核磁共振与化学位移
核磁化学位移影响因素
核磁化学位移影响因素
1. 分子结构：分子的几何结构、轨道能量以及化学键等对核磁共振的化学位移有直接影响。
2. 电子云密度：周围电子云的密度和形状对核磁共振的化学位移也有影响，因为电子云对原子核的磁场产生局部屏蔽和脱屏蔽效应，从而改变了相应的磁场强度。
3. 分子环境：分子内或外的溶剂分子、配体分子、表面催化剂等都会对化学物质的化学位移产生影响。
4. 磁场强度：核磁共振技术中磁场强度会对化学位移产生影响，强磁场中化学位移会更大。
5. 小分子的挠曲和旋转：对于一些小分子，分子的挠曲和旋转会导致某些原子或分子团体的化学位移发生变化。
6. 离子态/氢键形成：当反应物发生离子态或氢键形成时，化
学位移也会发生变化。
7. 分子运动：温度、压力等条件的改变也会对分子的运动造成影响，从而对化学位移产生影响。
核磁共振与化学位移
H CC
~0.9 H3C C
15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 化学位移 δ(ppm)
2020/7/17
精品课件
2020/7/17
内容选择：
• 第一节 核磁共振基本原理
principle of nuclear magnetic resonance
• 第二节 核磁共振与化学位移
-O-H，
-C-
H，
2020/7/17
精品课件
大 小
电负性对化学位移的影响
3.5
3.0
2.5
OC3H NC3H CC3H
3.42-4.02 2.12-3.10 0.77-1.88
F C 3H CC l3H BC r3H IC 3H
4 .2 6 3 .0 5 2 .6 8 2 .6 0
碳杂化轨道电负性：SP>SP2>SP3
O H 3C C H
2020/7/17
δ 3 .5 5
OH H
精品课件
δ 2 .3 1
O H C CH 3
δ 3 .7 5
HO H
空间效应
去屏蔽效应
δ
1.H10Cδ
2.40 δ 4.68
HbHa OH
δ 0.88HCδ3.55 δHbHO3.92
Ha
(A)
Ha=4.68ppm
Hb=2.40ppm
价电子产生诱导 磁场，质子位于其磁力 线上，与外磁场方向一 致，去屏蔽。
2020/7/17
精品课件
影响化学位移的因素3
价电子产生诱 导磁场，质子位于其磁 力线上，与外磁场方向 一致，去屏蔽。
2020/7/17
NMR-核磁共振(含化学位移概念)
NMRNMR（Nuclear Magnetic Resonance）为核磁共振。
是磁矩不为零的原子核，在外磁场作用下自旋能级发生蔡曼分裂，共振吸收某一定频率的射频辐射的物理过程。
核磁共振波谱学是光谱学的一个分支，其共振频率在射频波段，相应的跃迁是核自旋在核蔡曼能级上的跃迁。
国内叫NMR，国外叫MR，因为国外比较避讳Nuclear这个单词。
目录基本原理核磁共振应用核磁共振发展动向二维核磁共振波谱的基本原理划分区域基本原理自旋量子数I不为零的核与外磁场 H0相互作用，使核能级发生2I+1重分裂，此为蔡曼分裂。
核磁共振是1946年由美国斯坦福大学布洛赫(F.Block)和哈佛大学珀赛尔(E.M.Purcell)各自独立发现的，两人因此获得1952年诺贝尔物理学奖。
50多年来，核磁共振已形成为一门有完整理论的新学科。
核磁共振应用核磁共振适合于液体、固体。
如今的高分辨技术，还将核磁用于了半固体及微量样品的研究。
核磁谱图已经从过去的一维谱图（1D）发展到如今的二维（2D）、三维（3D）甚至四维（4D）谱图，陈旧的实验方法被放弃，新的实验方法迅速发展，它们将分子结构和分子间的关系表现得更加清晰。
在世界的许多大学、研究机构和企业集团，都可以听到核磁共振这个名词，包括我们在日常生活中熟悉的大集团。
而且它在化工、石油、橡胶、建材、食品、冶金、地质、国防、环保、纺织及其它工业部门用途日益广泛。
在中国，其应用主要在基础研究方面，企业和商业应用普及率不高，主要原因是产品开发不够、使用成本较高。
但在石油化工、医疗诊断方法应用较多。
核磁共振发展动向20世纪后半叶，NMR技术和仪器发展十分快速，从永磁到超导，从60MHz到800MHz的NMR谱仪磁体的磁场差不多每五年提高一点五倍，这是被NMR在有机结构分析和医疗诊断上特有功能所促进的。
现在有机化学研究中NMR已经成为分析常规测试手段，同样，在医疗上MRI（核磁共振成像仪器）亦成为某些疾病的诊断手段。
