核磁共振谱习题答案
核磁共振谱习题
选择题
1以下五种核，能用以做核磁共振实验的有（ACE ）
A: 19F g B: 12C6 C：13C6
D: 16O8 E: 1H i
2. 在100MHZ仪器中，某质子的化学位移δ=1ppm,其共振频率与TMS相差（A ）
A : 100Hz B: 100MHZ C: 1Hz
D:50Hz E: 200Hz
3. 在60MHz仪器中，某质子与TMS的共振频率相差120Hz则质子的化学位移为（E ）
A: 1.2ppm B: 12ppm C: 6ppm
D: 10ppm E: 2ppm
4. 测试NMR时，常用的参数比物质是TMS ,它具有哪些特点（ABCDE ）
A :结构对称出现单峰B:硅的电负性比碳小C: TMS质子信号比一般有机
物质子高场D:沸点低，且容易溶于有机溶剂中E:为惰性物质
5. 在磁场中质子周围电子云起屏蔽作用，以下说法正确的是（ACDE ）
A :质子周围电子云密度越大，则局部屏蔽作用越强
B:质子邻近原子电负性越大，则局部屏蔽作用越强
C :屏蔽越大，共振磁场越高
D :屏蔽越大，共振频率越高
E ：屏蔽越大，化学位移δ越小
6. 对CH s CH2OCH 2CH3分子的核磁共振谱，以下几种预测正确的是（ACD ）
A: CH 2质子周围电子云密度低于CH s质子
B ：谱线将出现四个信号C:谱上将出现两个信号
兀黄?￡
D: F- V " E: ^τ厂> ''ττ-?
7. CH3CH2Cl的NMR谱，以下几种预测正确的是（D）
A: CH 2中质子比CH s中质子共振磁场高B: CH2中质子比CH s中质子共振频率高
C: CH 2中质子比CH s中质子屏蔽常数大D : CH 2中质子比CH s中质子外围电子云密度小
E : CH 2中质子比CH s中质子化学位移δ值小
8. 下面五个化合物中，标有横线的质子的δ最小的是（A）
A : CH4
B : CH s F
C : CH S el
D : CH S Br
E : CH_s l
9. 下面五个化合物中，标有横线的质子的共振磁场H o最小者是（A）
A : RCH2OH
B : RCH2CH2OH
C : RCH2Cl
D : CHBr
E : ArCH2CH3
10. 下面五个结构单元中，标有横线质子的δ值最大的是（E）
A : CH S-C
B :
C H s-N C : CH S-O
D : C H S F
E : CH2F2
-0 ^ ^ ^
Il _
11. 预测化合物’丄的质子化学位移，以下说法正确的是（C）
A : 苯环上邻近质子离C=O近，共振在高磁场
B 苯环上邻近质子离C=O近，屏蔽常数大
C : 苯环上邻近质子离C=O近，化学位移δ大
D : 苯环上邻近质子外围电子云密度大
12.氢键对化学位移的影响，以下几种说法正确的是（BCE）
A 氢键起屏蔽作用B:氢键起去屏蔽作用C:氢键使外围电子云密度下降
D :氢键使质子的屏蔽增加E:氢键使质子的δ值增加
13. 对于羟基的化学位移，以下几种说法正确的是（ABE）
A :酚羟基的δ随溶液浓度而改变B:浓度越大δ值越大C :浓度越大，δ值越小D :邻羟基苯乙酮的羟基δ值也随溶液的浓度改变而明显改变E:邻羟基苯乙酮的
δOH与浓度无明显关系
二. 填充题
1. 在磁场H o的作用下，核能级分裂，_ H“ ；（U为核磁矩），已知…厂"：，在同一频率条件下，使氟，磷，氢发生共振，所需磁场强度最大的是：—磷_。_
2. 已知1H i的磁旋比（Y）大于13C6 ,则在同一射频条件下，使1H i和13C6发生共振的条件是JH_1发生共振所需磁场强度小于13C乞_。
3. 实现核磁共振的条件是：0 = H0 /（2二）。
4. 对于质子来说，仪器的磁场强度如为1.4092T,则激发用的射频频率为60 HZ O
5. 某化合物的NMR谱上有两个峰，δ值分别为4.0和7.8ppm,如在60MHz仪器上引两峰频率差是=228—HZ o
6. 讲行核磁共振实验时，样品要置磁场中，是因为：在外磁场中，原子核能级才会产生裂分。
7. 在核磁共振实验中，测定质子的化学位移，常用的参比物质是：—TMS O
8. 有个共振谱如图，由图分析—B质子的屏蔽常数更大。
J TXffS
9. 下面两个化合物中，带圈质子的共振磁场较大的是—A
I !
