答案3材料特性表征第2篇分子結(jié)構(gòu)分析2核磁

1、.第二部分 核磁作業(yè)：任選20道1. 簡(jiǎn)述核磁共振的基本原理？核磁共振波譜法中的電磁輻射在什么區(qū)域？波長(zhǎng)大約在什么范圍？頻率約為什么數(shù)量級(jí)？核磁共振波譜儀中磁鐵的作用是什么？射頻發(fā)生器的作用是什么？1HNMR法中常用的有機(jī)溶劑？核磁共振波譜是用波長(zhǎng)在射頻區(qū)（106-109 m）、頻率為兆赫數(shù)量級(jí)、能量很低（10-6-10-9 eV）的電磁波照射分子，這種電磁波不會(huì)引起分子振動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)躍遷，更不會(huì)引起電子能級(jí)的躍遷，但是卻能與磁性原子核相互作用。磁性原子核的能量在強(qiáng)磁場(chǎng)的作用下可以分裂為兩個(gè)或兩個(gè)以上的能級(jí)，吸收射頻輻射后發(fā)生磁能級(jí)躍遷，稱為核磁共振波譜。利用磁鐵提供強(qiáng)磁場(chǎng)，利用射頻發(fā)生器產(chǎn)生

2、射頻區(qū)電磁波，1HNMR中常用的有機(jī)溶劑是氘代氯仿。2. 請(qǐng)指出下列原子核中:1H、2H、12C、13C、14N、16O、17O，在適當(dāng)條件下能產(chǎn)生NMR信號(hào)的有哪幾種？1H、2H、13C、14N、17O3. 自旋量子數(shù)為0的原子核的特點(diǎn)是什么？質(zhì)量數(shù)和原子序數(shù)都為偶數(shù)，沒(méi)有自旋現(xiàn)象，不產(chǎn)生磁矩。4. 核磁共振波譜法中, 什么是進(jìn)動(dòng)頻率(或稱Larmor頻率)? 它與外磁場(chǎng)強(qiáng)度有關(guān)嗎?它有什么特點(diǎn)?具有一定磁矩的原子核放進(jìn)外磁場(chǎng)H0中后，原子核在自旋的同時(shí)繞H0旋進(jìn)，如同重力場(chǎng)中的陀螺一樣，稱為原子核繞H0的進(jìn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)。進(jìn)動(dòng)頻率0為：進(jìn)動(dòng)頻率v0與磁場(chǎng)強(qiáng)度H0成正比，與核的磁旋比g 相關(guān)，而與質(zhì)

3、子原子核軸在磁場(chǎng)方向的傾斜角度無(wú)關(guān) 5. 核磁共振波譜的屏蔽作用，及化學(xué)位移是怎樣產(chǎn)生的？化學(xué)位移的公式？ 質(zhì)子被電子云包圍，而電子在外部磁場(chǎng)垂直的平面上循環(huán)，會(huì)產(chǎn)生與外部磁場(chǎng)方向相反的感應(yīng)磁場(chǎng)。核周?chē)碾娮訉?duì)抗外加磁場(chǎng)所起的作用叫屏蔽作用。由于受到屏蔽作用每個(gè)質(zhì)子實(shí)際上受到的磁場(chǎng)強(qiáng)度并不完全與外部磁場(chǎng)強(qiáng)度相同。由于化合物分子中各種質(zhì)子受到不同程度的屏蔽效應(yīng)，因而在NMR譜的不同位置上出現(xiàn)吸收峰。但這種屏蔽效應(yīng)所造成的位置上的差異是很小的，難以精確地測(cè)出其絕對(duì)值，因而需要用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)做對(duì)比，常用四甲基硅烷(CH3)4 Si作為標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，人為將其吸收峰出現(xiàn)的位置定為零。某一質(zhì)子吸收峰出現(xiàn)的位置與

