有機(jī)化學(xué) 第6章 紅外光譜

1、第六章第六章 紅外光譜和核磁共振譜紅外光譜和核磁共振譜61 電磁波與分子吸收光譜電磁波與分子吸收光譜v一、電磁波一、電磁波v（一）含義（一）含義 光是電磁波，又稱電磁輻射，具有波、粒二向性。它光是電磁波，又稱電磁輻射，具有波、粒二向性。它包括波長(zhǎng)很短的宇宙射線直至波長(zhǎng)較長(zhǎng)的無線電波。包括波長(zhǎng)很短的宇宙射線直至波長(zhǎng)較長(zhǎng)的無線電波。v（二）表示方法（二）表示方法 用波長(zhǎng)（用波長(zhǎng)（）、頻率（）、頻率（：1秒鐘時(shí)間內(nèi)波振動(dòng)的次數(shù)）秒鐘時(shí)間內(nèi)波振動(dòng)的次數(shù)）或波數(shù)（或波數(shù)（：1cm長(zhǎng)度內(nèi)波的數(shù)目）來描述。長(zhǎng)度內(nèi)波的數(shù)目）來描述。v式中：式中：c為光速，值為為光速，值為3108ms-1或或31010cms-

2、1或或31017nms-1；的單位為的單位為cm或或nm；的單位為赫的單位為赫茲（茲（Hz表示）；表示）；h為普郎克常數(shù)，其值為為普郎克常數(shù)，其值為6.6310-34Js。 =cE = h =h =c1c=（三）電磁波能量的化學(xué)表示法（三）電磁波能量的化學(xué)表示法v化學(xué)上常用摩爾光子能量化學(xué)上常用摩爾光子能量E摩（單位摩（單位Jmol-1）描述，它與波長(zhǎng)之間的關(guān)系為：描述，它與波長(zhǎng)之間的關(guān)系為：vL為阿伏加德羅常數(shù)，其值為為阿伏加德羅常數(shù)，其值為 6.0221023 mol-1，的單位為的單位為cm。ELhc=11.98=二、分子吸收光譜二、分子吸收光譜v（一）含義（一）含義 分子及組成它的原子

3、、電子都在不停地運(yùn)動(dòng)著。當(dāng)分子及組成它的原子、電子都在不停地運(yùn)動(dòng)著。當(dāng)一束電磁波通過物質(zhì)時(shí)，只有電磁輻射的能量恰好一束電磁波通過物質(zhì)時(shí)，只有電磁輻射的能量恰好等于物質(zhì)分子運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)能級(jí)差等于物質(zhì)分子運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)能級(jí)差E2E1，即，即h= E2E1=E時(shí)，才會(huì)被吸收，產(chǎn)生相應(yīng)光譜。時(shí)，才會(huì)被吸收，產(chǎn)生相應(yīng)光譜。v（二）透射比（二）透射比T或吸光度或吸光度A 某一物質(zhì)對(duì)不同波長(zhǎng)輻射的吸收情況。某一物質(zhì)對(duì)不同波長(zhǎng)輻射的吸收情況。 式中：式中：I0為入射光強(qiáng)度；為入射光強(qiáng)度； I為透射光強(qiáng)度。為透射光強(qiáng)度。T =II0A = lgI0I（三）電磁波與光譜（三）電磁波與光譜v1.X射線射線 = 10-81

4、0-6cm，引起分子內(nèi)層電子躍遷，引起分子內(nèi)層電子躍遷，產(chǎn)生產(chǎn)生X光衍射。光衍射。v2.紫外光紫外光 = 200400nm，引起分子價(jià)電子能級(jí)躍，引起分子價(jià)電子能級(jí)躍遷，產(chǎn)生紫外光譜。遷，產(chǎn)生紫外光譜。v3.可見光可見光 = 400800nm，引起分子價(jià)電子能級(jí)躍，引起分子價(jià)電子能級(jí)躍遷，產(chǎn)生可見光譜。遷，產(chǎn)生可見光譜。v4.中紅外線中紅外線 = 2.525m，引起分子中鍵合原子的，引起分子中鍵合原子的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)躍遷，產(chǎn)生紅外光譜。振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)躍遷，產(chǎn)生紅外光譜。v5.無線電波無線電波 = 0.3102cm，引起原子核自旋能級(jí)躍，引起原子核自旋能級(jí)躍遷，產(chǎn)生核磁共振譜。遷，產(chǎn)生核磁共振譜