核磁共振与化学位移
与质子相连元素的电负性 越强，吸电子作用越强，价 电子偏离质子，屏蔽作用减 弱，信号峰在低场出现。
-CH3 ， =1.6~2.0，高场；
-CH2I， =3.0 ~ 3.5,
-O-H，
-C-H，
大
小
低场
高场
13:53:50
电负性对化学位移的影响
3.5
3.0
O CH3 N CH3
O CH3 N CH3
C C CH3 O C CH3
CH3
H=3.2~4.0ppm H=2.2~3.2ppm H=1.8ppm H=2.1ppm H=2~3ppm
13:53:50
各类有机化合物的化学位移 ②烯烃
端烯质子：H=4.8~5.0ppm 内烯质子：H=5.1~5.7ppm 与烯基，芳基共轭：H=4~7ppm
③芳香烃
芳烃质子：H=6.5~8.0ppm 供电子基团取代-OR，-NR2 时：H=6.5~7.0ppm 吸电子基团取代-COCH3，-CN，-NO2 时：H=7.2~8.0ppm
13:53:50
各类有机化合物的化学位移
-COOH：H=10~13ppm
-OH： （醇）H=1.0~0ppm （酚）H=4~12ppm
13:53:50
影响化学位移的因素4
苯环上的6个电子产生较 强的诱导磁场，质子位于其磁 力线上，与外磁场方向一致， 去屏蔽。
13:53:50
2.氢键效应
形成氢键后1H核屏蔽作用减少，氢键属于去屏蔽效应。
H
H3CH2C O H O CH2CH3 5.72ppm CCl4 3.7ppm
OH OH
H OO
~0.9 H3C C
15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 化学位移 δ(ppm)
常见的核磁共振氢谱(化学位移)
常见的核磁共振氢谱(化学位移)1. 烷烃 (Alkanes)烷烃中的氢原子通常出现在0.81.3 ppm 的区域。
具体位置取决于烷烃的分支程度和相邻基团的影响。
例如，甲基（CH3）通常在0.9 ppm 左右，而乙基（CH2）则在1.21.4 ppm。
2. 烯烃 (Alkenes)烯烃中的氢原子由于双键的存在，其化学位移通常在 5.06.5 ppm。
双键的位置和相邻基团也会影响具体的化学位移值。
例如，乙烯基（CH=CH2）的氢原子通常在5.05.5 ppm。
3. 芳香烃 (Arenes)芳香烃中的氢原子由于芳香环的存在，其化学位移通常在7.08.5 ppm。
苯环上的氢原子根据其取代基的位置和类型，化学位移会有所不同。
例如，苯环上的甲基（CH3）通常在2.2 ppm 左右，而苯环上的氢原子则在7.27.6 ppm。
4. 醇 (Alcohols)醇中的氢原子由于羟基（OH）的存在，其化学位移通常在1.05.0 ppm。
具体位置取决于羟基与相邻基团的影响。
例如，伯醇（CH2OH）的氢原子通常在3.54.5 ppm，而仲醇（CHOH）则在4.04.5 ppm。
5. 醚 (Ethers)醚中的氢原子由于氧原子的影响，其化学位移通常在 3.04.5 ppm。
具体位置取决于醚键与相邻基团的影响。
例如，甲基醚（OCH3）的氢原子通常在3.23.5 ppm，而乙基醚（OCH2CH3）则在3.54.0 ppm。
6. 酮 (Ketones)ppm。
具体位置取决于羰基与相邻基团的影响。
例如，甲基酮（COCH3）的氢原子通常在2.02.2 ppm，而乙基酮（COCH2CH3）则在2.22.5 ppm。
7. 醛 (Aldehydes)醛中的氢原子由于羰基（C=O）的存在，其化学位移通常在9.010.0 ppm。
具体位置取决于羰基与相邻基团的影响。
例如，甲醛（CHO）的氢原子通常在9.510.0 ppm，而乙醛（CH2CHO）则在9.510.0 ppm。
核磁共振碳谱和氢谱中 化学位移产生的原因
核磁共振（NMR）技术是一种应用广泛的谱学技术，常用于分析有机物和生物分子的结构和性质。
在核磁共振谱中，化学位移是一个重要的参数，它与化合物中原子核周围的电子环境有关。
化学位移在碳谱和氢谱中都是十分常见的，在本文中，我们将探讨化学位移在核磁共振碳谱和氢谱中产生的原因。
1. 基本概念在核磁共振谱中，化学位移是指核磁共振信号的频率与参考物质（通常是三氯化甲烷或二甲基硅烷）信号频率之差。
化学位移通常用ppm （parts per million）表示，它是一个相对值，可以用来比较不同化合物中原子核的化学环境差异。
