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第二章核磁共振氢谱[优质文档] 第二章核磁共振氢谱

1几乎所有的有机物分子中都含有氢，而且H在自然界的丰度

231达99.98,，远远大于其它两个同位素H和H。这样，H核磁共振最早和最广泛地应用，在20世纪70年代以前，核磁共振几乎就是指核磁共振氢谱。

核磁共振氢谱主要是通过测定有机物分子中氢原子的位置来推断有机物的结构的。从一张有机物的核磁共振氢谱图上，我们可得到有机物分子中氢原子的种类(根据化学位移δ值)和氢原子的数量(根据峰面积)。即核磁共振氢谱图上有多少个峰，就表明有机分子中有多少种类的氢，各个峰的面积积分比表示各种氢原子的数目的比例。

图2.2是1-苯基-2,2-二甲基丙烷的核磁共振氢谱图。图中横坐标为化学位移,图上有三个峰，则表明该有机物分子中的氢有三种类型:峰面积的积分比为

9:5:2，表明该化合物的三种不同氢的数

目分别是9、5和2;化学位移δ 7.2处的峰表示苯环上5个相同的氢，δ2.5处的峰表示亚甲基上的2个相同氢，而δ0.9处的峰则表示三个甲基上的9个相同的氢。这样，能够判断出有机物分子中氢的种类和数目就可以非常容易地推断出有机物的分子结构。

图2.2 1-苯基-2,2-二甲基丙烷的核磁共振氢谱

2.1 化学位移

化学位移是核磁共振最重要参数之一.前面我们已经讨论了影响化学位移的因素.这里不再讨论.根据上述各种影响氢核化学位移的因素和多年核磁共振测定有机物结构的经验，同样总结出了不同有机基团氢核的化学位移δ值。根据δ值，可以进行相应有机基团的推断，常见的一些有机基团的氢核的化学位移总结于表2.1中。

表2.1 常见有机基团的氢核化学位移

氢核类型示例化学位移δppm

H环丙烷 0.2 H

伯烷 RCH 0.9 3

仲烷 RCH 1.3 22

叔烷 RCH 1.5 3

烯丙基取代 C,C,CH 1.7 3

碘取代 I,CH 2.0,4.0 3

酯基取代 HC,COOR 2.0,2.2 3

羧基取代 HC,COOH 2.0,2.6 3

酰基取代 HC,COR 2.0,2.7 3

炔 C?C,H 2.0,3.0

CH3苯基取代 2.2,3.0

醚基取代 R,O,CH 3.3,4.0 3

溴取代 CHBr 2.5,4.0 3

氯取代 CHCl 3.0,4.0 3

羟基取代 CHOH 4.0,4.3 3

氟取代 CHF 4.0,4.5 3

酰氧基取代 RCOO,CH 3.7,4.1 3

胺 RNH 1.0,5.0 2

醇 ROH 1.0,5.5 烯 C,C,H 4.6,5.9

H苯 6.0,8.5

醛 RCHO 9.0,10.0 羧酸 RCOOH 10.5,12.0

OH酚 4.0,12.0

烯醇 C,C,OH 15.0,17.0 各种含氢官能团的δ值,大家要记牢,请参阅34~36表格.

对于大部分有机化合物来说氢谱的化学位移值在0-10 ppm. 大致可分以下几个区

0-0.8 ppm

很少见，典型化合物; 环丙烷，硅烷，以及金属有机化合物。

0.8-1.5 ppm

烷烃区域. 氢直接与脂肪碳相连，没有强电负性取代基。化学位移地次序

CH>CH>CH.。如果有更多的取代基化学位移移向低场。 23

1.5-

2.5 ppm 羰基区域

质子相邻羰基 C=O, C=C or 苯环。

3.0-

4.5 ppm 醚区域. (同样醇，酯有CH-O group.) 质子直接邻氧，如果有更多的电负性取代基化学位移移向低场。

5.0-7.0 ppm 双键区域

. 氢直接与C=C 双键相连.

7.0-8.0 ppm 芳环质子区域. 磁各向异性作用，导致芳环质子处于去屏蔽区。同样现象发生在醛由于羰基地磁各向异性，醛质子化学位移在9-10 ppm -OH Alcohols 可以出现在任何位置，谱线的性质由多重因此影响H的交换:pH.浓度，温度，溶剂等。一般芳环酚羟基更趋于低场。

大多数的-NHR, -NH和醇一样，可被交换，在 2-3 ppm 区域显示宽2

峰。

-COH 可交换,象醇 (>11 ppm) 2

化学位移的计算

某些基团或化合物的质子化学位移可以用经验公式计算.这些经验公式是根据

取代基对化学位移地影响具有加和性(additivity)的原理由大量实验数据归纳总结出来的.某些情况下估算具有较高准确度,具有实用价值,而在某些场合下,虽然误差较大,但依然有参考价值.化学位移计算主要目的是:1).对谱线进行归属;2).为测定分子结构提供理论依据.

1. 亚甲基与次甲基的δ计算

对于亚甲基可以用Shoolery公式加以计算δ=1.25 +Σσ (2-1)

式中σ为取代基的经验屏蔽常数.表中给出其数值.

表2.2 Shoolery 公式中的经验屏蔽常数取代基σ

R 0.0

-C=C- 0.8

CC 0.9

1.3

2.0

1.9

1.4

1.7

-OR

-OPh 1.5 -OCOR 2.3 -OCOPh 2.7 NH2 2.9 NR2 1.0 NO2 1.0 SR 3.0 -CHO 1.0 -COR 1.2 -COOH 1.2 -COOR 0.8 CN 0.7

1.2 对于次甲基的δ值依然可以用Shoolery经验公式计算,但常数项

改为1.5.

δ=1.50 +Σσ 烯烃的化学位移计算

R顺H

同RR反

δ =5.25 + Z +Z +Z (2.2) C=C-H同顺反

Z ,Z ,Z分别代表相应取代基的取代参数.参阅宁永成P40`41同顺反

ClH

FCl

δ=5.25 +1.08 +0.18 -1.02 =5.49 (5.56)

HaX

HbY

δ=5.25+1.38+1.18-1.02=6.79(6.81) 苯环质子化学位移的计算

取代苯环的氢化学位移可按照下式计算: δ=7.26+ΣS (2.3)

7.26是未取代的苯环的δ值,S是取代参数.(也有书本用Zi).

2.2.偶合常数

偶合常数反映有机化合物结构的信息,特别是反映立体化学的信息.

a)自旋偶合体系及核磁共振谱图的分类 2.3.1化学等价(chemical equivalence)

化学等价是立体化学中的一个重要观念.如果分子中两个相同原子(或两相同基团)处于相同化学环境时,它们是化学等价.化学不等价的两个基团,在化学反应中,可以反映出不同的反应速度,在光谱,波谱的测量中,可能有不同的测量结果,因而可用谱学方法来研究化学等价性.

1. 考察分子各原子核相对静止状态

可用对称操作分析两个基团能否相互交换来判断两个基团(核)

是否化学等价.可分为三种情况.

HaX

HbX

两个取代基完全相同,Ha,Hb可以用二次对称轴C2和对称平面相互交换.具有相同的化学位移,它们是化学等价的.

HCH3

)CH(CH32

CH3

两个取代基不同,但可以用对称平面,或者二次旋转对称轴联系起来,具有相同的化学位移,它们是化学等价的.反之则是化学不等价.