5、。62 紅外光譜紅外光譜v一、基本概念一、基本概念v（一）定義（一）定義 以連續(xù)波長(zhǎng)的紅外光照射試樣，所測(cè)得以連續(xù)波長(zhǎng)的紅外光照射試樣，所測(cè)得的吸收光譜稱為紅外光譜。簡(jiǎn)稱的吸收光譜稱為紅外光譜。簡(jiǎn)稱IR譜。譜。v（二）紅外光的分類（二）紅外光的分類 近紅外、中紅外、遠(yuǎn)紅外。用近紅外、中紅外、遠(yuǎn)紅外。用于有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)分析的紅外光譜主要是中紅外。于有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)分析的紅外光譜主要是中紅外。= 2.525m（=4000400cm-1）。）。v（三）譜圖（三）譜圖 以波長(zhǎng)以波長(zhǎng)（單位為（單位為m）或波數(shù)）或波數(shù)（單位（單位為為cm-1）為橫坐標(biāo)，表示吸收峰的位置；以透射比）為橫坐標(biāo)，表示吸收峰的位置

6、；以透射比T為縱坐標(biāo)，表示吸收峰的強(qiáng)度。為縱坐標(biāo)，表示吸收峰的強(qiáng)度。v（四）紅外光譜又稱振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)光譜（四）紅外光譜又稱振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)光譜（分子吸收中（分子吸收中紅外輻射能引起振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)的躍遷）。紅外輻射能引起振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)的躍遷）。二、分子振動(dòng)與紅外吸收二、分子振動(dòng)與紅外吸收v（一）伸縮振動(dòng)（一）伸縮振動(dòng) 原子原子沿鍵軸伸長(zhǎng)或縮短，鍵沿鍵軸伸長(zhǎng)或縮短，鍵長(zhǎng)改變，鍵角不變。有長(zhǎng)改變，鍵角不變。有對(duì)稱和不稱伸縮振動(dòng)。對(duì)稱和不稱伸縮振動(dòng)。v（二）彎曲振動(dòng)（二）彎曲振動(dòng) 原子原子在鍵軸上、下、左、右在鍵軸上、下、左、右彎曲，鍵角改變而鍵長(zhǎng)彎曲，鍵角改變而鍵長(zhǎng)基本不變。有面內(nèi)和面基本不變。有面內(nèi)和面外

7、彎曲振動(dòng)之分。外彎曲振動(dòng)之分。CRRHHCRRHHCHHRRCHHRRCRRHHCRRHH三、紅外光譜儀三、紅外光譜儀v用于測(cè)量紅外輻射吸收的儀器稱為紅外光譜儀。用于測(cè)量紅外輻射吸收的儀器稱為紅外光譜儀。v斬波器使參比池和試樣池透過的光束交替通過，并被光柵衍斬波器使參比池和試樣池透過的光束交替通過，并被光柵衍射分離為不同波長(zhǎng)的光，再由檢測(cè)器測(cè)量?jī)蓷l光束的每個(gè)波射分離為不同波長(zhǎng)的光，再由檢測(cè)器測(cè)量?jī)蓷l光束的每個(gè)波長(zhǎng)的強(qiáng)度差異（通過試樣池的光束在一定的波長(zhǎng)有吸收，而長(zhǎng)的強(qiáng)度差異（通過試樣池的光束在一定的波長(zhǎng)有吸收，而通過參比池的光卻無吸收），并將信號(hào)傳遞到記錄器上產(chǎn)生通過參比池的光卻無吸收），并將

8、信號(hào)傳遞到記錄器上產(chǎn)生光譜。光譜。四、有機(jī)化合物官能團(tuán)的特征吸收四、有機(jī)化合物官能團(tuán)的特征吸收v有機(jī)化合物每種官能團(tuán)都有由伸縮振動(dòng)和彎曲振動(dòng)而引起的有機(jī)化合物每種官能團(tuán)都有由伸縮振動(dòng)和彎曲振動(dòng)而引起的特征吸收峰，根據(jù)吸收峰的吸收頻率、吸收強(qiáng)度及吸收峰形特征吸收峰，根據(jù)吸收峰的吸收頻率、吸收強(qiáng)度及吸收峰形狀，提供鑒別各種特征官能團(tuán)的依據(jù)。狀，提供鑒別各種特征官能團(tuán)的依據(jù)。 v（一）紅外光譜的吸收位置（一）紅外光譜的吸收位置 波長(zhǎng)波長(zhǎng)= 2.525m，波數(shù)，波數(shù)在在4000400cm-1之間。之間。 1.高頻區(qū)（官能團(tuán)區(qū)）高頻區(qū)（官能團(tuán)區(qū)） 波數(shù)在波數(shù)在40001500cm-1之間，許多官能團(tuán)在該

