核磁共振与化学位移讲述
核磁共振化学位移
芳环环的上下方为屏蔽区，
其它地方为去屏蔽区
感应磁场: 与外磁场方向在环内相反 （抗磁的），在环外相同（顺磁的）
芳环大键上的 电子在外加磁场H0的作用下可形成电子环流，同时产生感应磁场。 在芳环的中心及环平面的上下两方，感应磁场方向与外加磁场方向相反 （称为反磁的或抗磁的），而在芳环的周围，感应磁场方向与外加磁场方向相同（称为顺磁的）。 如果质子处在芳环平面的上下两方，应增大外加磁场强度，才能使其发生共振， 则其信号在较高磁场出现，即质子受到了屏蔽。若质子处在芳环的周围， 其吸收信号在较低磁场出现，即该质子受到了去屏蔽作用。因此，芳环的整个空间可以划分为屏蔽区与 去屏蔽区两个区域。处在屏蔽区的质子的值在较高磁场（抗磁性位移），处在去屏蔽区的质子的 值 在较低磁场（顺磁性位移）。苯环上的质子刚好处在苯环的去屏蔽区，所以共振信号在较低磁场（ =7· 2ppm）。
4、Van der Waals效应
当两个质子在空间结构上非常靠近时，具有负电荷的电子云就会互相 排斥，从而使这些质子周围的电子云密度减少，屏蔽作用下降，共振 信号向低磁场位移，这种效应称为Van der Waals效应。
Hc
Hb Ha OH
Hc
Hb HO Ha
δ(ppm) Ha Hb Hc
(Ⅰ) 4.68 2.40 1.10
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
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。
核磁共振化学位移
核磁共振化学位移
核磁共振化学位移是核磁共振（NMR）技术中的一项重要参数，表示原子核在外加磁场中的共振频率与参考化合物（通常是TMS）相差的程度。
它在化学分析中广泛应用，用于确定分子结构、认证化合物、检测化学变化等方面。
化学位移是一个无量纲的物理量，通常用δ表示，定义为：
δ= (ν样品- ν参考)/ν参考×10^6
其中，ν样品是样品中某一种原子核的共振频率，ν参考是参考化合物中相同原子核的共振频率。
因为参考化合物的化学位移被定义为0，所以样品的化学位移可以为正或负。
化学位移的单位是ppm（parts per million）。
不同原子核的化学位移受到许多因素的影响，包括电子密度、环境、化学键状态等等。
因此，化学位移在化学分析中有着广泛的应用，可以用于确定化合物的分子结构、检测溶液中的杂质、研究化学反应中的中间体等等。
核磁共振与化学位移
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。
18:01:48
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
18:01:48
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)
18:01:48
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 ，
【实用】核磁共振氢谱化学位移PPT资料
由T温(化3M)于度学外S沸屏 ： 位加点蔽大移射低效多的频(应数表的27不信示能℃同号方量)，导的法h容v致共与等易化振测于去学位定自除环置旋，境受核有不温磁利同度能于的影级回原响的收子很能样核小量品共，差。振但：频-OH率, 不-N同H磁到这和，-场的种S因H而在强磁核在升度场外不高同温等强电的度于度子位时置形小对σ上成B于原出氢0，现键原子吸的此外核收程时峰度加的，降原磁 影这低子种，场响现化核强称象学实称位度为为移际B屏化移受0学向，蔽位高移场。，
h B ( 1 ) 9)，TMS中氢核与碳核周围的电子0云密度高，屏蔽效置应大上，产出生现NMR吸信号收所峰需的，磁场这强种度比现一般象有称机物为中的化氢学核和位碳核产生NMR信号所 21 移。 需的磁场强度大得多，处于较高场，与绝大部分样品信号不发生重叠和干扰；
2
B0 ( 1 )
降低。
化学位移的表示方法与测定 (1) 双键的磁各向异性效应
效应，σ称为屏蔽常数。
(92)，)苯T环M的S中磁氢修各核向与正异碳性的核效周核应围的磁电共子云振密度条高件，屏：蔽效由应大于，产屏生蔽NMR效信号应所不需的同磁场导强致度比化一般学有环机物境中的不氢同核和的碳核产生NMR信号所
h 需核的外磁 电场子强的度影大响得，多屏，蔽处效于应较，高化场学，位与移绝大部分样品原信号子不核发生共重叠振和频干扰率； 不同，因而在不同的位
化那学么位 ，移在的一表定示条方件法下与测测定定时，所有1H只产生一条谱线，所有流的，13C电也只子产环生一流条产谱线生，相这样应对的于有感机应物结磁构场分析，就感没有什么意义。
TMS是一个对称结构，四个甲基的化学环境完全相同，不论应在氢磁谱场还是的碳方谱都向只与产生原一外个吸加收磁峰；场的方向相反，
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。
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。
核磁共振氢谱化学位移
核磁共振氢谱化学位移核磁共振氢谱化学位移是一种重要的分析技术，它可以用来确定物质的结构、性质及其形成机理。
由于其高灵敏度和高精确度，它被广泛应用于化学、物理、生物学等领域，特别是在活性物质（如药物）的结构鉴定中，它的重要性无可替代。
核磁共振氢谱化学位移是一种采用空间位移来分辨和鉴定氢原子结构的技术。
当受到磁场作用时，氢原子会产生氢谱学而位移，从而可以确定其构型。
这个原理可以用来揭示有机物或无机物的某些分子结构特征，也可以用来比较一些原子之间的空间位移差异。
核磁共振氢谱化学位移技术的原理是，在磁场中，氢原子在不同结构环境中会表现出不同的核磁共振氢谱信号。
通过观察这种信号的位移，就可以判断氢原子处于什么样的结构环境中。
因此，核磁共振氢谱位移可以用来鉴定物质中的某一种结构，并有助于解析其形成机理。
核磁共振氢谱化学位移技术具有一定的优势，例如，位移信号强度高，信噪比较高，实验费用低，而且样品采集速度也很快，它可以用来测定物质的稳定性、活性物质的结构及其形成机理。
然而，核磁共振氢谱化学位移技术也有一定的局限性，例如，它只能确定氢原子的结构和结构位移，在复杂的有机物的结构分析中，如果没有其他技术的辅助，它难以完全正确描述物质的结构。
另外，当氢原子被其他原子包围时，其位移信号容易被弱化，也就是说，当氢原子处于特定的结构环境时，它的核磁共振氢谱位移信号难以被检测到。
从上面的介绍可以看出，核磁共振氢谱化学位移是一种重要的分析技术，它可以用来鉴定物质的结构、性质及其形成机理。
它在分析活性物质中有着不可替代的作用。
但是，这项技术也存在一定的局限性，需要有其他技术的辅助，才能正确描述物质的结构。
因此，未来应当在研发新技术，以期更好地实现核磁共振氢谱化学位移技术的功能。
核磁共振讲义核磁共振(共59张PPT)
R ROHO
H OO
R
R'
H