2. 分子内存在着快速运动

RR56

R2R3

Newman投影式

常见的分子内存在有链的旋转,环的翻转.由于分子内的快速运动,一些不能通过对称操作而交换的基团有可能为化学等价,但也不是两个相同的基团就一定成为化学等价基团. 现以Newman投影来讨论分子内旋转. RCH2-CXYZ XXX

HbRRHaHaHb

YZYYZZ

HaHbR

1 2 3

从分子旋转的角度,分子总是处于1,2,3 三种构象之一,当温度升高,链的旋转速度加大,三种构象的分子逐步接近,当无论如何,Ha与Hb也不能是化学等价的.如果把R=H,三个氢是完全等价的.所以甲基的三个氢总是在同一位置.

3. 前手性(prochirality)

在有机化合物中,如果与某碳原子相连的四个基团相互不等同,

则是一手性中心,如果连有一对相同基团时,该碳原子则是前手

性中心.一般来说前手性中心与手性中心相连,那么这一对相同

的基团肯定是化学不等价.如果不与手性中心相连则用对称面原

则来判断,若存在对称面,两个基团则是对映异位的.反之则是非

对映异位.

OCH3

CH3CH3

4. 同一碳相同二基团

a).固定在环上CH2两个氢不是化学等价的.例如;

HaO

Δδ=0.39ppm

b).单键不能快速旋转,同碳上两个基团是不等价的.

OCH3

HC3CH3

由于C-N单键具有双键性质,不能自由旋转,氮上两个甲基是化学

不等价的.

C).与手性碳相连的CH2的两个氢是不等价的.

2.3.2磁等价(magnetic equivalence) 两个核磁等价必须满足下列两个条件:

1.) 它们是化学等价的

2.) 它们对任意另外一个核的偶合常数相同(数值与符号).例

如

XHa'HaHa'Ha

YYHb'Hb

虽然它们的化学位移是一样,但由于与顺反氟原子的偶合常数不

一样.同样下面两个苯环上Ha,Ha’质子.

2.3.3自旋体系(spin system)

1.定义

相互偶合的核组成一个自旋体系.体系内的核相互偶合但不与体

系外如何一个核偶合.在体系内部不要求一个核和它以外所有的

核都偶合.例如CH3COOC2H5分别存在A3和A3X2两个自旋体

系.

1( 分类的原则 1).分子中化学位移相同而且对外偶合常数也相同(磁等价),用一个大写英文字母表示,如A,A,A….,下标为核的数目. 123

2).分子中化学位移不同的核用不同的大写英文字母表示.如果核之间的化学位移之差Δν与J数值相当,用AB,ABC,ABCD….表示,如果Δν比J大许多

(Δν/J>6),用AX,AMX,AMPX…表示.

3).化学等价但磁不等价的核用AA’,BB’表示.例如

表 2.3 一些分子自旋体系和波谱类型分子自旋体系分子自旋体系

CHC=CClAHA4 4 22 2 ClCHCHO AX CHFAX222 22 CH3CH2OH AXorAMX CHCHNO2 AX32 323232 Ph-CH=CH2 ABX or ABC CHCH=CHABCX32 3

FHClAA’XX’ AA’BB’

FCl H

ABCD ClCH=CHNO AB 2I

2.3.4核磁共振的谱图的分类

核磁谱图可分为一级谱图,=和二级谱图. 一级谱图表现满足两个条件:

1) Δν/J>6

2) 同一核组的核必须是磁等价.

一级谱图有以下特点:

1) 峰的数目可用n +1 规律描述. 2) 峰的强度可用二项式展开系数表示. 3) 从谱图中可以直接读出δ,J.峰的中心位置为δ,相邻两峰之间

的距离为J.

二级谱图则没有满足以上条件,具备以上特点. 2.4一级谱图的分析

前面我们已经讨论了一级谱图的条件和特点.

2.4.1 AX体系

JJXXA21A12

νA νX

AX自旋体系

(1).两条谱线的中心点为化学位移 (2).两条谱线频率之差为偶合常数. (3).四条谱线的强度相同. 2.4.2 AMX体系

VVAXVM

JMX

JAMJAM

JMXJAxJAXJAMJAM

AXM

AMX体系解析示意图

AMX属于一级谱,但由于体系包括三个偶合常数.解析方法有特殊之处.该体系共有12条谱线,强度大体相同,分为三组,其中心位置就是相应的化学位移,谱线间隔就是偶合常数.(如图所示)

2.5 高级谱图分析

1.AB体系

R-J

R+J

SAABB1221

AB体系示意图

AB体系有四条谱线,其中两条属于“A”跃迁,另外两条属于“B”跃迁.四条谱线左右对称,.中间两条高于两边.

Δ=δ-δ AB

J=A1-A2=B2-B1 δA=S+1/2Δ δB=S-1/2Δ S=1/4(A1+A2+B1+B2)

2.4.2 ABX体系

1.ABX谱图的特征及解析方法

ABX体系谱图可分AB 和X两个部分.AB部分有8条谱线,可分成两组,每组都构成AB体系.谱线位置和强度完全符合AB体系的规律.X部分有6条谱线其中两条是综合峰,6条谱线的中心为νx值.

B2'AAB'222

B1'R-A'A1B1R+1

JABJAB

qP AB部分

J+JAXBX

R-R+-

R+R+-

Vx X

部分

AB体系的理论谱图

AB部分两组四重峰的1,3两线的间隔分别为R与R,其中间隔大+-R间隔小为为R两组四重峰的中心分别为p,q. +-

p-q=1/2(J+J) ( 2.4) AXBX

2.两组四重峰相对位置与J,J的符号关系 AX BX

>0JAX

J >0Bx

J >0,J >0AXBx

or J,J <0AXBx

J >0AX

J <0Bx

J >0AX

J <0Bx

4.or J=0BX

(1) 两组不发生交盖(eclipded), J,J符号相同.AX BX

(2) 两组峰交盖J,J符号可能相同,也可能相反.AX BX

(3) 两组峰完全交盖,J,J符号相反,可规定J>0J,J<0.AX BXAXBX

(4) 两组峰一组谱线发生重叠(Overlap). J=0或J,J符号BXAX BX

相反.

3.ABX体系解析

1).辨认X部分和AB部分各谱线的归属和位置. 2). 由X部分的中心读出δ. X

3). 按照AB体系解析方法求出JAB,然后取平均值.

4) 分别求出两组AB四重峰的中心p和

2(3 波谱分析方法的简化

1( 提高磁场强度

(1) 提高磁场的灵敏度

根据波尔兹曼的分布，随着场强H的增强，低能态的核子数也随着0

增加，从而提高仪器的灵敏度。，实际上谱仪的灵敏度(信噪比S/N)是场强的3/2次方成正比。

3/2S/N=H 0

(2)提高谱仪的分辨率

随着场强的增加，特别是超导磁体，可以获得很高的磁场均匀度，从而提高谱仪的分辨率。因此使用高频率的仪器，可简化图谱。前面我们已经讨论了Δν/J 决定了谱图的复杂程度。J的数值反映了

核磁距相互作用能量的大小，它是分子本身固有的，化学位移也是不随着仪器的频率改变而发生变化。但是Δν的确与仪器的频率成正比。

2( 重水交换

如果化合物中含有与O,N,S相连的氢，在溶液中可以进行重水交换，相应的峰消失。其顺序是OH >NH >SH.这样可以简化图谱。通常溶剂是D2O.