4、標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)質(zhì)子吸收峰出現(xiàn)的位置之間的差異稱為該質(zhì)子的化學(xué)位移，常以“d ”表示。 6. 核磁共振波譜法中, 什么是磁旋比?它與外加磁場(chǎng)強(qiáng)度有關(guān)嗎?原子核自旋時(shí)，產(chǎn)生的磁矩與角動(dòng)量之比稱為旋磁比，與核的特性有關(guān)，特定的原子核具有特定旋磁比，與外加磁場(chǎng)強(qiáng)度無(wú)關(guān)。7. 1HNMR法中常用四甲基硅烷Si(CH3)4(TMS)作為測(cè)定質(zhì)子化學(xué)位移時(shí)用的參比物質(zhì)，它的優(yōu)點(diǎn)？最常用的標(biāo)準(zhǔn)物為四甲基硅烷 具有如下優(yōu)點(diǎn)：(1) 12個(gè)氫處于完全相同的化學(xué)環(huán)境，只產(chǎn)生一個(gè)尖峰；（2）屏蔽強(qiáng)烈，位移最大。與有機(jī)化合物中的質(zhì)子峰不重迭；（3）化學(xué)惰性；易溶于有機(jī)溶劑；沸點(diǎn)低，易回收。8. 什么是自旋耦合和自旋裂分？自旋

5、-自旋耦合常數(shù)J是什么？在同一分子中，原子核自旋與自旋間相互作用的現(xiàn)象叫“自旋-自旋偶合”。由自旋-自旋偶合產(chǎn)生譜線分裂的現(xiàn)象叫“自旋-自旋裂分”。由自旋偶合產(chǎn)生的分裂的譜線間距叫偶合常數(shù)，用J表示，單位為HzJ = × 所用儀器頻率9. 取代基的誘導(dǎo)效應(yīng)對(duì)化學(xué)位移的影響怎么樣? 與質(zhì)子相連元素的取代基電負(fù)性越強(qiáng)，吸電子作用越強(qiáng)，質(zhì)子周?chē)碾娮釉泼芏仍叫?，屏蔽作用減弱，信號(hào)峰在低場(chǎng)出現(xiàn)，化學(xué)位移值越大。10. 什么是各向異性效應(yīng)?它對(duì)化學(xué)位移值d的影響怎么樣?在分子中，質(zhì)子與某一基團(tuán)的空間關(guān)系，有時(shí)會(huì)影響質(zhì)子的化學(xué)位移。這種效應(yīng)稱為各向異性效應(yīng)。叁鍵、雙鍵、芳環(huán)等基團(tuán)的化合物中，常由

6、于各向異性效應(yīng)的影響而產(chǎn)生不同的屏蔽效應(yīng)。（1） 乙炔炔類(lèi)氫比較特殊（乙炔的化學(xué)位移 =1.8），其化學(xué)位移介于烷烴氫和烯烴氫之間。（2） 雙鍵烯烴氫的化學(xué)位移出現(xiàn)在低場(chǎng)，一般 =4.5-8.0。雙鍵上的電子云垂直于雙鍵平面。在外磁場(chǎng)的作用下， 電子云產(chǎn)生各向異性的感應(yīng)磁場(chǎng)。苯氫較烯氫位于更低場(chǎng)（7.27ppm）隨著共軛體系的增大，環(huán)電流效應(yīng)增強(qiáng)，即環(huán)平面上、下的屏蔽效應(yīng)增強(qiáng)，環(huán)平面內(nèi)的去屏效應(yīng)增強(qiáng)。11. 13C-NMR與1H-NMR波譜法比較, 對(duì)測(cè)定有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)有哪些優(yōu)點(diǎn)?(1) 對(duì)于檢測(cè)無(wú)氫官能團(tuán)，如羰基、氰基和季碳等，具有氫譜無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)。(2) 13C的化學(xué)位移范圍約為200左

7、右，分辨率高，鑒定微觀結(jié)構(gòu)更為有利。(3) 13C的自旋-晶格弛豫和自旋-自旋弛豫時(shí)間比氫核慢得多，對(duì)碳原子和分子運(yùn)動(dòng)過(guò)程可提供重要信息。(4) 碳譜具有多種不同的雙共振和二維及多維脈沖技術(shù)，對(duì)識(shí)別碳的各種類(lèi)型創(chuàng)造了條件。12. 核磁共振波譜法中, 將鹵代甲烷: CH3F, CH3Cl, CH3Br, CH3I 質(zhì)子的d值按逐漸減小的順序排列是？CH3F, CH3Cl, CH3Br, CH3I13. CH3CH2CH3核磁共振波譜中共有幾組峰，裂分?jǐn)?shù)目分別為多少兩組峰，裂分?jǐn)?shù)目分別是3和714. 某化合物的分子式為C3H7Cl，其N(xiāo)MR譜圖如下圖所示，請(qǐng)推測(cè)該化合物的分子結(jié)構(gòu)，并寫(xiě)出推測(cè)過(guò)程。