9、區(qū)有其之間，許多官能團(tuán)在該區(qū)有其特征吸收。是由伸縮振動(dòng)產(chǎn)生的吸收峰。特征吸收。是由伸縮振動(dòng)產(chǎn)生的吸收峰。 2.低頻區(qū)（指紋區(qū)）低頻區(qū)（指紋區(qū)） 波數(shù)在波數(shù)在1500400cm-1之間，該區(qū)出現(xiàn)的紅外光譜圖之間，該區(qū)出現(xiàn)的紅外光譜圖非常復(fù)雜。是由伸縮振動(dòng)和彎曲振動(dòng)產(chǎn)生的吸收峰。非常復(fù)雜。是由伸縮振動(dòng)和彎曲振動(dòng)產(chǎn)生的吸收峰。（二）紅外光譜中五個(gè)區(qū)段（二）紅外光譜中五個(gè)區(qū)段C HCHCHOHNHCCCNCOC CCNC CC OC ClCNC HC HArH40003000200010004003650250023001900190015501500625YHYZYZYZ鍵的伸縮振動(dòng)鍵的伸縮振動(dòng)單鍵

10、和重鍵的彎曲振動(dòng)及鍵的伸縮振動(dòng)五、紅外光譜圖簡(jiǎn)解及紅外光譜圖舉例五、紅外光譜圖簡(jiǎn)解及紅外光譜圖舉例v紅外光譜的作用：紅外光譜的作用：主要判斷化合物中所主要判斷化合物中所 含化學(xué)鍵和官能團(tuán)。含化學(xué)鍵和官能團(tuán)。v具體方法：具體方法：分段找出每一區(qū)段內(nèi)可能出現(xiàn)的分段找出每一區(qū)段內(nèi)可能出現(xiàn)的特征吸收峰。如果在官能團(tuán)區(qū)找到了特征吸特征吸收峰。如果在官能團(tuán)區(qū)找到了特征吸收峰，再在指紋區(qū)內(nèi)找其相應(yīng)的相關(guān)峰，所收峰，再在指紋區(qū)內(nèi)找其相應(yīng)的相關(guān)峰，所有這些峰都找到，才可判斷該官能團(tuán)的存在。有這些峰都找到，才可判斷該官能團(tuán)的存在。（一）脂肪烴類紅外光譜（一）脂肪烴類紅外光譜v1.烷基的特征頻率烷基的特征頻率 主要

11、是主要是CH鍵的伸縮振動(dòng)和彎曲振動(dòng)。鍵的伸縮振動(dòng)和彎曲振動(dòng)。vCH鍵伸縮振動(dòng)在鍵伸縮振動(dòng)在28003000cm-1的區(qū)域有強(qiáng)吸收的區(qū)域有強(qiáng)吸收峰。峰。vCH鍵面內(nèi)彎曲振動(dòng)吸收峰常出現(xiàn)在較低頻區(qū)，鍵面內(nèi)彎曲振動(dòng)吸收峰常出現(xiàn)在較低頻區(qū)，其精確位置由化合物結(jié)構(gòu)決定。例如：甲基、亞甲其精確位置由化合物結(jié)構(gòu)決定。例如：甲基、亞甲基、異丙基、叔丁基等?；惐?、叔丁基等。 分分 析析 正辛烷的紅外光譜圖（正辛烷的紅外光譜圖（IR譜）譜） 正辛烷只含有碳?xì)鋬煞N原子，主要是正辛烷只含有碳?xì)鋬煞N原子，主要是CH鍵的伸縮鍵的伸縮振動(dòng)和彎曲振動(dòng)，所以，紅外光譜圖比較簡(jiǎn)單。振動(dòng)和彎曲振動(dòng)，所以，紅外光譜圖比較簡(jiǎn)單。