I R-C -CHM It-C-OCHi
R R
10. 有A、B、C三种质子，它们的屏蔽常数大小顺序为「’厂’，试推测其共振磁场H。的大小顺序为H A>_H B>_HC_O
11. 有A, B, C三种质子，它们的共振磁场大小顺序为—,则其化学位移δ的大小顺序为δC> δB> δA O
12. 在化合物CHX 3中随着卤素原子X的电负性增加，质子共振信号将向彳低—磁场方向移动。
13. 下面五种类型质子和五个化学位移的值，
4.26, 3.24, 2.12, 0.77和2.68ppm,请给以归属。
H3C-C, δ_0.77_ H 3C-N, δ_2.68_; H 3C-O, δ_3.24_; H 3C-F, δ_4.26_ ; H3C-Br δ_2.12_。14. 影响质子化学位移的诱导效应是通过化学键起作用，而磁各向异性效应是通过空
间关系起作用。
15. 对于二甲苯二'JL）分子中的亠种类型等性质子，在核磁共振谱上有
_2 ____ 信号。
16. 预测乙烷分子（CH 3CH 3）在NMR谱上信号数目为丄个,苯在NMR谱上信号数目
17. 预测下列化合物各有几种等性质子，在 NMR 谱上有几个信号 (CH 3)3-C-O-C(CH 3)3有
_1__种等性质子,_1—个信号。
(CH 3)2CH-O-CH-(CH 3)2有2种等性质子， 2个信号。
CW9.2］某一化学式为C,HJO 1的化舍?h ?CC ∣φ∣S?^的NMR iH?∏H 9J3所示.试推 劃與詁构?
IMS
O 60 $0 4Q $仙 ID I 0 ?
n?.n
qH t A?ECC ∣t ?≡ΦH l H SMR IH9≡
三.问答题
1、二个不同的质子H 、H b 、H C ,其屏蔽常数的大小次序为 σ b > σ a > σ C
共振时外加磁场强度的次序如何？这三种质子的化学位移次序如何? 移如何变化?
这三种质子在
σ增大化学位
2、下列每个化合物中质子 H a 和H b 哪个化学位移大？为什么?
H H Ha Hb
3、指出下列化合物属于何种自旋体系: a. CH 2Br-CH 2CI
b. CH
H
OCH 3
H
c. H o H
d.
4、异香草醛
(I )与一分子溴在HOAC ^溴化得(∏),
(H)的羟基
被甲基化，主要产物为(皿)，(皿)的 NMF 图谱如下，溴的位置在何处? H F
3CH
F
CHO
5、丙酰胺的图谱如下，说明图谱中各组峰对应分子中哪类质子
IJ I
11 Iai y 6 ? 4 3 2 1PPIBPD
6、下列一组NMR 图谱内标物皆为TMS 试推测结构
J r 9j ∣ 1
1
--- ∣* J* - P"I ∣ --- "l ∣*l*l*
10 98 T 6543 2 1 PPBO ?β Te & 4?≈J. PP? Q
7. 下图给出的是某一化合物的门控去偶（非
NOE 方式）测定的 13 CNM ffi 谱。已知
C 5H 12O,
LJ
U
「 Il 「1
J 1<∣ Il :A 1
L
-J
「 : I Il IIrl UJ
I Il Ill IlIl
o
200 F 180 ' ItiO T 14θ 1?O IOO BO eb 40 20
分子式为CwHLQ试推测其结构
8. 化合物分子式为GHNO 其碳谱和氢谱如下，试推测其结构。（溶剂为 CDC 3）
9. 苯甲醛中，环的两个质子共振在
δ7.72处，而其
他三个质子在
么？ 10.释2-碘丙烷中异丙基的分裂型式和强度。
11. 某化合物在300MHZ 谱仪上的1H NMR 谱线由下列三条谱线组成，它们的化学位移值 分别是0.3，1.5和7.3 ,在500MHZ 谱仪上它们的化学位移是多少？用频率（单位用 HZ
）
来表示其值分别是多少?