2( 化学位移试剂

我们知道:正常的核磁共振氢谱的化学位移值在0,10ppm范围，化学位移的范围非常窄。假如，化学位移范围被拉大，尤其是相邻重叠峰的化学位移增加，则各峰之间就可以区别分辨。

图9.8 a不加位移试剂的正己醇的核磁共振氢谱

图9.8b 加位移试剂的正己醇的核磁共振氢谱

我们知道:含有未配对电子的金属离子具有磁性，这样在有机样品中加入金属离子配合物往往会引起试样的核磁共振峰的化学位移变化，这类能引起有机物分子核磁共振峰化学位移变化的试剂就是位移试剂。常用的位移试剂是镧系元素铕(Eu)和镨(Pr)的三

3，价正离子与β,二酮及其衍生物形成的配合物。通常Eu的位移试剂是使有机物分子中特定氢的化学位移增加，即向高δ值方向移

3，动;Pr位移试剂则相反，是将有机物分子中特定氢的化学位移向低δ值方向移动。因绝大多数有机物分子中氢的化学位移δ值为正

3，数，因而Eu位移试剂使用比较普遍。最常见的商品位移试剂是

Eu(DPM)(Dipivalomethanato Europium)，其对不同类型有机物分3 子中的特定氢分子位移的影响有显著差异(表9.2)。Eu(DPM)能将3胺基和羟基氢的化学位移增加到100ppm以上，而对其它有机基团氢的位移分别从3ppm增加到30ppm。对硝基和卤化物、烯类和酚等酸性有机物，位移试剂将被分解而不可用。

我们再以正己醇为例，分析位移试剂在核磁共振氢谱中的价

值。

表9.2 位移试剂Eu(DPM)对不同类型有机物分子中氢化学位移的3

影响有机物分子氢位移增加(ppm，CCl4

*类型(H) 为溶剂) RCHNH ,150 22

RCHOH ,100 2

RCHNH 30,40 22

RCHOH 20,50 2

RCHCHO 11,19 2

RCHCOR 10,17 2

RCHSOR 9,11 2

(RCH)O 10 22

RCHCOR 7 22

RCHCOCHR 5,6 222

RCHCN 3,7 2

硝基和卤化物、0

烯类

RCOOH和酚位移试剂不可用(分

解)

* 每摩尔有机物样品的CCl溶液中，1摩尔Eu(DPM)所引起的位移43

变化

图9.8 a是不加位移试剂的正己醇的核磁共振氢谱，四个相邻的亚甲基具有差不多的化学位移，分裂的峰重叠在一起，根本不能区分。但当加入Eu(DPM)位移试剂后，不仅各峰的化学位移增加，3

而且各峰分开，分裂的多重峰也清晰可辩(图9.8 b)。这样，就可以很容易地将正己醇分子中的各种氢都能推断出来。必须说明:位移试剂对有机样品化学位移的变化大小与其浓度成正比，浓度大，对有机样品化学位移的影响也就大，但浓度达到一定的值后，化学位移就不再变化。另外，位移试剂对有机物样品化学位移的

影响与有机样品测定时所用的溶剂也相关，如1mol Eu(DPM)在用CCl溶34解的醚样品中能使化学位移增加10ppm，但同样浓度的Eu(DPM)能3将CDCl溶解的醚样品的化学位移增加到17~28ppm。3

4双共振(double resonance)

双共振又叫双照射(double irradiation).正常的核磁共振是用单一的电磁波对有机样品进行照射，有机物分子相邻的氢核会产生自旋偶合而发生峰分裂。对于这些能发生自旋偶合的氢核，如果再同时利用第二个电磁波照射，而且照射频率刚好与自旋氢核的频率相同，这就消除了自旋氢核间的偶合效应，相邻氢核不再有偶合现象，峰不会发生分裂，这样就使谱图简单明辩。这一技术对核磁共振碳谱同样适用，而且现在的核磁共振碳谱都是经过去偶的，

不再有峰分裂情况发生。

自旋去偶是双共振(spin decoupling)最常用的方法。

以AX体系为例，A的谱线被X分裂，但若A被照射而共振(该照射的频率为ν),以强的功率照射X(ν)，X的核发生共振被12

饱和，在A核处产生的附加磁场平均为零，这消除了X核对A核的偶合作用。

HAHX

JJAXAX

ν2

AX自旋去偶示意图

2(5 NOE效应(Nuclear Overhauser effect)

1D NOE experienced by observing proton i upon saturation of the signal of proton j is

NOE=s/r

where r is the selective R1 of the observed proton i and s is the cross relaxation rate. The 1D NOE technique has had a strong revival when applied to paramagnetic molecules. Here the signals to be

irradiated can be well separated (hyperfine shifted), nuclear relaxation is more affected by the coupling with the unpaired electrons than by the coupling with other protons and, if the molecule is large, large effects can be measured without the drawback of having all the signals in a narrow spectral region.

To remove the effects of non-perfect selectivity and of tail excitation, the most common procedure is that of alternating experiments with the saturation pulse applied on-resonance and off-resonance, and subtracting the latter from the former.

最后，讨论一下苯环上氢的核磁共振分裂情况，苯由于产生感应磁场而导致化学位移值达到7ppm左右。许多有机物分子中都含有苯环，因而核磁共振氢谱图

核磁共振氢谱解析图谱的步骤

核磁共振氢谱解析图谱的步骤核磁共振氢谱核磁共振技术发展较早，20世纪70年代以前，主要是核磁共振氢谱的研究和应用。70年代以后，随着傅里叶变换波谱仪的诞生，13C—NMR的研究迅速开展。由于1H—NMR的灵敏度高，而且积累的研究资料丰富，因此在结构解析方面1H—NMR的重要性仍强于13C—NMR。解析图谱的步骤 1.先观察图谱是否符合要求;①四甲基硅烷的信号是否正常;②杂音大不大;③基线是否平;④积分曲线中没有吸收信号的地方是否平整。如果有问题，解析时要引起注意，最好重新测试图谱。 2.区分杂质峰、溶剂峰、旋转边峰(spinning side bands)、13C卫星峰(13C satellite peaks) (1)杂质峰：杂质含量相对样品比例很小，因此杂质峰的峰面积很小，且杂质峰与样品峰之间没有简单整数比的关系，容易区别。 (2)溶剂峰：氘代试剂不可能达到100%的同位素纯度(大部分试剂的氘代率为99-99.8%)，因此谱图中往往呈现相应的溶剂峰，如CDCL3中的溶剂峰的δ值约为7.27 ppm处。 (3)旋转边峰:在测试样品时，样品管在1H-NMR仪中快速旋转，当仪器调节未达到良好工作状态时，会出现旋转边带，即以强谱线为中心，呈现出一对对称的弱峰，称为旋转边峰。 (4)13C卫星峰：13C具有磁距，可以与1H偶合产生裂分，称之为13C卫星峰，但由13C的天然丰度只为1.1%，只有氢的强峰才能观察到，一般不会对氢的谱图造成干扰。 3.根据积分曲线，观察各信号的相对高度，计算样品化合物分子式中的氢原子数目。可利用可靠的甲基信号或孤立的次甲基信号为标准计算各信号峰的质子数目。 4.先解析图中CH3O、CH3N、、CH3C=O、CH3C=C、CH3-C等孤立的甲基质子信号，然后再解析偶合的甲基质子信号。 5.解析羧基、醛基、分子内氢键等低磁场的质子信号。 6.解析芳香核上的质子信号。 7.比较滴加重水前后测定的图谱，观察有无信号峰消失的现象，了解分子结

核磁共振氢谱解析方法

2.3 核磁共振氢谱解析方法 1、核磁共振氢谱谱图的解析方法 a.检查整个氢谱谱图的外形、信号对称性、分辨率、噪声、被测样品的信号等。 b.应注意所使用溶剂的信号、旋转边带、C卫星峰、杂质峰等。 c.确定TMS的位置，若有偏移应对全部信号进行校正。 d.根据分子式计算不饱和度u。 e.从积分曲线计算质子数。 f.解析单峰。对照附图I 是否有－CH3-O- 、CHCOC3NH=、 CH3C、RCOC2CHl 、RO-CH2-Cl 等基团。 g.确定有无芳香族化合物。如果在 6.5-8.5 范围内有信号，则表示有芳香族质子存在。如出现AA'BB'的谱形说明有芳香邻位或对位二取代。 h.解析多重峰。按照一级谱的规律，根据各峰之间的相系关系，确定有何种基团。如果峰的强度太小，可把局部峰进行放大测试，增大各峰的强度。 i.把图谱中所有吸收峰的化学位移值与附图I 相对照，确定是何官能团，并预测质子的化学环境。 j.用重水交换确定有无活泼氢。 k.连接各基团，推出结构式，并用此结构式对照该谱图是否合理。再对照已知化合物的标准谱图。