12、在高波數(shù)一邊為不對(duì)稱伸縮振動(dòng)，低波數(shù)一邊為對(duì)稱在高波數(shù)一邊為不對(duì)稱伸縮振動(dòng)，低波數(shù)一邊為對(duì)稱伸縮振動(dòng)。伸縮振動(dòng)。正辛烷有正辛烷有4個(gè)明顯的吸收峰：個(gè)明顯的吸收峰： 2925cm-1附近有附近有CH鍵的伸縮振動(dòng)吸收峰；鍵的伸縮振動(dòng)吸收峰； 1465cm-1和和1380cm-1附近分別為附近分別為CH鍵面內(nèi)彎曲振鍵面內(nèi)彎曲振動(dòng)吸收峰；動(dòng)吸收峰； 720cm-1附近為附近為CH鍵的面外彎曲振動(dòng)吸收峰鍵的面外彎曲振動(dòng)吸收峰。 CH3(CH2)6CH32925cm-11465cm-1和和1380cm-1720cm-12.烯基的特征頻率烯基的特征頻率v主要是主要是 =CH的伸縮振動(dòng)和面外彎曲振動(dòng)以及的伸縮

13、振動(dòng)和面外彎曲振動(dòng)以及C=C鍵的伸縮振動(dòng)鍵的伸縮振動(dòng) v分分 析析 結(jié)合烯基的特征頻率數(shù)據(jù)，分析結(jié)合烯基的特征頻率數(shù)據(jù)，分析1辛辛烯的烯的IR譜。譜。3.炔基的特征頻率炔基的特征頻率v分分 析析 結(jié)合炔基的特征頻率數(shù)據(jù)，分析結(jié)合炔基的特征頻率數(shù)據(jù)，分析1辛辛炔的炔的IR譜譜 C HCC有鍵的伸縮振動(dòng)和面外鍵的伸縮振動(dòng)。彎曲振動(dòng)以及（二）芳烴類紅外光譜（二）芳烴類紅外光譜v芳烴的特征頻率主要是芳烴的特征頻率主要是=CH（ArH）鍵）鍵的伸縮振動(dòng)和彎曲振動(dòng)以及芳環(huán)碳碳鍵的伸的伸縮振動(dòng)和彎曲振動(dòng)以及芳環(huán)碳碳鍵的伸縮振動(dòng)?？s振動(dòng)。v分分 析析 結(jié)合芳烴的特征頻率數(shù)據(jù)，分析正丙結(jié)合芳烴的特征頻率數(shù)據(jù)，分

14、析正丙苯的苯的IR譜。譜。練一練練一練 習(xí)題習(xí)題1v指出下列（指出下列（A）、（）、（B）、（）、（C）、（）、（D）的）的IR譜中用數(shù)字標(biāo)出的吸收峰是由何種化學(xué)鍵譜中用數(shù)字標(biāo)出的吸收峰是由何種化學(xué)鍵或基團(tuán)產(chǎn)生的？并指出吸收峰相對(duì)應(yīng)的振動(dòng)或基團(tuán)產(chǎn)生的？并指出吸收峰相對(duì)應(yīng)的振動(dòng)類型。類型。C HCH3C HC HC CC(CH2)n(n4)(CH2)n(n4)C HC HC CCC 63 核磁共振譜核磁共振譜v一、基本原理一、基本原理v（一）質(zhì)子在磁場(chǎng)中的自旋（一）質(zhì)子在磁場(chǎng)中的自旋 質(zhì)子和電子一樣，可以自旋而產(chǎn)生磁矩。在沒有磁質(zhì)子和電子一樣，可以自旋而產(chǎn)生磁矩。在沒有磁場(chǎng)時(shí)，質(zhì)子磁矩方向是無規(guī)

15、則的。如果將質(zhì)子放在場(chǎng)時(shí)，質(zhì)子磁矩方向是無規(guī)則的。如果將質(zhì)子放在磁場(chǎng)中，其自旋產(chǎn)生的磁矩有兩種取向：磁場(chǎng)中，其自旋產(chǎn)生的磁矩有兩種取向： 自旋態(tài)：與磁場(chǎng)方向相同，能級(jí)較低。自旋態(tài)：與磁場(chǎng)方向相同，能級(jí)較低。 自旋態(tài)：與磁場(chǎng)方向相反，能級(jí)較高。自旋態(tài)：與磁場(chǎng)方向相反，能級(jí)較高。（二）核磁共振譜（核磁共振譜（NMR）v用電磁波照射磁場(chǎng)中的質(zhì)子，當(dāng)電磁輻射的能量與這兩個(gè)自用電磁波照射磁場(chǎng)中的質(zhì)子，當(dāng)電磁輻射的能量與這兩個(gè)自旋能級(jí)的能級(jí)差旋能級(jí)的能級(jí)差E相等時(shí)，處于低能級(jí)的質(zhì)子就可以吸收相等時(shí)，處于低能級(jí)的質(zhì)子就可以吸收能量躍遷到高能級(jí)中去，氫原子核與電磁輻射就發(fā)生共振，能量躍遷到高能級(jí)中去，氫原子核

