2)再看图的上部分, =6.8处是芳环质子峰,相对峰高表 明有3个质子。脂肪链上质子数为9的单峰 故该化合物为C6H3(CH3)3 且芳环质子峰无裂分现象,说明该化合物为1,3,5-三甲基苯。
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例4:已知一化合物的化学式为C4H6OF3Br,已测得其核磁共振 波谱图如下,试推断其结构。
7 .5 0 0
7 .0 0 0
6 .5 0 0
6 .0 0 0
5 .5 0 0
5 .0 0 0
4 .5 0 0
4 .0 0 0
3 .5 0 0
3 .0 0 0
2 .5 0 0
2 .0 0 0
1 .5 0 0
1 .0 0 0
37
例4:C10H12O结构:
第八章红外光谱和核磁共振氢谱IRandHNMR

4 、红外光谱仪和红外光谱图
红外光谱仪组成:光源、单色器、检测器、放大器和记录器 横坐标: 数() 纵坐标: 度( A ) 吸收图谱: cm-1 ) 透
过 率 %
上线:波长() 右側:透过率( T% )
波长 λ/μm -1 指纹区( 1400-400cm )
下线:波 左侧:吸光 官能团区( 4000-1400
- 1
, RCOCl/~1800 cm - 1 ,因氯有强的吸电子诱导效应。
③ 减弱键强度的共轭效应能使吸收向低频移动。如: CH3COCH =CH2 中 C=O 的吸收峰 1720 cm - 1 移至 ~1685 cm - 1 , C=C 的吸 收峰由 1647 cm - 1 移至 1623 cm - 1 。
波数 /cm-1
二、有机基团的特3000c m-1 O-H 3600~3200 N-H 3500~3100 C-H 3300~2700 三键或累积 双键吸收区 2400 ~ 1950 cm - 1 C=C 2260~2100 C=N 2400~2100 C=Y=Z ~1950 C=X 双键振动 区 1800 ~ 1300 cm - 1 C=O 1800~1650 C=C 1690~1600 芳环 1600 ~ 1 450 C=N 1960~1460 δN-H 1650~150 0 δC-H 1475~130 0 指纹区 C - X 伸缩或弯曲振动 区 1300 ~ 600 c m-1 C-O 1300~1000 C-N 1360~1030 C-C 1200~600 δ=C-H 1000~650
影响化学键和基团特征吸收频率的因素 ① 键的力常数 k 越大,红外吸收频率越大。如:炔键 /2150 cm -
1
, C=C /1650 cm - 1 , C - C /1200cm - 1 。
《NMR核磁共振氢谱》课件

数据采集:进行氢谱实验, 采集数据
数据处理:对采集到的数据 进行处理和分析,如基线校 正、峰面积计算等
结果解释:根据数据处理结 果,对样品进行定性和定量 分析
实验报告:撰写实验报告, 包括实验目的、方法、结果、 讨论和结论等
样品准备:确保样品纯净、 无杂质
仪器设置:正确设置仪器 参数,如温度、磁场强度 等
更宽范围:拓宽氢 谱检测范围,实现 更广泛的应用
更智能化:开发智 能化氢谱分析软件, 提高分析效率和准 确性
技术挑战:提高分辨率、灵敏度、 速度等性能指标
应用领域:拓展到生物医学、材料 科学、环境科学等领域
添加标题
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添加标题
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技术展望:发展新型核磁共振技术, 如超导核磁共振、量子核磁共振等
药物筛选:通过氢 谱分析药物与靶点 的结合情况
药物设计:通过氢 谱分析药物的化学 结构,优化药物设 计
药物代谢:通过氢 谱分析药物在体内 的代谢情况
药物毒性:通过氢 谱分析药物的毒性 ,评估药物的安全 性
更高分辨率:提高 氢谱分辨率,实现 更精细的谱图分析
更快速度:提高 氢谱采集速度, 缩短实验时间
数据采集:确保数据采集 的准确性和完整性
数据处理:正确处理和分 析数据,避免误判和错误 结论
实验安全:遵守实验室安 全规定,确保实验安全进 行
峰的位置:根据化学位移确定 峰的强度:根据峰面积确定 峰的形状:根据峰形确定
峰的分裂:根据峰的分裂情况确定
峰的耦合:根据峰的耦合情况确定
峰的归属:根据峰的位置、强度、形状、 分裂、耦合等信息综合判断
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汇报人:PPT
第四章核磁共振HNMR ppt课件

