红外光谱和核磁共振氢谱的区别

红外光谱-核磁共振波谱(IR-NMR) 班级 姓名

本章需掌握知识：

一．知道红外光谱和核磁共振波谱在有机结构分析中的用途，可以从中得到什么有价值的信息； 二．对于红外光谱要知道C-H、N-H、O-H、C≡C、C=C、C=O以及苯环骨架伸缩振动产生的特

征吸收峰所在的大概位置；会用虎克定律理解伸缩振动吸收峰位置差异的原因。

三．对于核磁共振波普要知道化学位移、偶合裂分的概念；知道峰积分面积比代表氢的数目之比；

知道峰裂分的n+1规律(对于H核)；知道饱和烷烃的C-H、COCH2-、OCH-、ArH化学位移的大概位置。

1．红外光谱是如何产生的；从中可以得到什么有价值的信息？

2．H核磁共振谱是如何产生的；从中可以得到什么有价值的信息？

3．有三个化合物A、B和C，它们的分子式都是C5H10O，它们的红外光谱中在1715~1720 cm-1都有一强吸收峰；它们的1H NMR如下所示(所标数值为积分面积)，推测A、B、C各是什么结构，并指出每个H在谱图上所对应的信号。 A

3

B

3

C

3

6

2

3

2

2

1

4．已知某化合物分子式为C4H8O2，其1H NMR谱如图

红外光谱-核磁共振波谱(IR-NMR) 班级 姓名

本章需掌握知识：

一．知道红外光谱和核磁共振波谱在有机结构分析中的用途，可以从中得到什么有价值的信息； 二．对于红外光谱要知道C-H、N-H、O-H、C≡C、C=C、C=O以及苯环骨架伸缩振动产生的特

征吸收峰所在的大概位置；会用虎克定律理解伸缩振动吸收峰位置差异的原因。

三．对于核磁共振波普要知道化学位移、偶合裂分的概念；知道峰积分面积比代表氢的数目之比；

知道峰裂分的n+1规律(对于H核)；知道饱和烷烃的C-H、COCH2-、OCH-、ArH化学位移的大概位置。

1．红外光谱是如何产生的；从中可以得到什么有价值的信息？

2．H核磁共振谱是如何产生的；从中可以得到什么有价值的信息？

3．有三个化合物A、B和C，它们的分子式都是C5H10O，它们的红外光谱中在1715~1720 cm-1都有一强吸收峰；它们的1H NMR如下所示(所标数值为积分面积)，推测A、B、C各是什么结构，并指出每个H在谱图上所对应的信号。 A

3

B

3

C

3

6

2

3

2

2

1

4．已知某化合物分子式为C4H8O2，其1H NMR谱如图

波谱解析

第三章核磁共振氢谱(proton nuclear magnetic resonance, 1H-NMR)

第三章 核磁共振氢谱

主要内容第一节 基本原理

第二节 核磁共振氢谱的主要参数第三节 氢谱在结构解析中的应用

第一节 基本原理核磁共振波谱学(nuclear magnetic resonance spectroscopy, NMR)

Felix Bloch

Edward Mills Purcell

The Nobel Prize in Physics 1952

Richard R. Ernst The Nobel Prize in Chemistry 1991

第一节 基本原理

1.1 核磁共振的基本原理(一)原子核的自旋与自旋角动量、核磁矩及磁旋比

h 自旋角动量： P 2 核磁矩：

I ( I 1)

I:自旋量子数； h:普朗克常数；

P

γ:磁旋比；4

第一节 基本原理 自旋量子数(I)不为零的核都具有磁矩， 原子的自旋情况可以用(I)表征

自旋量子数与原子核的质量数及质子数关系质量数(a) 原子序数(Z) 自旋量子(I) 偶数 奇数 偶数 偶数 奇或偶 奇数0 1/2, 3/2, 5/2 … 1,2,3…12

例子C, 16O,

???

3.4各类质子的化学位移Chemical shift of various protons

???

???

3.4.1饱和碳上质子的化学位移

???

亚甲基X-CH2-Y的化学位移可以用Shoolery经验公式计算

???