16、與電磁輻射就發(fā)生共振，這種現(xiàn)象叫做核磁共振，躍遷過程所形成的吸收光譜叫做核這種現(xiàn)象叫做核磁共振，躍遷過程所形成的吸收光譜叫做核磁共振譜（簡(jiǎn)稱磁共振譜（簡(jiǎn)稱NMR）。這兩種狀態(tài)之間的能量差為：）。這兩種狀態(tài)之間的能量差為：v式中：式中：為電磁輻射頻率，單位為電磁輻射頻率，單位Hz；H為質(zhì)子所處的磁場(chǎng)，為質(zhì)子所處的磁場(chǎng)，單位單位T（特拉斯）；（特拉斯）；為磁旋比（由核決定的常數(shù)），對(duì)于質(zhì)為磁旋比（由核決定的常數(shù)），對(duì)于質(zhì)子，子，=2.675108Am2J-1s-1（安（安米米2焦焦-1秒秒-1）。）。 E = h = h2 = 2HH（三）核磁共振譜圖（三）核磁共振譜圖 通常以吸收能量的強(qiáng)度為縱坐

17、標(biāo)，外磁場(chǎng)強(qiáng)通常以吸收能量的強(qiáng)度為縱坐標(biāo)，外磁場(chǎng)強(qiáng)度為橫坐標(biāo)繪出的波譜圖。度為橫坐標(biāo)繪出的波譜圖。二、核磁共振儀二、核磁共振儀 用來測(cè)定核磁共振的儀用來測(cè)定核磁共振的儀器叫做核磁共振儀。器叫做核磁共振儀。v測(cè)定方法一：固定輻射測(cè)定方法一：固定輻射頻率，試樣質(zhì)子在不同頻率，試樣質(zhì)子在不同外磁場(chǎng)強(qiáng)度外磁場(chǎng)強(qiáng)度H0下出現(xiàn)吸下出現(xiàn)吸收峰。收峰。v測(cè)定方法二：固定外磁測(cè)定方法二：固定外磁場(chǎng)強(qiáng)度場(chǎng)強(qiáng)度H0，試樣質(zhì)子在，試樣質(zhì)子在不同輻射頻率下出現(xiàn)吸不同輻射頻率下出現(xiàn)吸收峰。收峰。三、三、NMR信號(hào)數(shù)目、等價(jià)質(zhì)子信號(hào)數(shù)目、等價(jià)質(zhì)子和不等價(jià)質(zhì)子和不等價(jià)質(zhì)子v（一）等價(jià)質(zhì)子與不等價(jià)質(zhì)子（一）等價(jià)質(zhì)子與不等價(jià)質(zhì)子

18、 在有機(jī)分子中，具有相同化學(xué)環(huán)境，被取代后都得在有機(jī)分子中，具有相同化學(xué)環(huán)境，被取代后都得到相同化合物的質(zhì)子叫做等價(jià)質(zhì)子（同類質(zhì)子）；到相同化合物的質(zhì)子叫做等價(jià)質(zhì)子（同類質(zhì)子）；反之，叫做不等價(jià)質(zhì)子（不同類質(zhì)子）。反之，叫做不等價(jià)質(zhì)子（不同類質(zhì)子）。CH3CH3aaCH3CH2Clab等價(jià)質(zhì)子不等價(jià)質(zhì)子v（二）在核磁共振譜中，有多少種不等價(jià)質(zhì)（二）在核磁共振譜中，有多少種不等價(jià)質(zhì)子，子，NMR譜圖中，就有多少種信號(hào)，也就是譜圖中，就有多少種信號(hào)，也就是有多少個(gè)（或組有多少個(gè)（或組)吸收峰。吸收峰。CH3CH3aaCH3CH2ClabCH3CHCH3ClCH3CH2CH2ClCCBrHHH3Ca