1. 有两个电负性基团靠近形成氢键的质子，分别通过共价键和氢键产生吸电子 诱导作用，造成较大的去屏蔽效应，使共振发生在低场。
2. 分子间氢键形成的程度与样品浓度、测定时的温度以及溶剂类型等有关，因 此相应的质子化学位移值不固定。在非极性溶剂中，浓度越稀，越不利于形 成氢键。因此随着浓度逐渐减小，能形成氢键的质子共振向高场移动，但分 子内氢键的生成与浓度无关。所以可以用改变浓度的办法区分这两种氢键。
对质子的屏蔽作用较小。 • sp3、sp2和 sp杂化轨道中的 s成分依次增加，成键电子对质子的屏蔽作用依
次减小，δ值应该依次增大。实际测得的乙烷、乙烯和乙炔的质子δ值 分别为 0.88、5.23 和 2.88。
各向异性效应
环电流效应
环外氢受到强的去屏蔽作用: 8.9 环内H 在受到高度的屏蔽作用，: -1.8
耦合种类较少。 • 在 sp3杂化体系中由于单键能自由旋转，同碳上的质子许多是磁等价的
，但是在构象固定等条件下它们不再磁等价、同碳耦合就会发生。 • 在 sp2杂化体系中双键不能自由旋转，同碳质子耦合是常见的。
3J与Karplus公式
3J 是两面角的函数。它们之间的关系可以用 Karplus公式表示： 3JH,H=J0cos2-C (0 90 ) 3JH,H=J180cos2-C (90 180 )
大，共振发生在较低场，值较大。
• 电负性基团越多，吸电子诱导效应的影响越大，相应的质子化学位移 值越大
• 电负性基团的吸电子诱导效应沿化学键延伸，相隔的化学键越多，影响 越小。
相连碳原子的杂化态
• 碳碳单键是碳原子 sp3杂化轨道重叠而成的，而碳碳双键和三键分别是 sp2和 sp杂化轨道形成的。s电子是球形对称的，离碳原子近，而离氢原子较 远。所以杂化轨道中 s成分越多，成键电子越靠近碳核，而离质子较远，
核磁共振与化学位移优秀课件
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
H 3 C B H 3 r C 2 C B H C 3 r (C 2 H ) 2 B H C r 3 (C 2 H ) 3 B H
O CH 3 N CH 3
C
C O
CH
3
C CH 3.2~3.2ppm H=1.8ppm H=2.1ppm H=2~3ppm
2020/11/16
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
~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)
2020/11/16
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。
2020/11/16
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
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
2020/11/16
各类有机化合物的化学位移
-COOH：H=10~13ppm
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
化学位移成像和化学交换饱和转移磁共振成像
化学位移成像和化学交换饱和转移磁共振成像都是磁共振成像技术中的重要组成部分，但它们的工作原理和应用有所不同。
化学位移成像主要利用不同组织或化合物中化学键的微小差异进行成像。
这些差异会导致磁共振信号的频率或相位变化，通过检测这些变化，可以区分不同的组织或化合物。
例如，在脂肪和水的化学位移成像中，可以通过检测两种分子产生的信号频率差异来区分脂肪和水分。
化学交换饱和转移磁共振成像则利用化学交换的过程，通过施加特定的射频脉冲序列来检测。
当某些化合物在不同环境下的化学交换速率不同时，它们会产生不同的磁共振信号。
通过检测这些信号的变化，可以了解化合物的分布和动态行为。
例如，在代谢物化学交换饱和转移成像中，可以检测不同代谢物之间的化学交换过程，从而了解组织代谢的情况。
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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
04:35:32
常见结构单元化学位移范围
04:35:32
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。
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
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
04:35:32
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)
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)
04:35:32
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。
nuclear magnetic resonance and chemical shift
04:35:32
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 )
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)。
04:35:32
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。
04:35:32
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。
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。
H
H3CH2C O H O CH2CH3 5.72ppm CCl4 3.7ppm
OH OH
H Oppm
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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
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
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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,
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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