12. 判断下列化合物1H 化学位移的大小顺序，并说明理由：
CH 3Cl ，CHl ，CHBr ，CHF 。
13. 在常规13C 谱中，能见到13C-13C 的偶合吗？为什么？
14. 试说出下面化合物的常规13C NMF 谱中有几条谱线？并指出它们的大概化学位移值。
O
O
Il Zr~?
Il
COH 2CH 3C-^J;- COCH 2CH 3
15. 从DEPT 谱如何区分和确定 CH 、CH 、CH 和季碳？
16. 下图为L-薄荷醇（L-menthol ）的2D-INADEQUAT 谱及解析结果，试在 L-薄荷醇的
4
! 4
___________________________
δ 7.40处，说明为什
核磁一般氢谱和碳谱的解析步骤
核磁一般氢谱和碳谱的解析步骤 分析氢谱有如下的步骤。 (1) 区分出杂质峰、溶剂峰、旋转边带。 杂质含量较低，其峰面积较样品峰小很多，样品和杂质峰面积之间也无简单的整数比关系。据此可将杂质峰区别出来。 氘代试剂不可能100％氘代，其微量氢会有相应的峰，如CDCl3中的微量CHCl3在约7.27ppm处出峰。边带峰的区别请阅6.2.1。 (2) 计算不饱和度。 不饱和度即环加双键数。当不饱和度大于等于4时，应考虑到该化合物可能存在一个苯环（或吡啶环）。 (3) 确定谱图中各峰组所对应的氢原子数目，对氢原子进行分配。 根据积分曲线，找出各峰组之间氢原子数的简单整数比，再根据分子式中氢的数目，对各峰组的氢原子数进行分配。 (4) 对每个峰的δ、J都进行分析。 根据每个峰组氢原子数目及δ值，可对该基团进行推断，并估计其相邻基团。 对每个峰组的峰形应仔细地分析。分析时最关键之处为寻找峰组中的等间距。每一种间距相应于一个耦合关系。一般情况下，某一峰组内的间距会在另一峰组中反映出来。
通过此途径可找出邻碳氢原子的数目。 当从裂分间距计算J值时，应注意谱图是多少兆周的仪器作出的，有了仪器的工作频率才能从化学位移之差Δδ(ppm)算出Δν(Hz)。当谱图显示烷基链3J耦合裂分时，其间距（相应6－7Hz）也可以作为计算其它裂分间距所对应的赫兹数的基准。 (5) 根据对各峰组化学位移和耦合常数的分析，推出若干结构单元，最后组合为几种可能的结构式。每一可能的结构式不能和谱图有大的矛盾。 (6) 对推出的结构进行指认。 每个官能团均应在谱图上找到相应的峰组，峰组的δ值及耦合裂分（峰形和J值大小）都应该和结构式相符。如存在较大矛盾，则说明所设结构式是不合理的，应予以去除。通过指认校核所有可能的结构式，进而找出最合理的结构式。必须强调：指认是推结构的一个必不可少的环节。 如果未知物的结构稍复杂，在推导其结构时就需应用碳谱。在一般情况下，解析碳谱和解析氢谱应结合进行。从碳谱本身来说，有一套解析步骤和方法。 核磁共振碳谱的解析和氢谱有一定的差异。在碳谱中最重要的信息是化学位移δ。常规碳谱主要提供δ的信息。从常规碳谱中只能粗略的估计各类碳原子的数目。如果要得出准确的定量关系，作图时需用很短的脉冲，长的脉冲周期，并采用特定的分时去耦方式。用偏共振去耦，可以确定碳原子的级数，但化合物中碳原子数较多时，采用此法的结果不完全清楚，
第四章 二维核磁共振谱
第四章二维核磁共振谱 4．1二维核磁共振的概述 1．什么是二维谱 二维核磁共振(2D NMR)方法是有Jeener 于1971年首先提出的,是一维谱衍生出来的新实验方法.引入二维后,减少了谱线的拥挤和重叠,提高了核之间相互关系的新信息.因而增加了结构信息,有利于复杂谱图的解析.特别是应用于复杂的天然产物和生物大分子的结构鉴定,2DNMR是目前适用于研究溶液中生物大分子构象的唯一技术.一维谱的信号是一个频率的函数,记为S(ω),共振峰分别在一条频率轴上.