19、ababcabc化合物NMR信號(hào)數(shù)目1個(gè)2個(gè)2個(gè)3個(gè)3個(gè)四、四、NMR信號(hào)位置和化學(xué)位移信號(hào)位置和化學(xué)位移v（一）質(zhì)子受屏蔽與去屏蔽（一）質(zhì)子受屏蔽與去屏蔽v1.1.受屏蔽效應(yīng)受屏蔽效應(yīng) 在有機(jī)分子中，氫原子是以在有機(jī)分子中，氫原子是以鍵與其它原子相結(jié)合鍵與其它原子相結(jié)合的。這些的。這些電子在外磁場(chǎng)的作用下運(yùn)動(dòng)，因而產(chǎn)生電子在外磁場(chǎng)的作用下運(yùn)動(dòng)，因而產(chǎn)生感應(yīng)磁場(chǎng)，感應(yīng)磁場(chǎng)與外磁場(chǎng)方向相反，因此，使感應(yīng)磁場(chǎng)，感應(yīng)磁場(chǎng)與外磁場(chǎng)方向相反，因此，使有機(jī)物分子中的質(zhì)子實(shí)際感受到的磁場(chǎng)強(qiáng)度減弱了，有機(jī)物分子中的質(zhì)子實(shí)際感受到的磁場(chǎng)強(qiáng)度減弱了，需要在較高的外磁場(chǎng)強(qiáng)度下才能發(fā)生共振吸收，這需要在較高的外磁場(chǎng)強(qiáng)

20、度下才能發(fā)生共振吸收，這些質(zhì)子受到了屏蔽效應(yīng)些質(zhì)子受到了屏蔽效應(yīng)質(zhì)子受屏蔽效應(yīng)。質(zhì)子受屏蔽效應(yīng)。2.去屏蔽效應(yīng)去屏蔽效應(yīng)v如果在質(zhì)子附近有如果在質(zhì)子附近有電子，這些電子，這些電子在外磁電子在外磁場(chǎng)的作用下運(yùn)動(dòng)也形成一個(gè)感應(yīng)磁場(chǎng)，感應(yīng)場(chǎng)的作用下運(yùn)動(dòng)也形成一個(gè)感應(yīng)磁場(chǎng)，感應(yīng)磁場(chǎng)與外磁場(chǎng)方向可相同，也可相反。感應(yīng)磁場(chǎng)與外磁場(chǎng)方向可相同，也可相反。感應(yīng)磁場(chǎng)與外磁場(chǎng)方向相同，質(zhì)子實(shí)際感受到的磁場(chǎng)與外磁場(chǎng)方向相同，質(zhì)子實(shí)際感受到的磁場(chǎng)強(qiáng)度增強(qiáng)了，因此可在較低的外磁場(chǎng)強(qiáng)磁場(chǎng)強(qiáng)度增強(qiáng)了，因此可在較低的外磁場(chǎng)強(qiáng)度下發(fā)生共振，這些質(zhì)子受到了去屏蔽效度下發(fā)生共振，這些質(zhì)子受到了去屏蔽效應(yīng)應(yīng)質(zhì)子去屏蔽效應(yīng)。質(zhì)子去屏蔽

21、效應(yīng)。（二）化學(xué)位移（二）化學(xué)位移v1.定義定義 這種由于電子的屏蔽或去屏蔽所產(chǎn)生的質(zhì)子這種由于電子的屏蔽或去屏蔽所產(chǎn)生的質(zhì)子在在NMR譜中吸收位置的移動(dòng)叫做化學(xué)位移譜中吸收位置的移動(dòng)叫做化學(xué)位移（用（用表示）。表示）。v與一個(gè)裸質(zhì)子相比較，受屏蔽質(zhì)子的吸收向與一個(gè)裸質(zhì)子相比較，受屏蔽質(zhì)子的吸收向高場(chǎng)移動(dòng)，去屏蔽質(zhì)子的吸收向低場(chǎng)移動(dòng)。高場(chǎng)移動(dòng)，去屏蔽質(zhì)子的吸收向低場(chǎng)移動(dòng)。v2.數(shù)值數(shù)值 有機(jī)化合物質(zhì)子峰的化學(xué)位移數(shù)值是相對(duì)的，通常有機(jī)化合物質(zhì)子峰的化學(xué)位移數(shù)值是相對(duì)的，通常以四甲基硅烷（簡(jiǎn)寫以四甲基硅烷（簡(jiǎn)寫TMS），即（），即（CH3）4Si的質(zhì)子的質(zhì)子吸收峰為標(biāo)準(zhǔn)，定為零點(diǎn)。其它有機(jī)物的化