8、由分子式可知，該化合物是一個(gè)飽和化合物；由譜圖可知：(1) 有三組吸收峰，說(shuō)明有三種不同類(lèi)型的 H 核；(2) 由化學(xué)位移值可知：Ha 的共振信號(hào)在高場(chǎng)區(qū)，其屏蔽效應(yīng)最大，該氫核離Cl原子最遠(yuǎn)；而 Hc 的屏蔽效應(yīng)最小，該氫核離Cl原子最近。結(jié)論：該化合物的結(jié)構(gòu)應(yīng)為：CH3CH2CH2Cl a b c15. 1HNMR譜圖上, 60MHZ波譜儀,某化合物甲基質(zhì)子的峰距TMS峰134HZ,亞甲基質(zhì)子的距離為240 HZ,若用100MHZ波譜儀, 甲基質(zhì)子的峰距TMS峰為_(kāi)223Hz_，亞甲基為 _400Hz_。16. 1HNMR譜圖中,苯環(huán)質(zhì)子d=7.8,該質(zhì)子峰距TMS峰間距離為1560HZ,

9、所使用儀器的照射頻率為_(kāi)200MHz_,若使用儀器的照射頻率為90MHZ,其與TMS峰之間距離為_(kāi)702Hz_。17. 某一化合物中質(zhì)子, 用60MHz電磁輻射照射與用100MHz電磁輻射照射, 其化學(xué)位移值哪個(gè)大?其與TMS之間的頻率差哪個(gè)大? 化學(xué)位移相同，用100MHz時(shí)與TMS頻率差大。18. 判斷以下化合物的 NMR 譜圖（氫譜）。出現(xiàn)三組峰；其中化學(xué)位移最小的，為雙峰，來(lái)源于甲基上的氫；化學(xué)位移稍大的為次甲基上的氫，七重峰；化學(xué)位移最大的為苯環(huán)上的氫，單峰。19. 判斷下列化合物的核磁共振譜圖（氫譜）。出現(xiàn)兩組峰，都是單峰，其中化學(xué)位移較小的來(lái)源于甲基上的氫，化學(xué)位移較大的來(lái)自于C

10、H2Br上的氫。20. 試推測(cè)分子式為C8H18O在NMR譜中只顯示一個(gè)尖銳單峰的化合物結(jié)構(gòu).(CH3)3C-O-C(CH3)321. 下列化合物的核磁共振譜中只有一個(gè)單峰, 試寫(xiě)出結(jié)構(gòu)式. (1) C5H12 (2) C8H18 (3) C2H6O (4) C4H6 (5) C4H8(有問(wèn)題) (6) C3H6Cl2 (7) C3H6O(1) C(CH3)4 (2) (CH3)3CC(CH3)3 (3) CH3OCH3 (4) CH3CCCH3 (5) (CH2)4 (6) CH3CCl2CCH3 (7)CH3COCH322. 化合物C3H6O21H-NMR譜圖如下(1) 有3種類(lèi)型質(zhì)子 (

11、2) a. d=1.2 三重峰 b. d=2.4 四重峰 c. d=10.2 單峰(3) 峰面積之比 a:b:c =3:2:1 請(qǐng)寫(xiě)出它的結(jié)構(gòu)式, 并解釋原因CH3CH2COOH26 試推測(cè)分子式為C3H8O且具有下列NMR數(shù)據(jù)的化合物的結(jié)構(gòu). d 質(zhì)子數(shù) 信號(hào)類(lèi)型 1.2 6 二重峰 1.6 1 七重峰 4.0 1 寬的單峰(CH3)2CHOH27 分子式為C5H11Br有下列NMR譜數(shù)據(jù) d 質(zhì)子數(shù) 信號(hào)類(lèi)型 0.80 6 二重峰 1.02 3 二重峰 2.05 1 多重峰 3.53 1 多重峰 該化合物結(jié)構(gòu)是什么?(CH3)2CHCHBrCH328 化合物(a), (b), (c)分子式均為C3H6Cl2, 它們的NMR數(shù)據(jù)如下, 試