而二维谱是两个独立频率变量的信号函数,记为S(ω1,ω2),共振峰分布在由两个频率轴组成的平面上.2D-NMR的最大特点是将化学位移,偶合常数等参数字二维平面上展开,于是在一般一维谱中重叠在一个频率轴上的信号,被分散到两个独立的频率轴构成的二维平面上.,同时检测出共振核之间的相互作用. 原则上二维谱可以用概念上不同的三种实验获得,(如图 4.1),(1).频率域实验(frequency- frequency) (2).混合时域(frequency-time)实验(3). 时域(time-time)实验.它是获得二维谱的主要方法,以两个独立的时间变量进行一系列实验,得到S(t1,t2),经过两次傅立叶变换得到二维谱S(ω1,ω2).通常所指的2D-NMR均是时间域二维实验. 图4.1 2D-NMR 三种获得方式 2．二维谱实验 二维谱实验中，为确定所需的两个独立的时间变量，要用特种技术－时间分割。即把整个时间按其物理意义分割成四个区间。（如图所示）
图4.2 一般二维谱实验 （1）预备期：预备期在时间轴上通常是一个较长的时期，使核自旋体系回复对平衡状态，在预备期末加一个或多个射频脉冲，以产生所需要的单量子或多量子相干。 （2）在t1开始时由一个脉冲或几个脉冲使体系激发，此时间系控制磁化强度运动，并根据各种不同的化学环境的不同进动频率对它们的横向磁化矢量作出标识。 （3）在此期间通过相干或极化的传递，建立检测条件。 在此期间检测作为t2函数的各种横向矢量的FID的变化。它的初始相及幅度受到t1函数的调制。 与t2轴对应的ω2（ν轴），通常是频率轴，与t1轴对应的ω1是什么，取决于在发展是何种过程。 3．二维谱的表达方式 (1)堆积图(stacked plot). 堆积图的优点是直观,具有立体感.缺点是难以确定吸收峰的频率。大峰后面可能隐藏小峰，而且耗时较长。 图4.3 堆积图等高线 (2)等高线（Contour plot） 等高线图类似于等高线地图，这种图的优点是容易获得频率定量数据，作图快。缺点是低强度的峰可能漏画。目前化学位移相关谱广泛采用等高线。 4．二维谱峰的命名 （1）交叉峰（cross peak）:出现在ω1≠ω2处，（即非对角线上）。从峰的位置关系可以判断哪些峰之间有偶合关系，从而得到哪些核之间有偶合关系，交叉峰是二维谱中最有用的部分。 （2）对角峰（Auto peak）:位于对角线（ω1＝ω2）上的峰，称为对角峰。对角峰在F1和F2轴的投影。
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.360docs.net/doc/3512442422.html,.Chem.,Vol.62,No.21,19977513
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”）。
核磁共振碳谱总结
第4章核磁共振碳谱 在C的同位素中，只有13C有自旋现象，存在核磁共振吸收，其自旋量子数I=1/2。13C NMR 的原理与1H NMR一样。由于γc= γH /4，且13C的天然丰度只有1.1%，因此13C核的测定灵敏度很低，大约是H核的1/6000，测定困难。加之H核的偶合干扰，使得13C NMR信号变得很复杂，难以测得有实用价值的图谱。知道二十世纪七十年代后期，质子去偶技术和傅里叶变换技术的发展和应用，才使13C NMR的测定变的简单易得。 4.1 核磁共振碳谱的特点 1. 灵敏度低 由于γc= γH /4，且13C的天然丰度只有1.1%，因此13C核的测定灵敏度很低，大约是H核的1/6000，测定困难。 2. 分辨能力高 氢谱的化学位移δ值很少超过10ppm，而碳谱的δ值可以超过200ppm，最高可达600ppm。这样，复杂和分子量高达400的有机物分子结构的精细变化都可以从碳谱上分辨。