3.4.2不饱和碳上质子的化学位移1,炔氢

炔氢化学位移范围：1.6-3.4 ppm5

???

2,烯氢

Tobey和Simon经验公式：

P115

???

使用115页的表进行计算(书上计算有误):δ HA= 5.25+0.80+0.36+0=6.41 (实测值 6.46)δ HB= 5.25+1.36+0.98+0=7.59 (实测值 7.83)羧基选用共轭的值，因为双键与芳基共轭。7

???

3,醛基氢

四、芳环氢的化学位移

???

???

P116

???

???

五、杂芳环氢的化学位移α位芳氢处于低场

???

六、活泼氢的化学位移

P118

羟基峰形一般较钝，氨基、巯基峰形一般较尖。重水交换实验可以确认O-H、N-H、S-H的活泼氢。13

???

3.5自旋偶合和自旋裂分Spin-spin coupling and spin-spin splitting

???

一、自旋偶合和自旋裂分P118

引起共振峰分裂的分子中邻近磁性核之间的相互作用称作自旋-自旋偶合(Spin-

核磁共振氢谱专项练习及答案

(一)判断题(正确的在括号内填“√”号；错误的在括号内填“×”号。)

1．核磁共振波谱法与红外吸收光谱法一样，都是基于吸收电磁辐射的分析法。( ) 2．质量数为奇数，核电荷数为偶数的原子核，其自旋量子数为零。( )

3．自旋量子数I=1的原子核在静磁场中，相对于外磁场，可能有两种取向。( ) 4．氢质子在二甲基亚砜中的化学位移比在氯仿中要小。( ) 5．核磁共振波谱仪的磁场越强，其分辨率越高。( )

6．核磁共振波谱中对于OCH3、CCH3和NCH3，NCH3的质子的化学位移最大。( ) 7．在核磁共振波谱中，耦合质子的谱线裂分数目取决于邻近氢核的个数。( ) 8．化合物CH3CH2OCH(CH3)2的1H NMR中，各质子信号的面积比为9:2:1。( ) 9．核磁共振波谱中出现的多重峰是由于邻近核的核自旋相互作用。( )

10．化合物Cl2CH—CH2Cl的核磁共振波谱中，H的精细结构为三重峰。( )

11．苯环和双键氢质子的共振频率出现在低场是由于π电子的磁各向异性

核磁共振氢谱专项练习及答案

(一)判断题(正确的在括号内填“√”号；错误的在括号内填“×”号。)

1．核磁共振波谱法与红外吸收光谱法一样，都是基于吸收电磁辐射的分析法。( ) 2．质量数为奇数，核电荷数为偶数的原子核，其自旋量子数为零。( )

3．自旋量子数I=1的原子核在静磁场中，相对于外磁场，可能有两种取向。( ) 4．氢质子在二甲基亚砜中的化学位移比在氯仿中要小。( ) 5．核磁共振波谱仪的磁场越强，其分辨率越高。( )

6．核磁共振波谱中对于OCH3、CCH3和NCH3，NCH3的质子的化学位移最大。( ) 7．在核磁共振波谱中，耦合质子的谱线裂分数目取决于邻近氢核的个数。( ) 8．化合物CH3CH2OCH(CH3)2的1H NMR中，各质子信号的面积比为9:2:1。( ) 9．核磁共振波谱中出现的多重峰是由于邻近核的核自旋相互作用。( )

10．化合物Cl2CH—CH2Cl的核磁共振波谱中，H的精细结构为三重峰。( )

11．苯环和双键氢质子的共振频率出现在低场是由于π电子的磁各向异性

核磁共振谱习题

一． 选择题

1．以下五种核，能用以做核磁共振实验的有（ ACE ） A：19F9 B：12C6 C：13C6 D：16O8 E：1H1

2．在100MHz仪器中，某质子的化学位移δ=1ppm，其共振频率与TMS相差（ A ） A ：100Hz B：100MHz C： 1Hz D:50Hz E：200Hz 3．在60MHz仪器中，某质子与TMS的共振频率相差120Hz则质子的化学位移为（ E ） A：1.2ppm B：12ppm C：6ppm D：10ppm E：2ppm

