核磁共振与化学位移讲述

去屏蔽效应
δ
1.H10Cδ
2.40 δ 4.68
HbHa OH
δ 0.88
HC
δ 3.55 δ
HbHO
3.92
Ha
(A)
Ha=4.68ppm Hb=2.40ppm Hc=1.10ppm
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(B)
Ha=3.92ppm Hb=3.55ppm Hc=0.88ppm
4.各类有机化合物的化学位移
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
理想化的、裸露的氢核；满足共振条件：
0 = H0 / (2 )
H3C Br H3CH2C Br CH3(CH2)2 Br CH3(CH2)3 Br
2.68
1.65
1.04
0.90
H3C Cl 3.05
Cl H2C Cl
5.33
Cl HC Cl
Cl 7..24
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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 上，与外磁场方向一致， 去屏蔽。
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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
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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
TMS=0，其他种类氢核的位
移为负值，负号不加。
小，屏蔽强，共振需
要的磁场强度大，在高场出 现，图右侧；
大，屏蔽弱，共振需
要的磁场强度小，在低场出 现，图左侧；
= [（ 样 - TMS) / TMS ] 106 (ppm)
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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
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,
①饱和烃
-CH3: -CH2: -CH:
CH3=0.791.10ppm CH2 =0.981.54ppm CH= CH3 +(0.5 0.6)ppm
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
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各类有机化合物的化学位移
-COOH：H=10~13ppm
-OH： （醇）H=1.0~6.0ppm （酚）H=4~12ppm
-NH2：（脂肪）H=0.4~3.5ppm （芳香）H=2.9~4.8ppm （酰胺）H=9.0~10.2ppm
-CHO：H=9~10ppm
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常见结构单元化学位移范围
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)
H
H3CH2C O H O CH2CH3 5.72ppm CCl4 3.7ppm
OH OH
H OO
CH3
7.45ppmCCl4 4.37ppm
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3.空间效应 δ 1.77
O H3C C H
δ 2.31
O H C CH3
δ 3.55
OH H
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δ 3.75
HO H
空间效应
-O-H，
-C-H，
大
小
低场
高场
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电负性对化学位移的影响
3.5
3.0
O CH3 N CH3
3.42-4.02 2.12-3.10
2.5 C CH3
0.77-1.88
F CH3 Cl CH3 Br CH3
4.26
3.05
2.68
碳杂化轨道电负性：SP>SP2>SP3
I CH3 2.60
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：
H=（1- ）H0 ：屏蔽常数。 越大，屏蔽效应越大。
0 = [ / (2 ) ]（1- ）H0
屏蔽的存在，共振需更强的外磁场(相对于裸露的氢核)。
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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。
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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。
第十一章 核磁共振波谱
分析法
nuclear magnetic resonance spectroscopy
第二节 核磁共振与化学位移
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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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ห้องสมุดไป่ตู้ 上，与外磁场方向一致， 去屏蔽。
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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。
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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。