儀器分析：第11章 習(xí)題解答

第十一章第十一章 核磁共振波譜法習(xí)題解答核磁共振波譜法習(xí)題解答1.根據(jù)no=gH0/2p,可以說(shuō)明一些什么問(wèn)題？解：這是發(fā)生核磁共振的條件由該式可以說(shuō)明：（解：這是發(fā)生核磁共振的條件由該式可以說(shuō)明：（）對(duì)于不同的原子核，由于）對(duì)于不同的原子核，由于磁旋比磁旋比g g不同，發(fā)生共振的條件不同；即發(fā)生共振時(shí)不同，發(fā)生共振的條件不同；即發(fā)生共振時(shí)n n0 和和H0的相對(duì)值不同（）對(duì)的相對(duì)值不同（）對(duì)于同一種核，當(dāng)外加磁場(chǎng)一定時(shí)，共振頻率也一定；當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度改變時(shí)，共振頻率于同一種核，當(dāng)外加磁場(chǎng)一定時(shí)，共振頻率也一定；當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度改變時(shí)，共振頻率也隨著改變也隨著改變2.振蕩器的射頻為56.4MHz時(shí)，欲使19F及1H產(chǎn)生共振信號(hào)，外加磁場(chǎng)強(qiáng)度各需多少？解：解：B0 (1H)= 2pnpno/g g = 2 3.1415956.456.4/2.68=132.2MHzB0(19F)= 2 3.14159 56.4/2.52=3.已知?dú)浜?H磁矩為2.79，磷核31P磁矩為1.13, 在相同強(qiáng)度的外加磁場(chǎng)條件下,發(fā)生核躍遷時(shí)何者需要較低的能量?4.何謂化學(xué)位移?它有什么重要性?在1HNMR中影響化學(xué)位移的因素有哪些？解：設(shè)外加磁場(chǎng)為H,則1H發(fā)生躍遷需要吸收的電磁波頻率為：n0(1H)=2 2.79 5.05 10-27 H/6.63 10-34 = 46.29 106Hs-1 = 46.29H MHz對(duì)于對(duì)于31P核核:n0(31P)=2 1.13 5.05 10-27 H/6.63 10-34 = 17.21 106Hs-1 = 17.21H MHz解：由于氫核在不同化合物中所處的環(huán)境不同，所受到的屏蔽作用也不同，由解：由于氫核在不同化合物中所處的環(huán)境不同，所受到的屏蔽作用也不同，由于屏蔽作用所引起的共振時(shí)磁場(chǎng)強(qiáng)度的移動(dòng)現(xiàn)象稱(chēng)為化學(xué)位移由于化學(xué)位移于屏蔽作用所引起的共振時(shí)磁場(chǎng)強(qiáng)度的移動(dòng)現(xiàn)象稱(chēng)為化學(xué)位移由于化學(xué)位移的大小與氫核所處的化學(xué)環(huán)境密切相關(guān)，因此有可能根據(jù)化學(xué)位移的大小來(lái)考的大小與氫核所處的化學(xué)環(huán)境密切相關(guān)，因此有可能根據(jù)化學(xué)位移的大小來(lái)考慮氫核所處的化學(xué)環(huán)境，亦即有機(jī)物的分子結(jié)構(gòu)特征慮氫核所處的化學(xué)環(huán)境，亦即有機(jī)物的分子結(jié)構(gòu)特征由于化學(xué)位移是由核外電子云密度決定的，因此影響電子云密度的各種因素都由于化學(xué)位移是由核外電子云密度決定的，因此影響電子云密度的各種因素都會(huì)影響化學(xué)位移，如與質(zhì)子相鄰近的元素或基團(tuán)的電負(fù)性，各項(xiàng)異性效應(yīng)，溶會(huì)影響化學(xué)位移，如與質(zhì)子相鄰近的元素或基團(tuán)的電負(fù)性，各項(xiàng)異性效應(yīng)，溶劑效應(yīng)，氫鍵等劑效應(yīng)，氫鍵等5. 下列化合物OH的氫核,何者處于較低場(chǎng)?