两种自旋取向能级差与外磁 场B0的关系
2020/11/13
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现在从另一角度来讨论核磁共振现象。
在B0中,原子核绕其自旋轴旋转(自旋 轴与核磁矩μ方向一致),而自旋轴又与静磁 场B0保持某一夹角θ,而绕B0进动,称为 Larmor进动(如图所示)
2020/11/13
I=1/2的核的Larmor进动
尽管共振频率各有差异,但差异不大,仅为百万 分之十左右,对其绝对值的测量难以达到所需要 的精度。
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故实际工作中是采用测定相对值来表示,即 以某标准物质的共振峰为原点,测定样品中 各共振峰与原点的相对距离,这种相对距离 就称为化学位移(Chemical shift)。
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4.1.4 驰豫过程 1.弛豫过程
当大量的原子核在外磁场中取向并达到平衡,高低能 级的分布可利用Boltzman定律来描述。即低能级的数目 略多于高能级的数目,且ΔE极小。当用射频电磁波照射外 磁场中原子核时,低能级的核吸收能量跃迁至高能级,产 生核磁共振信号。由于ΔE极小,高能级粒子通过自发辐射 回到低能级的几率几乎为零。因此若要在一定时间间隔内 持续检测到NMR信号,必须有某种过程存在,它使高能级 的原子核回到低能级,以保持低能级的粒子数始终略大于 高能级的粒子数。这个过程就是弛豫过程。
ωL=ω=2πν=γB0
ν共振= γB0/2π
参见下面的示意图
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核磁能量吸收和跃迁过程
2020/11/13
23
下面对核磁共振方程进行讨论
( ν共振= γB0/2π )
①对于同一核,如I=1/2的1H核,发生共振时,
ν照射与B0的关系
第4章 氢谱

值增大
H
H CH3 O A
H
O
B
H3
H2 H1
OH
H3
H2 HO
H1
H1 4.68 H2 2.40
H1 H2
3.92 3.55
吸电子诱导
O-CH3
3.24-4.20
N-CH3
2.12-3.10
C-CH3
0.77-1.88
Si-CH3
0
电子效应-场效应
10
1
CH3 N OH N H OH
3.07
60MHz仪器
c组 60000126 Hz b组 60000216 Hz a 组 60000438 Hz
100MHz仪器
100000210 Hz 100000360 Hz 100000730 Hz
化学位移() 及其表示
选一个屏蔽常数较大的化合物(常用四甲基 硅烷(TMS))为标准物质,其他氢核与它的 信号位置的相对距离叫化学位移。
磁等价的同组氢核内的相互偶合不产生 峰裂分
H1 H1 | | H2 — C — C —I | |
H3 H2 (a) (b) Ja1 b1 = J a2 b1 = J a3 b1 = J a1b2= J a2 b2 = J a3b2 = 7.45Hz (a) CH3 化学等价,磁等价H1= H2 = H3 (b) CH2 化学等价,磁等价
6、活泼氢
第三节 自旋偶合与偶合常数(J)
一、自旋偶合与自旋分裂 自旋偶合与自旋分裂的含义 n+1 规律: 1:1 , 1:2:1 , 1:3:3:1 ……
n+1 规律的局限性
只适用于一级偶合( /J ≥ 10)所产生的裂分。
偶合常数 J (Hz):裂分后两峰间的距离,反映偶合作
第八章红外光谱和核磁共振氢谱IRandHNMR

3000中31003010三取代1680中弱四取代1670弱无四取代无共轭烯烃与烯烃同向低波数位移变宽与烯烃同910905强强995985强895885强730650弱且宽980965强840790强无强吸收峰化合物振动振动ch拉伸或伸缩ccc??ccccc苯环ch弯析炔烃33103300一取代21402100弱非对称二取代22602190弱70060031103010中1600中670弱倍频20001650邻邻770735强间间810750强710690中对对833810强泛频20001660取代芳烃较强对称无强同芳烃同芳烃1580弱1500强1450弱无一取代770730710690强二取代芳烃类别拉伸说明rxcfcclcbrci13501100强750700中700500中610685中游离36503500缔合合34003200宽峰不明显醇酚醚ohco12001000不特征键和官能团胺rnh2r2nh35003400游离缔合降低10035003300游离缔合降低100类别拉伸cm1说明17701750缔合时在在1710醛酮corcho17501680中强ch2720羧酸cooh键和官能团酸酐酰卤酰胺晴气相在在3550液固缔合时在在30002500宽峰cocococo酯180018601800180017501735nh21690165035203380游离缔合降低100c??n22602210羰基有共轭时吸收波数降低四红外光谱解析实例四红外光谱解析实例实例一实例二ir
伸 1 )
(cm-
说 明 羰基有共轭时吸收 波数降低
羧酸
OH C=O C=O C=O C=O NH2 CN
酰卤 酸酐 酯 酰胺 晴
四 、红外光谱 解析实例 四 、红外光谱 解析实例
实例一
C8H7N
伸 1 )
(cm-
说 明 羰基有共轭时吸收 波数降低
羧酸
OH C=O C=O C=O C=O NH2 CN
酰卤 酸酐 酯 酰胺 晴
四 、红外光谱 解析实例 四 、红外光谱 解析实例
实例一
C8H7N
NMR各种谱图PPT课件