2、核磁共振氢谱谱图解析举例例1:已知某化合物分子式为C3HNO。测定氢谱谱图如下所示, 推定其结构。图3七0未知化合物C3H7NO3的图谱解析计算不饱和度u=1,可能存在双键，1.50和1.59ppm 有小峰，峰高不大于1个质子，故为杂质峰。经图谱可见有三种质子，总积分值扣除杂质峰按7个质子分配。从低场向高场各峰群的积分强度为2: 2：3，可能有一CH—、一CH—、一CH —基团。各裂分峰的裂距（J），低场三重峰为7Hz,高场三重峰为 8Hz,所以这两个三峰没有偶合关系，但它们与中间六重峰有相互作用。这六重峰的质子为2个，所以使两边信号各裂

第三章核磁共振氢谱习题

第三章核磁共振氢谱习题一、判断题 [1] 核磁共振波谱法与红外吸收光谱法一样，都是基于吸收电磁辐射的分析法。 [2] 质量数为奇数，核电荷数为偶数的原子核，其自旋量子数为零。 [3] 自旋量子数I=1的原子核在静磁场中，相对于外磁场，可能有两种取向。 [4] 氢质子子在二甲基亚砜中的化学位移比在氯仿中要小。 [5] 核磁共振波谱仪的磁场越强，其分辨率越高。 [6] 核磁共振波谱中对于OCH3、CCH3和NCH3，NCH3的质子的化学位移最大。 [7] 在核磁共振波谱中，耦合质子的谱线裂分数目取决于临近氢核的个数。 [8] 化合物CH3CH2OCH(CH3)2的1H NMR中，各质子信号的面积比为9:2:1。 [9] 核磁共振波谱中出现的多重峰是由于临近核的核自旋相互作用。 [10] 化合物Cl2CH—CH2Cl的核磁共振波谱中，H的精细结构为三重峰。 [11] 苯环和双键氢质子的共振频率出现在低场是由于π电子的磁各向异性效应。 [12] 氢键对质子的化学位移影响较大，所以活泼的氢的化学位移在一定范围内变化。 [13] 不同的原子核核产生共振条件不同，发生共振所必须的磁场强度B0和射频频率υ不同。 [14] (CH3)4Si分子中1H核共振频率处于高场，比所有有机化合物中的1H核都高。 [15] 羟基的化学位移随氢键的强度变化而移动，氢键越强，化学位移值就越小。二、选择题（单项选择） [1]氢谱主要通过信号特征提供分子结构信息，以下选项中不是信号特征的是（）。 A. 峰的位置 B. 峰的裂分 C. 峰高 D. 积分线高度 [2]以下关于“核自旋弛豫”的标书中，错误的是（）。 A. 没有弛豫，就不会产生核磁共振 B. 谱线宽度与弛豫时间成反比 C. 通过弛豫，维持高能态核的微弱多数 D. 弛豫分为纵向弛豫和横向弛豫 [3]具有以下自旋量子数的原子核中，目前研究最多用途最广的是（）。 A. I=1/2 B. I=0 C. I=1 D. I>1 [4]进行已知成分的有机混合物的定量分析，宜采用（）。 A. 极谱法 B. 色谱法 C. 红外光谱法 D. 核磁共振法 [5]CH3CH2COOH在核磁共振波谱图上有几组峰？最低场有几个氢？（）。 A. 3(1H) B. 6(1H) C. 3(3H) D. 6(2H) [6]下列化合物中在核磁共振谱中出现单峰的是（）。 A. CH3CH2Cl B. CH3CH2OH C. CH3CH3 D. CH3CH(CH3)2 [7]核磁共振波谱解析分子结构的主要参数是（）。 A. 质荷比 B. 波数 C. 化学位移 D. 保留值 [8]分子式为C5H10O的化合物，其1H NMR谱上只出现两个单峰，最有可能的结构式为（）。 A. (CH3)CHCOCH3 B. (CH3)C-CHO C. CH3CH2CH2COOH D. CH3CH2COCH2CH3

核磁共振氢谱解析方法

2.3核磁共振氢谱解析方法 1、核磁共振氢谱谱图的解析方法 a.检查整个氢谱谱图的外形、信号对称性、分辨率、噪声、被测样品的信号等。 b.应注意所使用溶剂的信号、旋转边带、C卫星峰、杂质峰等。 c.确定TMS的位置，若有偏移应对全部信号进行校正。 d.根据分子式计算不饱和度u。 e.从积分曲线计算质子数。 f.解析单峰。对照附图I是否有－CH 3-O-、CHCOCH 3 N=、CH 3 C、RCOCH 2 Cl、 RO-CH 2 -Cl等基团。 g.确定有无芳香族化合物。如果在6.5-8.5范围内有信号，则表示有芳香族质子存在。如出现AA`BB`的谱形说明有芳香邻位或对位二取代。 h.解析多重峰。按照一级谱的规律，根据各峰之间的相系关系，确定有何种基团。如果峰的强度太小，可把局部峰进行放大测试，增大各峰的强度。 i.把图谱中所有吸收峰的化学位移值与附图I相对照，确定是何官能团，并预测质子的化学环境。 j.用重水交换确定有无活泼氢。 k.连接各基团，推出结构式，并用此结构式对照该谱图是否合理。再对照已知化合物的标准谱图。 2、核磁共振氢谱谱图解析举例例1：已知某化合物分子式为C 3H 7 NO 2 。测定氢谱谱图如下所示，推定其结构。

解析计算不饱和度u=1,可能存在双键，1.50和1.59ppm有小峰，峰高不大于1个质子，故为杂质峰。经图谱可见有三种质子，总积分值扣除杂质峰按7个质子分配。从低场向高场各峰群的积分强度为2：2：3，可能有－CH 2－、－CH 2 －、－CH 3 －基团。各裂分峰的裂距（J），低场三重峰为7Hz，高场三重峰为8Hz，所以这两个三峰没有偶合关系，但它们与中间六重峰有相互作用。这六重峰的质子为2个，所以使两边信号各裂分为三重峰。则该化合物具有CH 3－CH 2 －CH 2 －结构单元。参考所给定的分子式应为CH 3－CH 2 －CH 2 －NO 2 ，即1－硝基丙烷。例2：已知某化合物分子式为C 7H 16 O 3 ，其氢谱谱图如下图所示，试求其结构。

核磁共振氢谱解析图谱的步骤

核磁共振氢谱解析图谱的步骤 -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1

(4)13C卫星峰：13C具有磁距，可以与1H偶合产生裂分，称之为13C卫星峰，但由13C的天然丰度只为%，只有氢的强峰才能观察到，一般不会对氢的谱图造成干扰。 3.根据积分曲线，观察各信号的相对高度，计算样品化合物分子式中的氢原子数目。可利用可靠的甲基信号或孤立的次甲基信号为标准计算各信号峰的质子数目。 4.先解析图中CH3O、CH3N、、CH3C=O、CH3C=C、CH3-C等孤立的甲基质子信号，然后再解析偶合的甲基质子信号。 5.解析羧基、醛基、分子内氢键等低磁场的质子信号。 6.解析芳香核上的质子信号。 7.比较滴加重水前后测定的图谱，观察有无信号峰消失的现象，了解分子结构中所连活泼氢官能团。 8.根据图谱提供信号峰数目、化学位移和偶合常数，解析一级类型图谱。 9.解析高级类型图谱峰信号，如黄酮类化合物B环仅4，-位取代时，呈现 AA,BB,系统峰信号，二氢黄酮则呈现ABX系统峰信号。 10. 如果一维1H-NMR难以解析分子结构，可考虑测试二维核磁共振谱配合解析结构。 11. 组合可能的结构式，根据图谱的解析，组合几种可能的结构式。 12. 对推出的结构进行指认，即每个官能团上的氢在图谱中都应有相应的归属信号。