4．测试NMR时，常用的参数比物质是TMS， 它具有哪些特点（ABCDE ）

A：结构对称出现单峰 B：硅的电负性比碳小 C：TMS质子信号比一般有机物质子高场 D：沸点低，且容易溶于有机溶剂中 E：为惰性物质 5．在磁场中质子周围电子云起屏蔽作用，以下说法正确的是（ACDE ） A：质子周围电子云密度越大，则局部屏蔽作用越强 B：质子邻近原子电负性越大，则局部屏蔽作用

核磁共振谱习题

一． 选择题

1．以下五种核，能用以做核磁共振实验的有（ ACE ） A：19F9 B：12C6 C：13C6 D：16O8 E：1H1 2．在100MHz仪器中，某质子的化学位移δ=1ppm，其共振频率与TMS相差（ A ） A ：100Hz B：100MHz C： 1Hz D:50Hz E：200Hz

3．在60MHz仪器中，某质子与TMS的共振频率相差120Hz则质子的化学位移为（ E ）

A：1.2ppm B：12ppm C：6ppm D：10ppm E：2ppm

4．测试NMR时，常用的参数比物质是TMS， 它具有哪些特点（ABCDE ） A：结构对称出现单峰 B：硅的电负性比碳小

C：TMS质子信号比一般有机物质子高场 D：沸点低，且容易溶于有机溶剂中 E：为惰性物质

5．在磁场中质子周围电子云起屏蔽作用，以下说法正确的是（ACDE ） A：质子周围电子云密度越大，则局部屏蔽作用越强 B：质子邻近原子电负性越大，则

核磁共振碳谱( 13C Nuclear Magnetic Resonance)

一、 概述 有机化合物中的碳原子构成了有机物的骨架。因此

观察和研究碳原子的信号对研究有机物有着非常重要的意义。

自旋量子数 I = 0 的核是没有核磁共振信号的。由于自然界丰富的12C I = 0,没有核磁共振信号，而 I = 1/2 的13C 核，虽然有核磁共振信号，但其天然丰度 仅为1.1% ,故信号很弱，给检测带来了困难。

在早期的核磁共振研究中，一般只研究核磁共振氢

谱(1H NMR),直到上个世纪 70 年代脉冲傅立叶变换核磁共振谱仪问世，核磁共振碳谱(13C NMR)的工

作才迅速发展起来。如偏共振去耦，可获得13C—1H 之间的偶合信息，DEPT 技术可识别碳原子类型等，因此

从碳谱中可以获得极为丰富的信息。

二、 13C NMR与1H NMR的比较(1) 化学位移范围：1Hδ0~20ppm;13C

-300~300ppm (600ppm)。

(2) 灵敏度： 灵敏度与核的磁旋比( )3 成正比, 13C核只有1H核的 (1/4)3 = 1/64, 加上13C的天然丰度 1.1%, 所以13C在天 然丰度下的灵敏度, 13C的灵敏度只有1H的1/5800;当

核磁共振波谱法

一、填空题

1. NMR法中影响质子化学位移值的因素有：__________，___________，__________、 ， ， 。

2. H 的核磁矩是2.7927核磁子, B的核磁矩是2.6880核磁子, 核自旋量子数为3/2，在1.000T 磁场中, H 的NMR吸收频率是________MHz, B的自旋能级分裂为_______个, 吸收频率是________MHz

(1核磁子=5.051×10J/T, h=6.626×10J·s) 3. 化合物C6H12O,其红外光谱在1720cm附近有1个强吸收峰，

-1

1HNMR

-27

-34

1

11

1

11

谱图上,

有两组单峰da=0.9, db=2.1,峰面积之比a:b =3:1, a为_______基团, b为_________基团,其结构式是__________________。

4. 苯、乙烯、乙炔、甲醛,其H化学位移值d最大的是_______最小的是_________,C的d值最大的是_________最小的是____________。 二、选择题

1. 自旋核Li、B、As,