2. 碳谱中化学位移的影响因素碳谱中的化学位移受到多种因素的影响，其中主要包括化学环境、电子效应和磁场效应。
- 化学环境：不同化学环境下的碳原子核受到不同的化学位移影响。
芳香环上的碳原子与脂肪链上的碳原子所受的化学环境不同，因此它们的化学位移也会有所差异。
- 电子效应：分子中的电子密度分布会影响到周围原子核的化学位移。
含有电子丰富基团的碳原子通常会表现出较低的化学位移，而含有电子贫瘠基团的碳原子则会表现出较高的化学位移。
- 磁场效应：外加磁场对原子核周围的电子运动轨迹会产生影响，从而影响原子核的化学位移。
这种效应在核磁共振谱分析中是不可忽视的。
3. 氢谱中化学位移的影响因素类似于碳谱，氢谱中的化学位移也受到化学环境、电子效应和磁场效应的影响。
- 化学环境：不同化学环境下的氢原子核受到不同的化学位移影响。
α-位置上的氢原子与β-位置上的氢原子所受的化学环境不同，因此它们的化学位移也会有所差异。
- 电子效应：分子中的电子密度分布会影响到周围原子核的化学位移。
对甲苯中的甲基氢和对位氢受到的电子效应不同，因此它们的化学位移也会有所差异。
- 磁场效应：外加磁场对原子核周围的电子运动轨迹会产生影响，从而影响原子核的化学位移。
这种效应在氢谱分析中同样需要考虑。
4. 结语化学位移在核磁共振碳谱和氢谱中的产生是一个复杂而又精密的过程，受到多种因素的影响。
有机化学中的核磁共振理论
有机化学中的核磁共振理论有机化学是研究碳氢化合物（有机化合物）的科学。
其中，核磁共振（NMR）是分析有机分子结构和化学键的常用方法之一。
本文将为读者详细介绍有机化学中的核磁共振理论。
一、核磁共振现象核磁共振是20世纪40年代初期发现的现象。
当分子的原子核被置于强磁场下时，它们会呈现不同频率的共振吸收现象。
核磁共振现象来源于原子核带有的自旋角动量。
原子核自旋产生一个磁矩，它会随着外加磁场的强度方向进行调整。
一般来说，不同类型的原子核（如氢、碳等）具有不同的自旋角动量和磁矩大小，因此它们会呈现不同的共振吸收频率。
二、核磁共振谱当我们将样品置于强磁场下，并通过向样品中加入一定频率的电磁波来引起共振吸收现象，所有核对该频率会发生吸收，我们便会得到一个核磁共振谱。
核磁共振谱可显示出样品中各种核的相对数量，以及它们所在的结构上的化学环境。
三、化学位移核磁共振谱上的化学位移（chemical shift）是一个重要的参数。
化学位移是指分子内的不同核吸收电磁波频率的差异。
化学位移本质上是由于样品中的不同核处于不同的磁场环境中引起的。
不同的磁场环境可能来自于分子中毗邻的原子，对应键的性质，或者分子的化学环境。
因此，化学位移可以告诉我们关于分子结构和化学键的信息。
四、耦合常数在核磁共振谱中，同一分子中的相邻核之间可能存在耦合常数（coupling constant）。
耦合常数定义为相邻核之间的距离和化学键的性质引起的共振吸收频率差异。
通过分析耦合常数，我们可以推断出相邻核之间的分子肢解模式以及它们之间键的类型。
此外，耦合常数还可以用于确定分子的立体化学信息。
五、磁等效性磁等效性（magnetic equivalence）是指分子中所有的核（如氢、碳等）被分类为同一种类别的情况。
当两个核处于相同的磁场环境中时，它们会呈现相同的化学位移和吸收峰。
磁等效性可以帮助我们简化核磁共振谱的分析过程。
六、总结核磁共振是有机化学中主要的谱学方法之一。
nmr的横坐标化学位移
核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance，NMR）中的横坐标通常是化学位移（Chemical Shift）。
化学位移是描述核磁共振谱中峰值位置的参数，用来表示化学物质中核磁共振信号与参比物质信号之间的相对偏移程度。
化学位移的值通常以δ（delta）表示，并以部分百万（ppm）为单位。
具体说，化学位移的计算公式如下：
δ= (v - v_ref) / v_ref
其中，δ为化学位移，v为待测样品的共振频率，v_ref为参比物质的共振频率。
参比物质通常是一种具有明确化学位移的标准物质，其共振频率在不同实验条件下相对稳定。
化学位移的数值与多种因素相关，包括分子环境、化学键类型、电子密度等。
不同的化学官能团和原子类型通常具有特定范围的化学位移值，这使得化学位移成为NMR谱图解析中的重要信息。