22、學(xué)位移吸收峰為標(biāo)準(zhǔn)，定為零點(diǎn)。其它有機(jī)物的化學(xué)位移為：為：v式中：式中：H（試樣）、（試樣）、H（TMS）分別為樣品和）分別為樣品和TMS質(zhì)子出現(xiàn)信號(hào)的磁場(chǎng)強(qiáng)度；質(zhì)子出現(xiàn)信號(hào)的磁場(chǎng)強(qiáng)度；H0為儀器使用的磁場(chǎng)強(qiáng)為儀器使用的磁場(chǎng)強(qiáng)度；度；（試樣）、（試樣）、（TMS）分別為樣品和）分別為樣品和TMS質(zhì)子質(zhì)子出現(xiàn)信號(hào)的電磁輻射頻率；出現(xiàn)信號(hào)的電磁輻射頻率；0為儀器使用的電磁輻射為儀器使用的電磁輻射頻率。由于所得數(shù)值很小，故乘以頻率。由于所得數(shù)值很小，故乘以106。(TMS)(試樣)H_H(TMS)H0(試樣)=_0=106106v3.在質(zhì)子在質(zhì)子NMR譜圖上，譜圖上，縱坐標(biāo)是吸收強(qiáng)度，橫坐標(biāo)縱坐標(biāo)是

23、吸收強(qiáng)度，橫坐標(biāo)是化學(xué)位移值，由左向右磁場(chǎng)強(qiáng)度增大。是化學(xué)位移值，由左向右磁場(chǎng)強(qiáng)度增大。值大時(shí)值大時(shí)在低場(chǎng)，在低場(chǎng)，值小時(shí)靠近高場(chǎng)。值小時(shí)靠近高場(chǎng)。v4.值與質(zhì)子所連原子的電負(fù)性的關(guān)系值與質(zhì)子所連原子的電負(fù)性的關(guān)系 質(zhì)子所連接原子的電負(fù)性越大，質(zhì)子周圍的電子云質(zhì)子所連接原子的電負(fù)性越大，質(zhì)子周圍的電子云密度越小，質(zhì)子產(chǎn)生的感應(yīng)磁場(chǎng)就越小，因此該質(zhì)密度越小，質(zhì)子產(chǎn)生的感應(yīng)磁場(chǎng)就越小，因此該質(zhì)子所受到的屏蔽作用越小，在較低的磁場(chǎng)強(qiáng)度下就子所受到的屏蔽作用越小，在較低的磁場(chǎng)強(qiáng)度下就能獲得該質(zhì)子的信號(hào)，即它的吸收峰出現(xiàn)在低場(chǎng)。能獲得該質(zhì)子的信號(hào)，即它的吸收峰出現(xiàn)在低場(chǎng)。相反，質(zhì)子所連接原子的電負(fù)性越小

24、，質(zhì)子周圍的相反，質(zhì)子所連接原子的電負(fù)性越小，質(zhì)子周圍的電子云密度越大，質(zhì)子所受屏蔽作用越大，它的吸電子云密度越大，質(zhì)子所受屏蔽作用越大，它的吸收峰在高場(chǎng)出現(xiàn)。收峰在高場(chǎng)出現(xiàn)。v在甲醇分子中有兩類不同的質(zhì)子，與氧相連在甲醇分子中有兩類不同的質(zhì)子，與氧相連的質(zhì)子吸收峰出現(xiàn)在低場(chǎng)，與碳相連的質(zhì)子的質(zhì)子吸收峰出現(xiàn)在低場(chǎng)，與碳相連的質(zhì)子吸收峰則出現(xiàn)在高場(chǎng)。吸收峰則出現(xiàn)在高場(chǎng)。v芳環(huán)質(zhì)子受環(huán)上芳環(huán)質(zhì)子受環(huán)上電子的去屏蔽效應(yīng)，共振吸電子的去屏蔽效應(yīng)，共振吸收遠(yuǎn)在低場(chǎng)，收遠(yuǎn)在低場(chǎng)，值值68.5。v醛基質(zhì)子受羰基醛基質(zhì)子受羰基電子去屏蔽效應(yīng)及其拉電子電子去屏蔽效應(yīng)及其拉電子誘導(dǎo)效應(yīng)的影響，共振吸收遠(yuǎn)遠(yuǎn)地處于低