為什么?CHOHOCOHH3( I ) ( I I ) 解解: (I)中中-OH質(zhì)子處于較低場(chǎng)，因?yàn)橘|(zhì)子處于較低場(chǎng)，因?yàn)?HC=O具有誘導(dǎo)效應(yīng)而具有誘導(dǎo)效應(yīng)而(II)中甲基則具有中甲基則具有推電子效應(yīng)推電子效應(yīng)CHbHaHOHa:=7.72Hb:=7.406. 解釋在下列化合物中,Ha, Hb的值為何不同？ 解：解：Ha同時(shí)受到苯環(huán)，羰基的去屏蔽效應(yīng)，而同時(shí)受到苯環(huán)，羰基的去屏蔽效應(yīng)，而Hb則只受到苯環(huán)的去屏蔽效應(yīng)，則只受到苯環(huán)的去屏蔽效應(yīng)，因而因而Ha位于較低場(chǎng)位于較低場(chǎng)7. 何謂自旋偶合、自旋裂分？它有什么重要性？解：有機(jī)化合物分子中由于相鄰質(zhì)子之間的相互作用而引起核磁共振譜峰的裂解：有機(jī)化合物分子中由于相鄰質(zhì)子之間的相互作用而引起核磁共振譜峰的裂分，稱(chēng)為自旋軌道偶合，簡(jiǎn)稱(chēng)自旋偶合，由自旋偶合所引起的譜線(xiàn)增多的現(xiàn)分，稱(chēng)為自旋軌道偶合，簡(jiǎn)稱(chēng)自旋偶合，由自旋偶合所引起的譜線(xiàn)增多的現(xiàn)象稱(chēng)為自旋自旋裂分，簡(jiǎn)稱(chēng)自旋裂分偶合表示質(zhì)子間的相互作用，裂分則象稱(chēng)為自旋自旋裂分，簡(jiǎn)稱(chēng)自旋裂分偶合表示質(zhì)子間的相互作用，裂分則表示由此而引起的譜線(xiàn)增多的現(xiàn)象由于偶合裂分現(xiàn)象的存在，可以從核磁共表示由此而引起的譜線(xiàn)增多的現(xiàn)象由于偶合裂分現(xiàn)象的存在，可以從核磁共振譜圖上獲得更多的信息，對(duì)有機(jī)物結(jié)構(gòu)解析非常有利振譜圖上獲得更多的信息，對(duì)有機(jī)物結(jié)構(gòu)解析非常有利8.在CH3-CH2-COOH的氫核磁共振譜圖中可觀察到其中有四重峰及三重峰各一組(1)說(shuō)明這些峰的產(chǎn)生原因;(2)哪一組峰處于較低場(chǎng)?為什么/解：（解：（）由于由于a-, b-a-, b- 位質(zhì)子之間的自旋偶合現(xiàn)象，根據(jù)（位質(zhì)子之間的自旋偶合現(xiàn)象，根據(jù)（n+1)規(guī)律，規(guī)律，CH3-質(zhì)質(zhì)子核磁共振峰被亞甲基質(zhì)子裂分為三重峰，同樣，亞甲基質(zhì)子被鄰近的甲基質(zhì)子裂子核磁共振峰被亞甲基質(zhì)子裂分為三重峰，同樣，亞甲基質(zhì)子被鄰近的甲基質(zhì)子裂分為四重峰分為四重峰（）由于（）由于a a-位質(zhì)子受到羧基的誘導(dǎo)作用比位質(zhì)子受到羧基的誘導(dǎo)作用比b b-質(zhì)子強(qiáng)，所以亞甲基質(zhì)子峰在低場(chǎng)出質(zhì)子強(qiáng)，所以亞甲基質(zhì)子峰在低場(chǎng)出峰（四重峰）峰（四重峰）9.簡(jiǎn)要討論13C-NMR在有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)分析中的作用解：解：碳原子構(gòu)成有機(jī)化合物的骨架，而13C譜提供的是分子骨架最直接的信息，因而對(duì)有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)鑒定很有價(jià)值與氫譜一樣，可根據(jù)13C的化學(xué)位移C確定官能團(tuán)的存在而且，C比H大很多，出現(xiàn)在較寬的范圍內(nèi)，它對(duì)核所處化學(xué)環(huán)境更為敏感，結(jié)構(gòu)上的微小變化可在碳譜上表現(xiàn)出來(lái)同時(shí)碳譜圖中峰的重疊比氫譜小得多，幾乎每個(gè)碳原子都能給出一條譜線(xiàn)，故對(duì)判斷化合物的結(jié)構(gòu)非常有利.同時(shí)由于不同種類(lèi)碳原子的弛豫時(shí)間相差較大，因而可以借以了解更多結(jié)構(gòu)信息及分子運(yùn)動(dòng)情況