需要注意的是，化学位移的数值对比仅在相同实验条件下具有意义，因此在NMR实验和数据解读中，通常需要参照相同仪器、溶剂和实验条件下的谱图或文献数据进行分析和比
对。
核磁共振化学位移
HO
O CH3
7.85ppm 7.48ppm 7.54ppm
7.26ppm
6.84ppm 7.18ppm 6.90ppm
苯甲醚
苯甲醛
溴甲烷
溴乙烷
1-溴丙烷
H 7.27
7.78
Ha
A
H
OH
C=O
H 6.73
H 7.81
OCH3 Hb
6.70
8.58
Ha1 O
COCH3
OCH3 B
Hb 8.08 Ha2 C 7.94
Cl CH2 H Cl2 CH H Cl3 C H
3.05 5.30 7.27
基团距离越远，受到的影响越小
CH3 CH2 CH2 Br
1.25 1.69 3.30
CH3F CH3OH CH3Cl CH3Br CH3I CH3-H
/ppm 4.26
3.40
3.05
2.68
2.16
0.23
cba
正屏蔽：
由于结构上的变化或介质的影响使氢核外
电子云密度增加，或者感应磁场的方向与外磁
场相反，则使谱线向高磁场方向移动（右移）， 值减小，亦叫抗磁性位移。
去屏蔽：
由于结构上的变化或介质的影响使氢核外
电子云密度减少，或者感应磁场的方向与外磁
场相同，则使谱线向低磁场方向移动（左移）， 值增加，亦称顺磁性位移。
优点：
12个氢处于完全相同的化学环境，只有一个 峰，
电负性 Si C， 屏蔽作用很高，一般质子的 吸收峰都出现在它的左边-----低场，
沸点低，27oC，易挥发，能与许多有机溶剂 相溶。
标准：四甲基硅（TMS），δ=0
TMS的化学位移最大，但规定 TMS=0，
核磁常见基团化学位移
核磁常见基团化学位移
核磁共振（NMR）是一种常用的分析化学方法，可以用于识别化合物的结构和构象。
在核磁共振过程中，化学位移是一个重要的参数，它描述了各个核子相对于一定参考标准的NMR信号位置。
常见的基团化学位移如下：
1. 烷基和芳香基：烷基（CH3）的化学位移一般在0.8-1.2 ppm之间，而芳香基（Ar-H）的化学位移一般在6.5-8.5 ppm之间。
烷基和芳香基结合时，烷基的化学位移会被推至较高的数值。
2. 烯烃和炔烃：烯烃（C=C）和炔烃（C≡C）的化学位移一般在4.5-7.5 ppm 之间。
3. 羟基和氨基：羟基（OH）和氨基（NH2）的化学位移一般在1-5 ppm之间。
当它们结合在芳香杂环上时，它们的化学位移会产生较大的变化。
4. 卡宾：卡宾（C≡N）的化学位移一般在200-250 ppm之间，这是因为它的负电性较高。
5. 羰基和氰基：羰基（C=O）的化学位移在160-190 ppm之间，而氰基（C≡N）的化学位移在100-140 ppm之间。
羰基的化学位移还会受到其它官能团、
分子结构和化学环境的影响。
这些常见的基团化学位移可以帮助我们识别分子结构和化学功能团。
在实际应用中，根据不同的基团化学位移范围可以进行快速的计算和分析。
简述影响核磁共振化学位移的因素以及核磁共振波谱法在现实中的应用。
影响核磁共振化学位移的因素以及核磁共振波谱法在现实中的应用核磁共振（NMR）是一种重要的分析技术，广泛应用于化学、生物化学、材料科学等领域。
在核磁共振波谱法中，化学位移是一个重要的参数，它反映了原子核周围电子环境的性质。
本文将详细解释影响核磁共振化学位移的因素，并介绍核磁共振波谱法在现实中的应用。
一、影响核磁共振化学位移的因素：1.电子环境：核磁共振化学位移受到原子核周围电子环境的影响。
电子环境的变化可以通过局部磁场的变化来表征，从而导致化学位移的改变。
2.化学键类型：不同类型的化学键对核磁共振化学位移有不同的影响。
例如，芳香环中的氢原子通常具有较低的化学位移值，而饱和脂肪烃中的氢原子则具有较高的化学位移值。
3.电子密度：原子核周围的电子密度越高，其所感受到的局部磁场也越强，导致化学位移值偏向低场。
4.电荷分布：原子核周围的电荷分布对化学位移也有影响。
正电荷越强，其所感受到的局部磁场也越强，导致化学位移值偏向高场。
5.分子结构和环境：分子结构和环境的变化会导致化学位移的改变。
例如，溶剂效应、氢键形成、分子构型的变化等都会对化学位移产生影响。
二、核磁共振波谱法在现实中的应用：1.化学结构鉴定：核磁共振波谱法是一种常用的化学结构鉴定技术。
