仪器分析第十一章习题解答

第十一章核磁共振波谱法习题解答1.根据no=gH0/2p,可以说明一些什么问题？解：这是发生核磁共振的条件．由该式可以说明：（１）对于不同的原子核，由于磁旋比g不同，发生共振的条件不同；即发生共振时n0和H0的相对值不同．（２）对于同一种核，当外加磁场一定时，共振频率也一定；当磁场强度改变时，共振频率也随着改变．2.振荡器的射频为56.4MHz时，欲使19F及1H产生共振信号，外加磁场强度各需多少？解：B0(1H)=2pno/g=2×3.14159×56.4/2.68=132.2MHzB0(19F)=2×3.14159×56.4/2.52=3.已知氢核1H磁矩为2.79，磷核31P磁矩为1.13,在相同强度的外加磁场条件下,发生核跃迁时何者需要较低的能量?4.何谓化学位移?它有什么重要性?在1H－NMR中影响化学位移的因素有哪些？解：设外加磁场为H,则1H发生跃迁需要吸收的电磁波频率为：n0(1H)=2×2.79×5.05×10-27×H/6.63×10-34=46.29×106Hs-1=46.29HMHz对于31P核:n0(31P)=2×1.13×5.05×10-27×H/6.63×10-34=17.21×106Hs-1=17.21HMHz解：由于氢核在不同化合物中所处的环境不同，所受到的屏蔽作用也不同，由于屏蔽作用所引起的共振时磁场强度的移动现象称为化学位移．由于化学位移的大小与氢核所处的化学环境密切相关，因此有可能根据化学位移的大小来考虑氢核所处的化学环境，亦即有机物的分子结构特征．由于化学位移是由核外电子云密度决定的，因此影响电子云密度的各种因素都会影响化学位移，如与质子相邻近的元素或基团的电负性，各项异性效应，溶剂效应，氢键等．5.下列化合物OH的氢核,何者处于较低场?为什么?CHOHOCOHH3(I)(II)解:(I)中-OH质子处于较低场，因为-HC=O具有诱导效应．而(II)中甲基则具有推电子效应．CHbHaHOHa:=7.72Hb:=7.406.解释在下列化合物中,Ha,Hb的值为何不同？解：Ha同时受到苯环，羰基的去屏蔽效应，而Hb则只受到苯环的去屏蔽效应，因而Ha位于较低场．7.何谓自旋偶合、自旋裂分？它有什么重要性？解：有机化合物分子中由于相邻质子之间的相互作用而引起核磁共振谱峰的裂分，称为自旋－轨道偶合，简称自旋偶合，由自旋偶合所引起的谱线增多的现象称为自旋－自旋裂分，简称自旋裂分．偶合表示质子间的相互作用，裂分则表示由此而引起的谱线增多的现象．由于偶合裂分现象的存在，可以从核磁共振谱图上获得更多的信息，对有机物结构解析非常有利．8.在CH3-CH2-COOH的氢核磁共振谱图中可观察到其中有四重峰及三重峰各一组．(1)说明这些峰的产生原因;(2)哪一组峰处于较低场?为什么/解：（１）由于a-,b-位质子之间的自旋偶合现象，根据（n+1)规律，CH3-质子核磁共振峰被亚甲基质子裂分为三重峰，同样，亚甲基质子被邻近的甲基质子裂分为四重峰．（２）由于a-位质子受到羧基的诱导作用比b-质子强，所以亚甲基质子峰在低场出峰（四重峰）．9.简要讨论13C-NMR在有机化合物结构分析中的作用．解：碳原子构成有机化合物的骨架，而13C谱提供的是分子骨架最直接的信息，因而对有机化合物结构鉴定很有价值．与氢谱一样，可根据13C的化学位移C确定官能团的存在．而且，C比H大很多，出现在较宽的范围内，它对核所处化学环境更为敏感，结构上的微小变化可在碳谱上表现出来．同时碳谱图中峰的重叠比氢谱小得多，几乎每个碳原子都能给出一条谱线，故对判断化合物的结构非常有利.同时由于不同种类碳原子的弛豫时间相差较大，因而可以借以了解更多结构信息及分子运动情况．