核磁共振氢谱(1H-NMR)

第二章核磁共振氢谱(1H-NMR) §1 概述基本情况 1H 天然丰度：99.9844%, I=1/2， γ=26.752(107radT-1S-1) 共振频率：42.577 MHz/T δ: 0～20ppm §2 化学位移 1.影响δ值的因素 A.电子效应 (1)诱导效应 a电负性电负性强的取代基使氢核外电子云密度降低，其共振吸收向低场位移，δ值增大 b.多取代有加和性 c.诱导效应通过成键电子传递，随着与电负性取代基距离的增大，诱导效应的影响逐渐减弱，通常相隔3个以上碳的影响可以忽略不计（2）.共轭效应氮、氧等杂原子可与双键、苯环共轭。苯环上的氢被推电子基取代，由于p-π共轭,使苯环电子云密度增大, δ值向高场移动苯环上的氢被吸电子基取代，由于p-π共轭或π-π共轭,使苯环电子云密度降低, δ值向低场移动 (3). 场效应在某些刚性结构中,一些带杂原子的官能团可通过其电场对邻近氢核施加影响,使其化学

位移发生变化.这些通过电场发挥的作用称为场效应 (4). 范德华(Van der Waals)效应在某些刚性结构中,当两个氢核在空间上非常接近，其外层电子云互相排斥使核外电子云不能很好地包围氢核，相当于核外电子云密度降低，δ值向低场移动 B.邻近基团的磁各向异性某些化学键和基团可对空间不同空间位置上的质子施加不同的影响，即它们的屏蔽作用是有方向性的。磁各向异性产生的屏蔽作用通过空间传递，是远程的。（1）芳环在苯环的外周区域感应磁场的方向与外加磁场的方向相同（顺磁屏蔽），苯环质子处于此去屏蔽区，其所受磁场强度为外加磁场和感应磁场之和，δ值向低场移动。（2）双键 >C=O, >C=C<的屏蔽作用与苯环类似。在其平面的上、下方各有一个锥形屏蔽区（“+”），其它区域为去屏蔽区。（3）三键互相垂直的两个π键轨道电子绕σ键产生环电流，在外加磁场作用下产生与三键平行但方向与外加磁场相反的感应磁场。三键的两端位于屏蔽区（“+”），上、下方为去锥形屏蔽区（“-”）δ值比烯氢小。（4）单键和环己烷单键各向异性方向与双键相似，直立键质子的化学位移一般比平伏键小0.05-0.8 C.氢键氢键的缔合作用减少了质子周围的电子云密度, δ值向低场移动。氢键质子的δ值变化范围大，与缔合程度密切相关。分子内氢键，质子的δ值与浓度无关分子间氢键，质子的δ值与浓度有关，浓度大，缔合程度密切。 D.非结构因素 1.介质因素 2.浓度 3.温度 2.各类质子的化学位移 (1).sp3杂化(饱和烷烃) a.化学位移的范围 δ<-CH3 < CH2 < CH, 0-2ppm 与同碳上有强电子基团(O,N,CL,Br)相连, 或邻位有各项异性基团(=,=O,Ph),δ值上升,<5ppm b.化学位移的计算 1）-CH2- δ(CH2R1R2) =1.25+Σσ δ(CHR1R2R3) =1.50+Σσ

第三章_核磁共振波谱法习题集及答案

第三章、核磁共振波谱法一、选择题 ( 共80题 ) 1. 2 分萘不完全氢化时，混合产物中有萘、四氢化萘、十氢化萘。附图是混合产物的核磁共振谱图，A、B、C、D 四组峰面积分别为 46、70、35、168。则混合产物中，萘、四氢化萘，十氢化萘的质量分数分别如下：( ) (1) 25.4%，39.4%，35.1% (2) 13.8%，43.3%，43.0% (3) 17.0%，53.3%，30.0% (4) 38.4%，29.1%，32.5% 2. 2 分下图是某化合物的部分核磁共振谱。下列基团中，哪一个与该图相符？( ) CH (1)CH3C CH2 O CH O CH3 (2)CH (3)CH3CH O 2 (4)C H3O CH O CH

H X ：H M ：H A =1：2：3 3. 2 分在下面四个结构式中 (1) C CH 3 H R H (2)H C CH 3H CH 3 (3)H C CH 3CH 3 CH 3 (4) H C H H H 哪个画有圈的质子有最大的屏蔽常数？（） 4. 1 分一个化合物经元素分析，含碳 88.2%，含氢 11.8%，其氢谱只有一个单峰。它是下列可能结构中的哪一个？ ( ) 5. 1 分下述原子核中，自旋量子数不为零的是 ( )

(1) F (2) C (3) O (4) He 6. 2 分在 CH3- CH2- CH3分子中，其亚甲基质子峰精细结构的强度比为哪一组数据 ?（） (1) 1 : 3 : 3 : 1 (2) 1 : 4 : 6 : 6 : 4 : 1 (3) 1 : 5 : 10 : 10 : 5 : 1 (4) 1 : 6 : 15 : 20 : 15 : 6 : 1 7. 2 分 ClCH2- CH2Cl 分子的核磁共振图在自旋－自旋分裂后，预计 ( ) (1) 质子有 6 个精细结构 (2) 有 2 个质子吸收峰 (3) 不存在裂分 (4) 有 5 个质子吸收峰 8. 2 分在 O - H 体系中，质子受氧核自旋－自旋偶合产生多少个峰 ? ( ) (1) 2 (2) 1 (3) 4 (4) 3 9. 2 分在CH3CH2Cl 分子中何种质子值大? ( ) (1) CH3- 中的 (2) CH2- 中的 (3) 所有的 (4)

核磁共振氢谱解析方法

WOIRD格式 2.3核磁共振氢谱解析方法 1、核磁共振氢谱谱图的解析方法 a.检查整个氢谱谱图的外形、信号对称性、分辨率、噪声、被测样品的信号等。 b.应注意所使用溶剂的信号、旋转边带、C卫星峰、杂质峰等。 c.确定TMS的位置，若有偏移应对全部信号进行校正。 d.根据分子式计算不饱和度u。 e.从积分曲线计算质子数。 f.解析单峰。对照附图I是否有－CH3-O-、CHCOC3N H=、CH3C、RCOC2H C l、 RO-CH2-Cl等基团。 g.确定有无芳香族化合物。如果在6.5-8.5范围内有信号，则表示有芳香族质子存在。如出现AA`BB`的谱形说明有芳香邻位或对位二取代。 h.解析多重峰。按照一级谱的规律，根据各峰之间的相系关系，确定有何种基团。如果峰的强度太小，可把局部峰进行放大测试，增大各峰的强度。 i.把图谱中所有吸收峰的化学位移值与附图I相对照，确定是何官能团，并预测质子的化学环境。 j.用重水交换确定有无活泼氢。 k.连接各基团，推出结构式，并用此结构式对照该谱图是否合理。再对照已知化合物的标准谱图。 2、核磁共振氢谱谱图解析举例例1：已知某化合物分子式为C3H7NO2。测定氢谱谱图如下所示，推定其结构。