通过分析样品的核磁共振谱图，可以确定化合物的分子结构、官能团和它们之间的关系。
2.反应动力学研究：核磁共振波谱法可以用于研究化学反应的动力学过程。
通过跟踪反应物或产物的化学位移随时间的变化，可以得到反应速率、活化能等重要参数。
3.化学平衡研究：核磁共振波谱法可用于分析化学平衡系统。
通过测量不同反应物或产物的化学位移，可以确定平衡体系中各组分的相对浓度。
4.药物研发和药代动力学：核磁共振波谱法在药物研发和药代动力学方面有广泛应用。
它可以用于确定药物的结构、鉴定代谢产物，并研究药物在体内的代谢过程。
5.无机化学研究：核磁共振波谱法在无机化学研究中也有重要应用。
它可以用于分析金属配合物的结构、配位方式以及配位键的性质。
核磁共振氢谱之化学位移
核磁共振氢谱之化学位移
当外界给予的能量恰为E时，原子核则可吸收该能量，从低能级运动方式跃迁到高能级运动方式，即发生核磁共振。
氢谱在核磁共振内有一个峰值，其出现化学位移是因为连接的官能团的影响，极性官能团与非极性官能团对氢谱的影响是一向左移,一向右移。
在有机化学书上，常见的吸电子基团（吸电子诱导效应用-I表示）NO2>CN>F>Cl>Br>I>C三C>OCH3>OH>C6H5>C=C>H羟基的吸电子效应比苯环稍大。
化学位移值是对某个原子的周围的化学环境的专一性的表示，化学环境不同，化学位移值就不同，通过数值，可以知道其周围的原子或者基团有哪些，推测其结构。
核磁共振氢谱中，甲基的和乙基的基本化学位移值分别为多少，咖啡因属于甲基黄嘌呤的生物碱.它的化学式是C8H10N4O2.分子量,194.19.它的化学名是1,3,7-三甲基黄嘌呤或3,7-二氢-
1,3,7-三甲基-1H-嘌呤。
核磁共振与化学位移汇总
2. 化学位移的表示方法
(1)位移的标准 没有完全裸露的氢核，没
有绝对的标准。
相对标准：四甲基硅烷 Si(CH3)4 （TMS）（内标）
位移常数 TMS=0
(2) 为什么用TMS作为基准? a. 12个氢处于完全相同的化学环境，只产生一个尖峰； b.屏蔽强烈，位移最大。与有机化合物中的质子峰不重迭； c.化学惰性；易溶于有机溶剂；沸点低，易回收。
03:25:28
二、影响化学位移的因素
factors influenced chemical shift
1．电负性--去屏蔽效应
与质子相连元素的电负性 越强，吸电子作用越强，价 电子偏离质子，屏蔽作用减 弱，信号峰在低场出现。
-CH3 ， =1.6~2.0，高场；
-CH2I， =3.0 ~ 3.5,
03:25:28
化学位移：
chemical shift
0 = [ / (2 ) ]（1- ）H0
由于屏蔽作用的存在，氢核产生 共振需要更大的外磁场强度（相对 于裸露的氢核），来抵消屏蔽影响。
在有机化合物中，各 种氢核 周围的电子云密度 不同（结构中不同位置） 共振频率有差异，即引起 共振吸收峰的位移，这种 现象称为化学位移。
O
H
C OH C O
O ~2.1
H3C C
~3.0
~1.8
H 3C N H3C C C
~3.7 H H3C O
H CC
~0.9 H3C C
15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 化学位移 δ(ppm)
第十一章 核磁共振波谱
分析法
nuclear magnetic resonance spectroscopy
核磁共振氢谱的基本特点
核磁共振氢谱的基本特点
核磁共振氢谱(1H NMR)是一种通过检测有机化合物分子中氢原子在磁场中的核磁共振现象来分析化合物结构的技术。
以下是核磁共振氢谱的基本特点：
1. 氢原子具有高磁矩：氢原子是所有元素中磁矩最高的，因此对磁场有强烈的响应，适合用于核磁共振分析。
2. 化学位移：核磁共振氢谱中，氢原子的化学环境不同会导致其对应的共振频率发生偏移，这种偏移称为化学位移。
化学位移是核磁共振氢谱中最重要的特征之一，可以用来推测化合物的结构和鉴定化合物。
3. 自旋-自旋耦合：核磁共振氢谱中，相邻的氢原子之间会产生自旋-自旋耦合(spin-spin coupling)。
这种耦合会导致信号的分裂和多重峰，可以提供分子结构的信息。
4. 峰的强度：核磁共振氢谱中，每个氢原子对应的峰的强度反映了该氢原子在分子中的数量和所处化学环境。
峰的强度可以用于定性和定量分析。
5. 分辨率：核磁共振氢谱的分辨率受到多种因素的影响，如磁场强度、射频脉冲的质量、化合物的结构和温度等。
