现代仪器分析方法及应用

Modern Spectrometry

第二章 现代仪器分析方法及应用Organic Chemistry A (1)

By Prof. Li Yan-MeiTsinghua University

Content引言 第一部分 第二部分 第三部分 第四部分 核磁共振谱(NMR) 红外光谱法(IR) 质谱法(MS) 紫外-可见光谱法(UV-Vis)

引

言

2.1 引言分析未知化合物的步骤

?

C, H, O, …

C% H% O% , …

CmHnOy

利用其各种化学反应性质推测可能结构

分子的不同层次运动

Different motionTranslation Rotation Vibration Motion of the electron Motion of the nuclear far-infrared infrared ultraviolet & visible microwave

各种光谱分析方法

X ray

Ultraviolet

Visual

Infrared

Micro Radio wave wave

RFID

Electron Spectroscopy Ultraviolet 200~400 nm

Visual

Infrared 2.5μ~15μ

NMR 1n~5n

400~800 nm

short

wavelength

long

第一部分

核磁共振谱(NMR)

Nuclear Magnetic Resonance2.2 2.3 核磁共振的基本原理1H-NMR(核磁共振氢谱)

2.4

13C-NMR(核磁共振碳谱)

2.2

核磁共振的基本原理

600 MHz NMR

750 MHz NMR

800 MHz NMR

NMR仪器的基本组成

原子核的磁矩和磁共振原子核的自旋运动和自旋量子数 I 相关。 核自旋量子数：I 原子核置于磁场中，将有：2I + 1 个取向m=2 m = 1/2 m=1 m=1

m=0m = -1/2 m = -1

m=0m = -1 m = -2

I = 1/2

I=1

I=2

以I=1/2的核为例:

当外部给予的能 量恰为 E时，原子核 则可吸收该能量，从 低能级运动方式跃迁 到高能级运动方式， 即发生“核磁共振”

问：是否所有的原子核都有核磁信号？ 答： I=0 的原子核没有核磁信号。 因为： I=0 时 2I + 1 = 11H-NMR 1H,13C,31P, 15N, 19F 12C, 14N,18F

I=1/2 I=0

13C-NMR 31P-NMR 15N-NMR 19F-NMR

问：跃迁(“核磁共振”)时所需要吸收的能量 E为多少？

△E = hH0/2 :磁旋比(为各种核的特征常数) h:plank常数 H0:外加磁场强度

核磁共振时△E = hH0/2 = h

△E = hH有效/2 H有效=H0-H感应

△E = hH有效/2 H有效=H0-H感应

处于不同化学环境中的质子外 层电子分布情况不同 产生的感应磁场也不同