解析计算不饱和度u=1,可能存在双键，1.50和 1.59ppm有小峰，峰高不大于1个质子，故为杂质峰。经图谱可见有三种质子，总积分值扣除杂质峰按7个质子分配。从低场向高场各峰群的积分强度为2：2：3，可能有－CH2－、－CH2－、－CH3－基团。各裂分峰的裂距（J），低场三重峰为7Hz，高场三重峰为8Hz，所以这两个三峰没有偶合关系，但它们与中间六重峰有相互作用。这六重峰的质子为2个，所以使两边信号各裂分为三重峰。则该化合物具有CH3－CH2－CH2－结构单元。参考所给定的分子式应为CH3－CH2－CH2－NO2，即1－硝基丙烷。例2：已知某化合物分子式为C7H16O3，其氢谱谱图如下图所示，试求其结构。

核磁共振氢谱专项练习及答案

核磁共振氢谱专项练习及答案 (一)判断题(正确的在括号内填“√”号；错误的在括号内填“×”号。) 1．核磁共振波谱法与红外吸收光谱法一样，都是基于吸收电磁辐射的分析法。( ) 2．质量数为奇数，核电荷数为偶数的原子核，其自旋量子数为零。( ) 3．自旋量子数I=1的原子核在静磁场中，相对于外磁场，可能有两种取向。( ) 4．氢质子在二甲基亚砜中的化学位移比在氯仿中要小。( ) 5．核磁共振波谱仪的磁场越强，其分辨率越高。( ) 6．核磁共振波谱中对于OCH3、CCH3和NCH3，NCH3的质子的化学位移最大。( ) 7．在核磁共振波谱中，耦合质子的谱线裂分数目取决于邻近氢核的个数。( ) 8．化合物CH3CH2OCH(CH3)2的1H NMR中，各质子信号的面积比为9:2:1。( ) 9．核磁共振波谱中出现的多重峰是由于邻近核的核自旋相互作用。( ) 10．化合物Cl2CH—CH2Cl的核磁共振波谱中，H的精细结构为三重峰。( ) 11．苯环和双键氢质子的共振频率出现在低场是由于π电子的磁各向异性效应。( ) 12．氢键对质子的化学位移影响较大，所以活泼氢的化学位移在一定范围内变化。( ) 13．不同的原子核产生共振条件不同，发生共振所必需的磁场强度(B0)和射频频率(v)不同。( ) 14．(CH3)4Si分子中1H核共振频率处于高场，比所有有机化合物中的1H核都高。( ) 15．羟基的化学位移随氢键的强度变化而移动，氢键越强，δ值就越小。( ) 答案 (一)判断题 1．√2．×3．×4．×5．√6．×7．√8．×9．√l0．√11．√l2．√

l3．√l4．×l5．× (二)选择题(单项选择) 1．氢谱主要通过信号的特征提供分子结构的信息，以下选项中不是信号特征的是( )。 A．峰的位置；B．峰的裂分；C．峰高；D．积分线高度。 2．以下关于“核自旋弛豫”的表述中，错误的是( )。 A．没有弛豫，就不会产生核磁共振； B．谱线宽度与弛豫时间成反比； C．通过弛豫，维持高能态核的微弱多数；D．弛豫分为纵向弛豫和横向弛豫两种。 3．具有以下自旋量子数的原子核中，目前研究最多用途最广的是( )。 A．I=1／2；B．I=0；C．I=1； D．I＞1。 4．下列化合物中的质子，化学位移最小的是( )。 A．CH3Br；B．CH4；C．CH3I；D．CH3F。 5．进行已知成分的有机混合物的定量分析，宜采用( )。 A．极谱法；B．色谱法；C．红外光谱法；D．核磁共振法。 6．CH3CH2COOH在核磁共振波谱图上有几组峰?最低场信号有几个氢?( ) A．3(1H)； B．6(1H)；C．3(3H)；D．6(2H)。 7．下面化合物中在核磁共振谱中出现单峰的是( 九 A．CH3CH2C1；B．CH3CH20H；C．CH3CH3；D．CH3CH(CH3)2。 8．下列4种化合物中，哪个标有*号的质子有最大的化学位移?( ) 9．核磁共振波谱解析分子结构的主要参数是( )。

核磁共振氢谱碳谱各种溶剂峰

show their degree of variability.Occasionally,in order to distinguish between peaks whose assignment was ambiguous,a further1-2μL of a specific substrate were added and the spectra run again. Table1.1H NMR Data proton mult CDCl3(CD3)2CO(CD3)2SO C6D6CD3CN CD3OD D2O solvent residual peak7.26 2.05 2.507.16 1.94 3.31 4.79 H2O s 1.56 2.84a 3.33a0.40 2.13 4.87 acetic acid CH3s 2.10 1.96 1.91 1.55 1.96 1.99 2.08 acetone CH3s 2.17 2.09 2.09 1.55 2.08 2.15 2.22 acetonitrile CH3s 2.10 2.05 2.07 1.55 1.96 2.03 2.06 benzene CH s7.367.367.377.157.377.33 tert-butyl alcohol CH3s 1.28 1.18 1.11 1.05 1.16 1.40 1.24 OH c s 4.19 1.55 2.18 tert-butyl methyl ether CCH3s 1.19 1.13 1.11 1.07 1.14 1.15 1.21 OCH3s 3.22 3.13 3.08 3.04 3.13 3.20 3.22 BHT b ArH s 6.98 6.96 6.877.05 6.97 6.92 OH c s 5.01 6.65 4.79 5.20 ArCH3s 2.27 2.22 2.18 2.24 2.22 2.21 ArC(CH3)3s 1.43 1.41 1.36 1.38 1.39 1.40 chloroform CH s7.268.028.32 6.157.587.90 cyclohexane CH2s 1.43 1.43 1.40 1.40 1.44 1.45 1,2-dichloroethane CH2s 3.73 3.87 3.90 2.90 3.81 3.78 dichloromethane CH2s 5.30 5.63 5.76 4.27 5.44 5.49 diethyl ether CH3t,7 1.21 1.11 1.09 1.11 1.12 1.18 1.17 CH2q,7 3.48 3.41 3.38 3.26 3.42 3.49 3.56 diglyme CH2m 3.65 3.56 3.51 3.46 3.53 3.61 3.67 CH2m 3.57 3.47 3.38 3.34 3.45 3.58 3.61 OCH3s 3.39 3.28 3.24 3.11 3.29 3.35 3.37 1,2-dimethoxyethane CH3s 3.40 3.28 3.24 3.12 3.28 3.35 3.37 CH2s 3.55 3.46 3.43 3.33 3.45 3.52 3.60 dimethylacetamide CH3CO s 2.09 1.97 1.96 1.60 1.97 2.07 2.08 NCH3s 3.02 3.00 2.94 2.57 2.96 3.31 3.06 NCH3s 2.94 2.83 2.78 2.05 2.83 2.92 2.90 dimethylformamide CH s8.027.967.957.637.927.977.92 CH3s 2.96 2.94 2.89 2.36 2.89 2.99 3.01 CH3s 2.88 2.78 2.73 1.86 2.77 2.86 2.85 dimethyl sulfoxide CH3s 2.62 2.52 2.54 1.68 2.50 2.65 2.71 dioxane CH2s 3.71 3.59 3.57 3.35 3.60 3.66 3.75 ethanol CH3t,7 1.25 1.12 1.060.96 1.12 1.19 1.17 CH2q,7d 3.72 3.57 3.44 3.34 3.54 3.60 3.65 OH s c,d 1.32 3.39 4.63 2.47 ethyl acetate CH3CO s 2.05 1.97 1.99 1.65 1.97 2.01 2.07 C H2CH3q,7 4.12 4.05 4.03 3.89 4.06 4.09 4.14 CH2C H3t,7 1.26 1.20 1.170.92 1.20 1.24 1.24 ethyl methyl ketone CH3CO s 2.14 2.07 2.07 1.58 2.06 2.12 2.19 C H2CH3q,7 2.46 2.45 2.43 1.81 2.43 2.50 3.18 CH2C H3t,7 1.060.960.910.850.96 1.01 1.26 ethylene glycol CH s e 3.76 3.28 3.34 3.41 3.51 3.59 3.65“grease”f CH3m0.860.870.920.860.88 CH2br s 1.26 1.29 1.36 1.27 1.29 n-hexane CH3t0.880.880.860.890.890.90 CH2m 1.26 1.28 1.25 1.24 1.28 1.29 HMPA g CH3d,9.5 2.65 2.59 2.53 2.40 2.57 2.64 2.61 methanol CH3s h 3.49 3.31 3.16 3.07 3.28 3.34 3.34 OH s c,h 1.09 3.12 4.01 2.16 nitromethane CH3s 4.33 4.43 4.42 2.94 4.31 4.34 4.40 n-pentane CH3t,70.880.880.860.870.890.90 CH2m 1.27 1.27 1.27 1.23 1.29 1.29 2-propanol CH3d,6 1.22 1.10 1.040.95 1.09 1.50 1.17 CH sep,6 4.04 3.90 3.78 3.67 3.87 3.92 4.02 pyridine CH(2)m8.628.588.588.538.578.538.52 CH(3)m7.297.357.39 6.667.337.447.45 CH(4)m7.687.767.79 6.987.737.857.87 silicone grease i CH3s0.070.130.290.080.10 tetrahydrofuran CH2m 1.85 1.79 1.76 1.40 1.80 1.87 1.88 CH2O m 3.76 3.63 3.60 3.57 3.64 3.71 3.74 toluene CH3s 2.36 2.32 2.30 2.11 2.33 2.32 CH(o/p)m7.177.1-7.27.187.027.1-7.37.16 CH(m)m7.257.1-7.27.257.137.1-7.37.16 triethylamine CH3t,7 1.030.960.930.960.96 1.050.99 CH2q,7 2.53 2.45 2.43 2.40 2.45 2.58 2.57 a In these solvents the intermolecular rate of exchange is slow enough that a peak due to HDO is usually also observed;it appears at 2.81and 3.30ppm in acetone and DMSO,respectively.In the former solvent,it is often seen as a1:1:1triplet,with2J H,D)1Hz. b2,6-Dimethyl-4-tert-butylphenol.c The signals from exchangeable protons were not always identified.d In some cases(see note a),the coupling interaction between the CH2and the OH protons may be observed(J)5Hz).e In CD3CN,the OH proton was seen as a multiplet atδ2.69,and extra coupling was also apparent on the methylene peak.f Long-chain,linear aliphatic hydrocarbons.Their solubility in DMSO was too low to give visible peaks.g Hexamethylphosphoramide.h In some cases(see notes a,d),the coupling interaction between the CH3and the OH protons may be observed(J)5.5Hz).i Poly(dimethylsiloxane).Its solubility in DMSO was too low to give visible peaks. Notes https://www.wendangku.net/doc/ae1276589.html,.Chem.,Vol.62,No.21,19977513