高分辨率的核磁共振氢谱可以提供更详细的分子结构信息。
这些特点使得核磁共振氢谱成为一种强有力的分析工具，广泛应用于有机化学、生物化学、药物化学等领域。
核磁共振氢谱化学位移表
核磁共振氢谱化学位移表
核磁共振氢谱化学位移表是一种用于确定有机分子结构的有效工具。
它是根据核磁共振（NMR）信号的频率和强度来确定有机分子中氢原子的化学位移的。
核磁共振氢谱化学位移表的基本原理是，每种类型的氢原子都有不同的化学位移，这些位移可
以通过NMR信号的频率和强度来确定。
根据这些位移，可以确定有机分子中氢原子的位置，从
而确定有机分子的结构。
核磁共振氢谱化学位移表的结构是由一系列的氢原子位移值组成的，这些位移值可以用来确定
有机分子中氢原子的位置。
核磁共振氢谱化学位移表中的氢原子位移值可以分为三类：α位移，β位移和γ位移。
α位移是指氢原子与其他原子之间的相对位移，β位移是指氢原子
与其他原子之间的绝对位移，而γ位移是指氢原子与其他原子之间的相对位移。
核磁共振氢谱化学位移表的应用非常广泛，它可以用来确定有机分子的结构，从而更好地了解
有机分子的性质。
此外，核磁共振氢谱化学位移表还可以用来确定有机分子中氢原子的位置，
从而更好地了解有机分子的结构。
总之，核磁共振氢谱化学位移表是一种有效的工具，可以用来确定有机分子的结构，从而更好
地了解有机分子的性质。
它可以帮助科学家们更好地理解有机分子的结构，从而更好地利用有
机分子的性质。
第四章NMR与化学位移
样 —— 样品的共振频率 标 —— 标准物的共振频率 0 ——仪器振荡器的频率
98
1，2，2－三氯丙烷（CH3CCl2CH2Cl) 在60MHz、 100MHz 仪器上测得的1H-NMR谱
化合物 CH3Br CH3CH2Br CH3（ CH2）2Br CH3（CH2）3 Br
/ppm 2.68
1.65
1.04
0.9
(d)在具有共轭效应的的芳环体系中，也有同样的作用。
苯胺/ppm 苯甲醛/ppm
邻位 6. 52 7. 85
间位 7. 03 7. 48
对位 6. 64 7. 54
2.共轭效应
为标准。规定其 TMS=0.00
CH3 CH3－ Si－ CH3
CH3
四甲基硅烷作为标准物的优点： （1）12个氢处于完全相同的化学环境，只产生一个尖峰; （2）屏蔽强烈，化学位移最大。与有机化合物中的质子峰 不重迭； （3）化学惰性，与样品之间不会发生反应和分子间缔合； （4）易溶于有机溶剂，沸点低（27℃)，样品易回收；
/ppm 0.96 5.84 1.80
C6H5 - H R-CO - H
7.28 7.80-10.5
各向异性效应: 化学键产生一个小磁场并通过空间作用 影响邻近的氢核。
当化合物电子云分布不是球形对称时，就对邻近质子附加 了一个各向异性的磁场，对外磁场起着增强或减弱的作用。
增强外磁场的作用－去屏蔽效应 （－）表示， H 值增大 减弱外磁场的作用－ 屏蔽效应 （＋）表示， H 值减小
位移的表示方法
与裸露的氢核相比，TMS 的化学位移最大，但规定
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2. 化学位移的表示方法
(1)位移的标准 (1)位移的标准 没有完全裸露的氢核，没 有绝对的标准。 相对标准：四甲基硅烷 Si(CH3)4 （TMS）（内标） 位移常数 δTMS=0 (2) 为什么用 为什么用TMS作为基准 作为基准? 作为基准 a. 12个氢处于完全相同的化学环境，只产生一个尖峰； b.屏蔽强烈，位移最大。与有机化合物中的质子峰不重迭； c.化学惰性；易溶于有机溶剂；沸点低，易回收。
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4.37ppm
3.空间效应 3.空间效应
δ 1.77
O H3C C H
δ 2.31
O H C CH3
δ 3.55
H OH
δ 3.75
HO H
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空间效应
去屏蔽效应
2.40
δ 1.10 H Cδ
δ 4.68 H bH a OH
δ
0.88
δ
3.55
HC
δ
3.92
H bHO
O ~2.1 H3C C
~3.0 H 3C
H
N
~1.8 H3 C C C