同时13C 自身的自旋-自旋裂分实际上不存在，虽然质子和碳核之间有偶合，但可以用质子去偶技术进行控制。 3. 能给出不连氢碳的吸收峰 有机化合物分子骨架主要由 C 原子构成，因而13C NMR 能更全面地提供有关分子骨架的信息。而1HNMR 中不能给出吸收信号的 C=O、C=C、C≡C、C≡N以及季碳等基团，在13CNMR 中都可以直接给出特征吸收峰。13CNMR 可直接观测不带氢的含碳官能团，如羰基、氰基等。 4. 不能用积分高度来计算碳的数目 13C NMR的常规谱是质子全去偶谱。对大多数碳，尤其是质子化碳，他们的信号强度都会由去偶的同时产生的NOE效应而大大增强。因此不到呢国家的碳原子的数目不能通过常规共振谱的谱线强度来确定。 5. 弛豫时间T1可作为化合物结构鉴定的波谱参数 在化合物中，处于不同环境的13C核，他们的弛豫时间数值相差较大，可以达到2~3个数量级，通过T1可以致人结构归属，窥测体系的运动情况等。 4.2 核磁共振碳谱的测定方法 4.2.1 脉冲傅里叶变换法 同核磁共振氢谱。 4.2.2 核磁共振碳谱中的几种去偶技术 13C核的天然丰度很低，分子中相邻的两个 C 原子均为13C 核的几率极低，因此可忽略13C 核之间的偶合。 13C-1H 之间偶合常数很大，高达 120～320Hz，而13C 被偶合氢按 n＋1 规律分裂为多重峰，使谱图不易解析，为提高灵敏度和简化谱图，须去掉1H 对13C 的偶合，方法有如下几种。 1. 质子带宽去偶法 又称噪声去偶，是最重要的去偶技术。在观察13C的同时，用一覆盖所有质子共振频率的射频照射质子，消除全部氢核对13C 的偶合，使每一个磁等价的13C 核成为一个信号，13CNMR呈现一系列单峰，同时由于 NOE 效应使13C 峰大为增强，信噪比提高。
核磁碳谱和氢谱的解析
碳谱、氢谱的解析 分析氢谱有如下的步骤。 (1) 区分出杂质峰、溶剂峰、旋转边带。 杂质含量较低，其峰面积较样品峰小很多，样品和杂质峰面积之间也无简单的整数比关系。据此可将杂质峰区别出来。氘代试剂不可能100％氘代，其微量氢会有相应的峰，如CDCl3中的微量CHCl3在约7.27ppm 处出峰。边带峰的区别请阅6.2.1。 (2) 计算不饱和度。 不饱和度即环加双键数。当不饱和度大于等于4时，应考虑到该化合物可能存在一个苯环（或吡啶环）。 (3) 确定谱图中各峰组所对应的氢原子数目，对氢原子进行分配。 根据积分曲线，找出各峰组之间氢原子数的简单整数比，再根据分子式中氢的数目，对各峰组的氢原子数进行分配。 (4) 对每个峰的δ、J 都进行分析。 根据每个峰组氢原子数目及δ值，可对该基团进行推断，并估计其相邻基团。 对每个峰组的峰形应仔细地分析。分析时最关键之处为寻找峰组中的等间距。每一种间距相应于一个耦合关系。一般情况下，某一峰组内的间距会在另一峰组中反映出来。通过此途径可找出邻碳氢原子的数目。 当从裂分间距计算J 值时，应注意谱图是多少兆周的仪器作出的，有了仪器的工作频率才能从化学位移之差Δδ(ppm)算出Δν(Hz)。当谱图显示烷基链3J 耦合裂分时，其间距（相应6－7Hz）也可以作为计算其它裂分间距所对应的赫兹数的基准。 (5) 根据对各峰组化学位移和耦合常数的分析，推出若干结构单元，最后组合为几种可能的结构式。每一可能的结构式不能和谱图有大的矛盾。 (6) 对推出的结构进行指认。 每个官能团均应在谱图上找到相应的峰组，峰组的δ值及耦合裂分（峰形和J 值大小）都应该和结构式相符。如存在较大矛盾，则说明所设结构式是不合理的，应予以去除。通过指认校核所有可能的结构式，进而找出最合理的结构式。必须强调：指认是推结构的一个必不可少的环节。 如果未知物的结构稍复杂，在推导其结构时就需应用碳谱。在一般情况下，解析碳谱和解析氢谱应结合进行。从碳谱本身来说，有一套解析步骤和方法。