第三章核磁共振氢谱习题

核磁共振氢谱和碳谱讲解

核磁共振氢谱核磁共振---NMR 1945年美国斯坦福大学的 F. Block 和哈佛大学的 E. M. Purcell 同时发现了核磁共振现象，并因此荣获了1952年的 Nobel 物理奖。核磁共振谱可为化合物鉴定提供下列信息： 1.磁核的类型：由化学位移来判别，如在1HNMR 中，可判别甲基氢、芳氢、烯氢、醛氢等。 2.磁核的化学环境：由偶合常数和自旋－自旋裂分来判别，如在 1H-NMR 中可判定甲基是与-CH 2-相连，还是与苯环相连。 3.各类磁核的相对数量：氢谱中，通过积分面积或积分曲线来判断。 4 .核自旋弛豫时间：13CNMR 可提供 T 1，并用于结构归属指定，构象的测定，以及窥测体系的运动情况。 5 .核间相对距离：通过核的 Overhause 效应可测得。 3.1核磁共振的基本原理 3.1.1原子核的磁矩原子核是带正电荷的粒子，自旋将产生磁矩，但并非所有同位素的原子核有自旋，只有有自旋才有磁矩。具有自旋运动的原子核具有一定自旋量子数（I ），I=1/2 *n ，那1，2，3··· 1. 核电荷数和和质量数均为偶数的原子核没自旋。 2. 核电荷数为奇数或偶数，核质量数为奇数，有自旋现象。 3. 核电荷数为奇数，核质量数为偶数，I 为整数的原子核有自旋现象。对于自旋不为零的核来说，当其自旋时由于形成环电流，故而产生一个小磁场，这个小磁场可用核磁矩 μ 表示。 μ 是矢量，其大小由下式确定： πγγμ2)1(h I I p +== 式中 γ ---核的磁旋比 p---自旋角动量不同的核有不同的 γ 值，是确定同位素核的特征常数。

3.1.2自旋核在磁场中的取向和能级对于I 不为零的核来说，如果不受外来磁场的干扰，其自旋轴的取向将是任意的。当它们处于外加静磁场（磁场强度为H0）中时，根据量子力学理论，它们的自旋轴的取向不再是任意的，而只有(2I+1)种，这叫核自旋的空间量子化。每一种取向可用一个磁量子数m 表示，则m=I，I-1，I-2，…-I+1， -I。以1H为例，有两种取向：m1/2 和m-1/2 核磁矩μ和外加磁场H0 的相互作用能E由下式确定： E = -μ· H0 我们把外加磁场引起的核自旋能级的分裂称为核的赛曼效应。 3.1.3核的回旋和核磁共振当一个原子核的核磁矩处于磁场H0中，核自身有一旋转，而外加磁场又力求它取向于磁场方向，在这两种力的作用下，核会在自旋的同时绕外加磁场的方向进行回旋，这种运动称为Larmor（拉莫尔）进动。在外加磁场H0的作用下，自旋量子数为I 的核，其自旋能级分裂为(2I+1) 个，任意相邻的两能级间的能量差都等于γhH0/2π。用一个频率为ν射的射频波（电磁波）照射磁场中的自旋核时，如果电磁波的能量hν射与该能级差相等，即 E射=hν射=ΔE= hν回=γ hH0/2π ν射=ν回=γ ·H0/2π 时，低自旋能态的核即可吸收电磁波的能量而跃迁到高自旋能态，这就是核磁共振。 3.1.4核的自旋弛豫如果核平均分布在高低能态，由低能态跃迁到高能态释放能量回到低能态速度相等，无静吸收，即无核磁共振。若低能态核跃迁后，不能释放能量回到低能态，低能态核数减少，则不会有静吸收，即无NMR信号。实际上则是有自旋弛豫过程帮助回到低能态。弛豫过程分为两种类型：自旋-晶格弛豫和自旋-自旋弛豫。自旋-自旋弛豫：又称横向弛豫。一些高能态的自旋核把能量转移给同类的低能态核，同时一些低能态的核获得能量跃迁到高能态，因而各种取向的核的总数并没有改变，全体核的总能量也不改变。自旋-晶格弛豫：也叫纵向弛豫。是处于高能态的核自旋体系与其周围环境之间的能量交换过程（通常习惯于将“环境”称为“晶格”）。