~3.7 H 3C O
H C
~0.9 H 3C C
O C OH
H C O
C
15 14 13 12 11 10 9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
化学位移 δ(ppm)
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内容选择： 内容选择：
• 第一节 核磁共振基本原理
principle of nuclear magnetic resonance
③芳香烃
芳烃质子： 芳烃质子：δH=6.5~8.0ppm 供电子基团取代-OR，-NR2 时：δH=6.5~7.0ppm ， 供电子基团取代 吸电子基团取代-COCH3，-CN，-NO2 时：δH=7.2~8.0ppm 吸电子基团取代 ，
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各类有机化合物的化学位移
-COOH：δH=10~13ppm ：
δ大
低场
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δ小
高场
电负性对化学位移的影响
3.5 O CH3 3.42-4.02 3.0 N CH3 2.12-3.10 2.5 C CH3 0.77-1.88
F CH3 Cl CH3 4.26 3.05
H 3C Br 2.68
Br CH3 2.68
I CH3 2.60
CH 3(CH 2)3 Br 0.90
第二节 核磁共振与化学位移
nuclear magnetic resonance and chemical shift
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一、核磁共振与化学位移
nuclear magnetic resonance and chemical shift
1.屏蔽作用与化学位移 1.屏蔽作用与化学位移
理想化的、裸露的氢核；满足共振条件： 理想化的、裸露的氢核；满足共振条件： ν0 = γ H0 / (2π ) 产生单一的吸收峰； 产生单一的吸收峰； 实际上，氢核受周围不断运动着的电子影响。在外磁场作 用下，运动着的电子产生相对于外磁场方向的感应磁场，起 到屏蔽作用 使氢核实际受到的外磁场作用减小： 屏蔽作用，使氢核实际受到的外磁场作用减小 屏蔽作用 使氢核实际受到的外磁场作用减小： H=（1- σ ）H0 σ：屏蔽常数。 σ 越大，屏蔽效应越大。 屏蔽常数。 越大，屏蔽效应越大。 ν0 = [γ / (2π ) ]（1- σ ）H0 屏蔽的存在，共振需更强的外磁场(相对于裸露的氢核 相对于裸露的氢核)。 屏蔽的存在，共振需更强的外磁场 相对于裸露的氢核 。
• 第二节 核磁共振与化学位移
nuclear magnetic resonance and chemical shift
• 第三节 自旋偶合与自旋裂分
spin coupling and spin splitting
• 第四节 谱图解析与结构确定
• analysis of spectrograph and estimate structure of compound
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影响化学位移的因素3 影响化学位移的因素3
价电子产生诱导磁 场，质子位于其磁力线 与外磁场方向一致， 上，与外磁场方向一致， 去屏蔽。 去屏蔽。
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影响化学位移的因素4 影响化学位移的因素4
苯环上的6个π电子产生较 强的诱导磁场，质子位于其磁 力线上，与外磁场方向一致， 去屏蔽。
• 第五节
•
13C
13C核磁共振波谱
nuclear magnetic resonance
结束
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第十九章 核磁共振波谱 分析法
nuclear magnetic resonance spectroscopy
一、核磁共振与化学位移
nuclear magnetic resonance and chemical shift
二、影响化学位移的因素
