核磁共振波譜法

1、第十四章 核磁共振波譜法思考題和習(xí)題1下列哪一組原子核不產(chǎn)生核磁共振信號，為什么？、 、 、 、并不是是所有原子核都能產(chǎn)生核磁共振信號，原子核能產(chǎn)生核磁共振是因為具有核自旋，其自旋量子數(shù)須不等于0。質(zhì)量數(shù)和質(zhì)子數(shù)均為偶數(shù)的原子核，自旋量子數(shù)為0 ，質(zhì)量數(shù)為奇數(shù)的原子核，自旋量子數(shù)為半整數(shù)，質(zhì)量數(shù)為偶數(shù)，質(zhì)子數(shù)為奇數(shù)的原子核，自旋量子數(shù)為整數(shù)。由此，、這一組原子核都不產(chǎn)生核磁共振信號。2單取代苯的取代基為烷基時，苯環(huán)上的芳氫（5個）為單峰，為什么？兩取代基為極性基團（如鹵素、NH2、OH等），苯環(huán)的芳氫變?yōu)槎嘀胤?，試說明原因，并推測是什么自旋系統(tǒng)。單取代苯若取代基為飽和烷基，則構(gòu)成A5系統(tǒng)，呈現(xiàn)

2、單峰；取代基不是飽和烷基時，可能構(gòu)成ABBCC系統(tǒng)；如苯酚等。 雙取代苯若對位取代苯的兩個取代基XY，苯環(huán)上四個氫可能形成AABB系統(tǒng)，如對氯苯胺。對取代苯的譜圖具有鮮明的特點，是取代苯譜圖中最易識別的。它粗看是左右對稱的四重峰，中間一對峰強，外面一對峰弱，每個峰可能還有各自小的衛(wèi)星峰。3在質(zhì)子共振譜中，可以看到HF質(zhì)子的雙峰，而只能看到HCl的質(zhì)子單峰。為什么？HF中1H與19F的自旋分裂氟(19F)自旋量子數(shù)I也等于1/2，與1H相同，在外加磁場中也應(yīng)有2個方向相反的自旋取向。這2種不同的自旋取向?qū)⑼ㄟ^電子的傳遞作用，對相鄰1H核實受磁場強度產(chǎn)生一定的影響。所以HF中1H核共振峰分裂為2個

3、小峰(二重峰)。同理，HF中19F核也會因相鄰1H核的自旋干擾，偶合裂分為2個小峰。并非所有的原子核對相鄰氫核都有自旋偶合干擾作用。如35Cl、79Br核，雖然，I0，預(yù)期對相鄰氫核有自旋偶合干擾作用，但因它們的電四極矩很大，會引起相鄰氫核的自旋去偶作用，因此看不到偶合干擾現(xiàn)象。4. 一個未知物的分子式為C9H10N。a 1.22（d）、b 2.80（sep）、c 3.44（s）、d 6.60（m，多重峰）及e 7.03（m）。氫核磁共振譜如圖14-24所示，試確定其結(jié)構(gòu)式。 U=4，結(jié)構(gòu)式中可能具有苯環(huán)。 氫分布為從右至左：a：b：c：d：e = 6H (1.8cm)：1H (0.3cm)：

4、2H (0.6cm)：2H (0.6cm)：2H (0.6cm)。 根據(jù)化學(xué)位移、氫分布及峰形解析(1) a、b為CH(CH3)2。理由：a與6個H相鄰分裂為七重峰，b與1個H相鄰分裂為二重峰。db=2.80，可知CH與苯環(huán)相連，可由教材表14-3計算證明。b = 1.55 + 1.33 (Ar) = 2.88(2) d 6.60（2H，m）與e 7.03（2H，m）：查教材圖14-3為芳氫，根據(jù)峰形與教材圖14-17相似，H數(shù)又為4 H，可能是對位雙取代苯環(huán)（AABB系統(tǒng)）(3) c 3.44（2H，s）：由分子式C9H10N中減去（C3H7 + C6H4）余NH2（氨基），化學(xué)位移也相符。

5、 未知物可能是對異丙基苯胺。 核對：不飽和度吻合；查對Sadtler標準NMR波譜，證明結(jié)論合理。5由下述NMR圖譜，進行波譜解析，給出未知物的分子結(jié)構(gòu)及自旋系統(tǒng)。(1)已知化合物的分子式為C9H12，核磁共振譜如圖14-25所示。 (異丙苯，A6X及A5，2個自旋系統(tǒng)) U=4，結(jié)構(gòu)式中可能具有苯環(huán)。 氫分布a：b：c = 6：1：5。 n/J=14.4，一級偶合系統(tǒng)。 da =1.22峰為甲基蜂。根據(jù)氫分布，應(yīng)是兩個化學(xué)位移一致的甲基峰，此峰被分裂為二重峰(1:1)，說明與CH相連。db =2.83峰為CH峰。該峰被分裂為七重峰(峰高比為1:6:15:20:15:6:1)，說明與6個氫相鄰

6、。dc =7.09峰為孤立峰。根據(jù)氫分布為5個氫，說明是不與其他氫核偶合的單取代苯。n/J >10，符合n+1律及一級偶合的其他特征。綜合上述理由，未知物是異丙苯，A6X及A5，兩個一級自旋系統(tǒng)。 (2)某一含有C、H、N和O的化合物，其相對分子質(zhì)量為147，C為73.5，H為6%，N為9.5%，O為11，核磁共振譜如圖14-26所示。試推測該化合物的結(jié)構(gòu)。 根據(jù)元素分析的結(jié)果可知：化合物分子式為C9H9ON U=6，結(jié)構(gòu)式中可能具有苯環(huán)。 由織分線曲線知：氫分布為從右至左：a：b：c：d=2H：3H：4H。a含2個氫，單峰，為孤立的亞甲基蜂。da3.5，可知CH2不是與氧相連(ArCH

7、2O的d為4.25.0)b含3個氫，單峰，為孤立的甲基蜂。db為3.53.8，由計算公式d=b+SSi估算，CH3與氧相連(CH3O)。d含4個氫，d7，雙二重峰。說明是對位雙取代苯環(huán)。 綜上所述，結(jié)構(gòu)式為自旋系統(tǒng)：A3、AABB、A2。(3)已知化合物的分子式為C10H10Br2O，核磁共振譜如圖14-27所示。 U=5，結(jié)構(gòu)式中可能具有苯環(huán)。 由積分線曲線知：氫分布為從右至左：a：b：c：d=3H：1H：1H：5H。 a含3個氫，單峰，為孤立的甲基蜂。da為2.42，說明CH3與C=O相連，由計算公式d=b+SSi估算，而不是與氧相連(CH3O的d為3.53.8)。 d含5個氫，d=7.35。說明是單取