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第二章核磁共振氢谱[优质文档] 第二章核磁共振氢谱 1几乎所有的有机物分子中都含有氢，而且H在自然界的丰度 231达99.98,，远远大于其它两个同位素H和H。这样，H核磁共振最早和最广泛地应用，在20世纪70年代以前，核磁共振几乎就是指核磁共振氢谱。核磁共振氢谱主要是通过测定有机物分子中氢原子的位置来推断有机物的结构的。从一张有机物的核磁共振氢谱图上，我们可得到有机物分子中氢原子的种类(根据化学位移δ值)和氢原子的数量(根据峰面积)。即核磁共振氢谱图上有多少个峰，就表明有机分子中有多少种类的氢，各个峰的面积积分比表示各种氢原子的数目的比例。图2.2是1-苯基-2,2-二甲基丙烷的核磁共振氢谱图。图中横坐标为化学位移,图上有三个峰，则表明该有机物分子中的氢有三种类型:峰面积的积分比为 9:5:2，表明该化合物的三种不同氢的数目分别是9、5和2;化学位移δ 7.2处的峰表示苯环上5个相同的氢，δ2.5处的峰表示亚甲基上的2个相同氢，而δ0.9处的峰则表示三个甲基上的9个相同的氢。这样，能够判断出有机物分子中氢的种类和数目就可以非常容易地推断出有机物的分子结构。

图2.2 1-苯基-2,2-二甲基丙烷的核磁共振氢谱 2.1 化学位移化学位移是核磁共振最重要参数之一.前面我们已经讨论了影响化学位移的因素.这里不再讨论.根据上述各种影响氢核化学位移的因素和多年核磁共振测定有机物结构的经验，同样总结出了不同有机基团氢核的化学位移δ值。根据δ值，可以进行相应有机基团的推断，常见的一些有机基团的氢核的化学位移总结于表2.1中。表2.1 常见有机基团的氢核化学位移氢核类型示例化学位移δppm H环丙烷 0.2 H 伯烷 RCH 0.9 3 仲烷 RCH 1.3 22 叔烷 RCH 1.5 3 烯丙基取代 C,C,CH 1.7 3 碘取代 I,CH 2.0,4.0 3 酯基取代 HC,COOR 2.0,2.2 3 羧基取代 HC,COOH 2.0,2.6 3 酰基取代 HC,COR 2.0,2.7 3

第二章核磁共振氢谱

第二章核磁共振氢谱几乎所有的有机物分子中都含有氢，而且1H在自然界的丰度达99.98％，远远大于其它两个同位素2H和3H。这样，1H核磁共振最早和最广泛地应用，在20世纪70年代以前，核磁共振几乎就是指核磁共振氢谱。核磁共振氢谱主要是通过测定有机物分子中氢原子的位置来推断有机物的结构的。从一张有机物的核磁共振氢谱图上，我们可得到有机物分子中氢原子的种类（根据化学位移δ值）和氢原子的数量（根据峰面积）。即核磁共振氢谱图上有多少个峰，就表明有机分子中有多少种类的氢，各个峰的面积积分比表示各种氢原子的数目的比例。图2.2是1-苯基-2,2-二甲基丙烷的核磁共振氢谱图。图中横坐标为化学位移,图上有三个峰，则表明该有机物分子中的氢有三种类型：峰面积的积分比为9：5：2，表明该化合物的三种不同氢的数

目分别是9、5和2；化学位移δ 7.2处的峰表示苯环上5个相同的氢，δ2.5处的峰表示亚甲基上的2个相同氢，而δ0.9处的峰则表示三个甲基上的9个相同的氢。这样，能够判断出有机物分子中氢的种类和数目就可以非常容易地推断出有机物的分子结构。图2.2 1-苯基-2,2-二甲基丙烷的核磁共振氢谱 2.1 化学位移化学位移是核磁共振最重要参数之一.前面我们已经讨论了影响化学位移的因素.这里不再讨论.根据上述各种影响氢核化学位移的因素和多年核磁共振测定有机物结构的经验，同样总结出了不同有机基团氢核的化学位移δ值。根据δ值，可以进行相应有机基团的推断，常见的一些有机基团的氢核的化学位移总结于表2.1中。

表2.1 常见有机基团的氢核化学位移氢核类型示例化学位移δppm 0.2 环丙烷H H 伯烷RCH30.9 仲烷R2CH2 1.3 叔烷R3CH 1.5 烯丙基取代C＝C－CH3 1.7 碘取代I－CH3 2.0－4.0 酯基取代H3C－COOR 2.0－2.2 羧基取代H3C－COOH 2.0－2.6 酰基取代H3C－COR 2.0－2.7 炔C≡C－H 2.0－3.0 苯基取代CH3 2.2－3.0 醚基取代R－O－CH3 3.3－4.0 溴取代CH3Br 2.5－4.0 氯取代CH3Cl 3.0－4.0 羟基取代CH3OH 4.0－4.3 氟取代CH3F 4.0－4.5 酰氧基取代RCOO－CH3 3.7－4.1 胺RNH2 1.0－5.0 醇ROH 1.0－5.5 烯C＝C－H 4.6－5.9

核磁共振氢谱解析方法

2、3核磁共振氢谱解析方法 1、核磁共振氢谱谱图得解析方法 a、检查整个氢谱谱图得外形、信号对称性、分辨率、噪声、被测样品得信号等。 b、应注意所使用溶剂得信号、旋转边带、C卫星峰、杂质峰等。 c、确定TMS得位置,若有偏移应对全部信号进行校正。 d、根据分子式计算不饱与度u。 e、从积分曲线计算质子数。 f、解析单峰。对照附图I就是否有－CH 3-O-、CHCOCH 3 N=、CH 3 C、RCOCH 2 Cl、 RO-CH 2 -Cl等基团。 g、确定有无芳香族化合物。如果在6、5-8、5范围内有信号,则表示有芳香族质子存在。如出现AA`BB`得谱形说明有芳香邻位或对位二取代。 h、解析多重峰。按照一级谱得规律,根据各峰之间得相系关系,确定有何种基团。如果峰得强度太小,可把局部峰进行放大测试,增大各峰得强度。 i、把图谱中所有吸收峰得化学位移值与附图I相对照,确定就是何官能团, 并预测质子得化学环境。 j、用重水交换确定有无活泼氢。 k、连接各基团,推出结构式,并用此结构式对照该谱图就是否合理。再对照已知化合物得标准谱图。 2、核磁共振氢谱谱图解析举例例1:已知某化合物分子式为C 3H 7 NO 2 。测定氢谱谱图如下所示,推定其结构。

解析计算不饱与度u=1,可能存在双键,1、50与1、59ppm有小峰,峰高不大于1个质子,故为杂质峰。经图谱可见有三种质子,总积分值扣除杂质峰按7个质子分配。从低场向高场各峰群得积分强度为2:2:3,可能有－CH 2－、－CH 2 －、－CH 3 －基团。各裂分峰得裂距(J),低场三重峰为7Hz, 高场三重峰为8Hz,所以这两个三峰没有偶合关系,但它们与中间六重峰有相互作用。这六重峰得质子为2个,所以使两边信号各裂分为三重峰。则该化合物具有CH 3－CH 2 －CH 2 －结构单元。参考所给定得分子式应为CH 3 －CH 2－CH 2 －NO 2 ,即1－硝基丙烷。例2:已知某化合物分子式为C 7H 16 O 3 ,其氢谱谱图如下图所示,试求其结构。

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核磁共振氢谱 解析图谱的步骤

核磁共振氢谱解析方法

第三章 核磁共振氢谱习题

核磁共振氢谱解析方法

核磁共振氢谱解析图谱的步骤

核磁共振氢谱(1H-NMR)

第三章_核磁共振波谱法习题集及答案

核磁共振氢谱解析方法

核磁共振氢谱专项练习及答案

核磁共振氢谱碳谱各种溶剂峰

第三章 核磁共振氢谱 习题

核磁共振氢谱和碳谱讲解

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核磁共振氢谱解析方法

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核磁共振氢谱解析图谱的步骤

第三章核磁共振氢谱习题

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