factors influenced chemical shift
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二、影响化学位移的因素
factors influenced chemical shift 1．电负性--去屏蔽效应 电负性--去屏蔽效应 -与质子相连元素的电负性 越强，吸电子作用越强，价 电子偏离质子，屏蔽作用减 弱，信号峰在低场出现。 -CH3 ， δ =1.6~2.0，高场； -CH2I， δ =3.0 ~ 3.5, -O-H， -C-H，
Ha
(A)
(B)
δH =4.68ppm δH =2.40ppm δH =1.10ppm
a b c
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δH =3.92ppm δH =3.55ppm δH =0.88ppm
a b c
4.各类有机化合物的化学位移
①饱和烃
-CH3: δCH3=0.79∼1.10ppm ∼ -CH2: δCH2 =0.98∼1.54ppm ∼ -CH: δCH= δCH3 +(0.5 ∼ 0.6)ppm
碳杂化轨道电负性：SP>SP2>SP3 碳杂化轨道电负性：
H 3CH 2C Br CH 3(CH 2)2 Br 1.65 1.04
H3C Cl 3.05
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Cl H2C Cl 5.33
Cl HC Cl Cl 7..24
影响化学位移的因素-影响化学位移的因素--磁各向异性效应
价电子产生诱导磁 场，质子位于其磁力线 与外磁场方向一致， 上，与外磁场方向一致， 去屏蔽。 去屏蔽。
-OH： （醇）δH=1.0~6.0ppm ： （酚）δH=4~12ppm -NH2：（脂肪）δH=0.4~3.5ppm ：（脂肪 脂肪） 芳香） （芳香）δH=2.9~4.8ppm 酰胺） （酰胺）δH=9.0~10.2ppm -CHO：δH=9~10ppm ：
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常见结构单元化学位移范围
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ห้องสมุดไป่ตู้
化学位移： 化学位移：
chemical shift
ν0 = [γ / (2π ) ]（1- σ ）H0
由于屏蔽作用的存在，氢核产生 共振需要更大的外磁场强度（相对 于裸露的氢核），来抵消屏蔽影响。 在有机化合物中，各 种氢核 周围的电子云密度 不同（结构中不同位置） 共振频率有差异，即引起 共振吸收峰的位移，这种 现象称为化学位移 化学位移。 化学位移
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位移的表示方法
与裸露的氢核相比，TMS 的化学位移最大，但规定 δTMS=0，其他种类氢核的位 移为负值，负号不加。
δ小，屏蔽强，共振需
要的磁场强度大，在高场出 现，图右侧；
δ大，屏蔽弱，共振需
要的磁场强度小，在低场出 现，图左侧；
δ = [（ ν样 - νTMS) / νTMS ] 106 (ppm)
O CH 3 N CH 3 C C CH 3 O C CH 3 CH 3
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δH=3.2~4.0ppm δH=2.2~3.2ppm δH=1.8ppm δH=2.1ppm δH=2~3ppm
各类有机化合物的化学位移 ②烯烃
端烯质子： 端烯质子：δH=4.8~5.0ppm 内烯质子： 内烯质子：δH=5.1~5.7ppm 与烯基，芳基共轭： 与烯基，芳基共轭：δH=4~7ppm
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2.氢键效应 2.氢键效应
核屏蔽作用减少， 形成氢键后1H核屏蔽作用减少，氢键属于去屏蔽效应。 核屏蔽作用减少 氢键属于去屏蔽效应。
H H 3 CH 2 C O H O CH 2 CH 3 CCl 4 5.72ppm 3.7ppm O H O H H O O CH 3 CCl 4
7.45ppm