基本 2D 操作 (cosy,noesy,hsqc,hmbc) 进阶操作: 杂核/变温/特殊 2D/T1/其它
正确的解谱步骤 各种 NMR 检测谱图
实验室规定: 门禁/收费 培训: 各种操作/参数
基本/特色谱图介绍 谱图处理: 谱仪/商用软件
管理员提供服务: 标准匀场/标准锁场/标准谱图/参数
各种标准管
6
CDCl3
正确的解谱步骤: 氢谱 / 碳谱 5 min
O
H OCH2CH3
H
CH3
结构, 分子式, 理论峰数 积分 (四舍五入), 初评信号峰 标注 abc / 123 (右到左) (活泼氢另给) 结构归属, 溶剂/未知峰标明 样品名/日期, 给 comment
NMR各种谱图介绍
15 min
NMR 解谱
He Hd
O ca
OCH2CH3
CH3 b
pw = 6.4 mix = 0.7 选择照射甲基 b
ed b
照射 b, 发现主要 d 增强 (0.51 %), 表示 b-d 较接近 确认: d, e 的化学位移归属
gHSQC H-C 近程相关
H
4
O
5
6
31
OCH2CH3
(Single Q uantum Correlation)
OCH2CH3
Hd
CH3 b
ed
c
ba
a
He Hd
b
O
ca
OCH2CH3
CH3 b
c
pw = 6.4 nt = 8 ni = 64
d e
相关峰:
a-c; d-e b-d (allylic
H),
b-e
(allylic
核磁共振波谱法-氢谱