25、場(chǎng)，誘導(dǎo)效應(yīng)的影響，共振吸收遠(yuǎn)遠(yuǎn)地處于低場(chǎng)，值值910。五、同類質(zhì)子的數(shù)目與五、同類質(zhì)子的數(shù)目與NMR峰面積峰面積v（一）同類質(zhì)子數(shù)目愈多，則發(fā)生共振吸收的能量（一）同類質(zhì)子數(shù)目愈多，則發(fā)生共振吸收的能量愈多（具有加和性），吸收峰的面積也愈大。愈多（具有加和性），吸收峰的面積也愈大。v（二）吸收峰面積之比等于產(chǎn)生信號(hào)的各類質(zhì)子數(shù)（二）吸收峰面積之比等于產(chǎn)生信號(hào)的各類質(zhì)子數(shù)目之比。目之比。CH3H3Caab例如: 二甲苯峰面積之比=6/4=3/2（三）峰面積的求法（三）峰面積的求法v積分曲線高度法：積分曲線高度法：這種方法是核磁共振儀上這種方法是核磁共振儀上帶的自動(dòng)積分儀對(duì)各峰的面積進(jìn)行自動(dòng)積分

26、，帶的自動(dòng)積分儀對(duì)各峰的面積進(jìn)行自動(dòng)積分，得到的數(shù)值用階梯式積分曲線高度表示出來。得到的數(shù)值用階梯式積分曲線高度表示出來。一般一般NMR譜圖記錄紙采用十字方格紙，只要譜圖記錄紙采用十字方格紙，只要計(jì)算階梯的方格數(shù)就可估算積分線的高度。計(jì)算階梯的方格數(shù)就可估算積分線的高度。v積分線的高度與峰面積成正比。積分線的高度與峰面積成正比。（四）舉例（四）舉例v兩個(gè)兩個(gè)CH3質(zhì)子峰的積分線高度為質(zhì)子峰的積分線高度為8，四個(gè)芳環(huán)，四個(gè)芳環(huán)ArH質(zhì)子峰積分線高度為質(zhì)子峰積分線高度為5.4，化為最小整數(shù)比為，化為最小整數(shù)比為3/2，。二甲苯的分子中質(zhì)子數(shù)為，。二甲苯的分子中質(zhì)子數(shù)為10，即可算出峰面，即可算出峰

27、面積之比為積之比為6/4，恰好是兩類質(zhì)子數(shù)目之比。，恰好是兩類質(zhì)子數(shù)目之比。CH3H3Caab六、自旋六、自旋自旋偶合與峰的裂分自旋偶合與峰的裂分v在許多有機(jī)化合物的核磁共振譜中，有些質(zhì)子的吸在許多有機(jī)化合物的核磁共振譜中，有些質(zhì)子的吸收峰不是單一峰，而是復(fù)雜的一組多重峰。收峰不是單一峰，而是復(fù)雜的一組多重峰。v在在NMR譜中，不是只出現(xiàn)兩個(gè)單峰，而是出現(xiàn)兩組譜中，不是只出現(xiàn)兩個(gè)單峰，而是出現(xiàn)兩組峰，峰，Ha為雙峰，為雙峰，Hb為三重峰。雙峰總的面積與三重為三重峰。雙峰總的面積與三重峰總面積之比為峰總面積之比為2/1，恰好是兩類質(zhì)子數(shù)之比。，恰好是兩類質(zhì)子數(shù)之比。Hb受受兩個(gè)鄰近溴原子的拉電子

28、誘導(dǎo)效應(yīng)的影響，而兩個(gè)鄰近溴原子的拉電子誘導(dǎo)效應(yīng)的影響，而Ha只只受一個(gè)溴原子的影響，因此，受一個(gè)溴原子的影響，因此，Hb的三重峰更移向低的三重峰更移向低場(chǎng)。場(chǎng)。 CHBr2CH2Brba分子中有兩類質(zhì)子：Ha和Hbv（一）峰的裂分（一）峰的裂分 同一類質(zhì)子吸收峰增多同一類質(zhì)子吸收峰增多的現(xiàn)象叫做峰的裂分。的現(xiàn)象叫做峰的裂分。v（二）自旋（二）自旋自旋偶合自旋偶合 由于鄰近的不等價(jià)質(zhì)子由于鄰近的不等價(jià)質(zhì)子的自旋相互干擾而引起的自旋相互干擾而引起吸收峰增多，這種相互吸收峰增多，這種相互干擾叫做自旋干擾叫做自旋自旋自旋偶合。偶合。v（三）說明（三）說明 1.能發(fā)生自旋能發(fā)生自旋自旋偶合導(dǎo)致信號(hào)裂分的自旋偶合導(dǎo)