级E1向高能级E2跃迁,所需能量为: △E=E2-E1= B0 -(-B0) = 2 B0 △E与核磁矩及外磁场强度成正比,外加磁场 B0越大,能级分裂越大,△E越大。
无磁场 (简并) m= -1/2 E2= +B0 △E=2 B0 m= +1/2 E1= - B0
由式 E = -B0及图可知1H核在磁场 中,由低能
= 0.99999
处于低能级的核数比高能态核数多十万分之一, 而NMR信号就是靠这极弱过量的低能态核产生的
若以合适的射频照射处于磁场的核,核吸收能量 后,由低能态跃迁到高能态,其净效应是吸收能 量,产生共振信号。 若高能态核不能通过有效途径释放能量回到低能 态,低能态的核数越来越少,一定时间后, N(-1/2)=N(+1/2),这时不再吸收,核磁共振信号消失, 这种现象为“饱和”。 必须通过核自旋弛豫来保持低能态的核的数目占 微弱多数。 据波尔兹曼定律,提高外磁场强度,降低工作温 度,可减少 N(-1/2) / N(+1/2)值,,提高观察NMR信号 的灵敏度。
仪器组成:
1、永久磁铁:提供外磁场, 要求稳定性好,均匀,不均匀 性小于六千万分之一。 2、射频振荡器:线圈垂直于 外磁场,发射一定频率的电磁 辐射信号。60MHz至600MHz或 更高。 3、射频信号接受器(检测 器):当质子的进动频率与辐 射频率相匹配时,发生能级跃 迁,吸收能量,在感应线圈中 产生毫伏级信号。
26.75 6.73 -2.71 25.18 10.84
核自旋能级分布和驰豫:
(一)核自旋能级分布
1H核在磁场作用下,被分裂为m=+1/2和
m=-1/2两个能级,处在低能态核和处于高能态 核的分布服从波尔兹曼分布定律:
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1.5 Proton NMR Spectrum
PULSED EXCITATION
N
n1
BROADBAND RF PULSE
contains a range of frequencies
n2
O CH2 C CH3
(n1 ..... nn)
n3
S
All types of hydrogen are excited simultaneously with the single RF pulse.
EACH DIFFERENT TYPE OF PROTON COMES AT A DIFFERENT PLACE - YOU CAN TELL HOW MANY DIFFERENT TYPES OF PROTONS THERE ARE BY INTEGRATION.
Equivalent Hydrogens
magnet and has what is called a magnetic moment
13-3
Nuclear Spin States
The
same effect holds for certain atomic nuclei
• any atomic nucleus that has an odd mass number, an odd atomic number, or both also has a spin and a resulting nuclear magnetic moment • the allowed nuclear spin states are determined by the spin quantum number, I, of the nucleus
13-12
The Larmor Equation!!!
DE = kBo = hn can be transformed into
gyromagnetic
frequency of the incoming radiation that will cause a transition
n = n =
gBg 0 2p 2p
Cl C C
CH 3 H Cy cl o h e x e n e (3 s i g n a l s )
(Z )-1 -Ch l o ro p ro p e n e (3 s i g n a l s )
13-27
NMR Spectrometer
The sample is dissolved in a solvent, most commonly CDCl3 or D2O, and placed in a sample tube which is then suspended in the magnetic field and set spinning
1/2
1
0
1/2
1
0
5/2
1/2
(I)
Elements with either odd mass or odd atomic number have the property of nuclear “spin”.
Nuclear Spin States
• a nucleus with spin quantum number I has 2I + 1 spin states; if I = 1/2, there are two allowed spin states
ratio g
Bo
strength of the magnetic field
g is a constant which is different for
each atomic nucleus (H, C, N, etc)
Resonance Frequencies of Selected Nuclei
are a powerful magnet, a radiofrequency generator, and a radiofrequency detector
13-19
1.4 Modern Instrumentation: the Fourier-Transform NMR
FT-NMR requires a computer
Chapter 1 Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy
Molecular Spectroscopy
Nuclear
magnetic resonance (NMR) spectroscopy: a spectroscopic technique that gives us information about the number and types of atoms in a molecule, for example, about the number and types of
- 1/2
DE
degenerate at Bo = 0
= kBo = hn
+ 1/2
Bo
increasing magnetic field strength
Nuclear Magnetic Resonance
• Figure 1.3 the origin of nuclear magnetic “resonance
hn absorption signal
RF Detector Receiver
Recorder
MAGNET
MAGNET
N
S
~ 1.41 Tesla (+/-) a few ppm
Probe
NMR Spectrometer
NMR Spectrometer
Essentials
of an NMR spectrometer
F F C F H Cl
Cl C Cl H Br
Br C Br
Highly shielded protons appear here.
H
Less shielded protons appear here.
SPECTRUM
NMR Spectrum of Phenylacetone
O CH2 C CH3
Equivalent
hydrogens: have the same chemical environment
• a molecule with 1 set of equivalent hydrogens gives 1 NMR signal
O CH3 CCH3 C l CH 2 C H 2 C l H3 C Propanone (Acetone) 1,2-Dichl oroethane Cyclopentane 2,3-Dimethyl2-butene H3 C C C CH3 CH3
An
electron has a spin quantum number of 1/2
with allowed values of +1/2 and -1/2
• this spinning charge creates an associated magnetic
field
• in effect, an electron behaves as if it is a tiny bar
spins and the applied magnetic field is quantized, with
the result that only certain orientations of nuclear magnetic moments are allowed
13-10
The Energy Separation Depends on Bo
13-28
Some Generalizations
• NMR solvent contain deuterium • Tetramethylsilane (TMS) is the reference • Chemical shift in Hz from TMS vary according to frequency of spectrometer!
Highly shielded protons appear way upfield.
1.3 Classical Instrumentation: The Continuous-Wave NMR
typical before 1965; field is scanned
A Simplified 60 MHz NMR Spectrometer
RF (60 MHz) Oscillator Transmitter
• hydrogen atoms using 1H-NMR spectroscopy • carbon atoms using 13C-NMR spectroscopy • phosphorus atoms using 31P-NMR spectroscopy
13-2
Nuclear Spin States
Isotope Abundance Bo (Tesla)
1H
Frequency(MHz)
g(radians/Tesla)
267.53
99.98%
1.00 1.41 2.35 7.05
42.6 60.0 100.0 300.0
13C
1.108%
1.00 2.35 7.05
10.7 25.0 75.0
67.28
13-4
1.1 Spin Quantum Numbers of Some Nuclei
The most abundant isotopes of C and O do not have spin.
Element Nuclear Spin Quantum No