核磁共振氢谱和碳谱
核磁共振氢谱和碳谱确定同分异构体
核磁共振（NMR）技术是一种非常重要的化学分析方法，它在有机化学和药物研究等领域中得到了广泛的应用。
其中，核磁共振氢谱和碳谱确定同分异构体是其中一项重要的应用。
1. 概述核磁共振是一种实验技术，通过核磁共振现象来研究原子核周围的环境。
而核磁共振氢谱和碳谱是两种常见的NMR技术，它们通过观察分子内氢原子和碳原子的核磁共振信号来确定化合物的结构和构型。
2. 同分异构体的概念同分异构体是指分子式相同、结构不同的化合物。
它们具有相同的分子式，但由于原子的排列方式不同，导致了化合物的性质也不同。
3. 核磁共振氢谱和碳谱在确定同分异构体中的应用核磁共振氢谱和碳谱可以通过观察氢原子和碳原子的化学位移、耦合常数和积分峰面积来确定分子中原子的环境和相对数量。
这些信息可以帮助我们确定同分异构体的结构和构型。
4. 核磁共振氢谱的解析在核磁共振氢谱中，化学位移可以告诉我们不同氢原子的化学环境，耦合常数可以揭示氢原子之间的相对位置关系，而峰面积则可以给出氢原子的数量信息。
通过这些信息，我们可以确定同分异构体中不同原子的位置和数量。
5. 核磁共振碳谱的解析与氢谱类似，碳谱也可以通过化学位移、耦合常数和峰面积来确定同分异构体中碳原子的环境和数量。
碳谱对于确定分子中碳原子的排列和连接方式非常重要，尤其在复杂结构的有机化合物中。
6. 个人观点和理解从我个人的角度来看，核磁共振氢谱和碳谱在确定同分异构体中的应用是非常重要的。
它们为化学家提供了一种强大的工具，可以帮助他们确定未知化合物的结构和构型，并且对于有机合成、天然产物和药物研究具有重要意义。
总结在本文中，我们对核磁共振氢谱和碳谱在确定同分异构体中的应用进行了全面的介绍。
通过分析化学位移、耦合常数和峰面积等信息，我们可以确定同分异构体分子的结构和构型。
这两种技术为化学研究提供了重要的帮助，也为未来的科学研究和产业应用提供了新的思路和方法。
通过本文的阅读，我相信您对核磁共振氢谱和碳谱在确定同分异构体中的应用有了更深入的理解。
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。
简述核磁共振氢谱和碳谱的关系
简述核磁共振氢谱和碳谱的关系核磁共振氢谱和碳谱是两种常见的谱学技术，它们分别以氢和碳原子的核磁共振现象为基础，可用于分析物质的结构及化学性质。
这两种谱学技术在有机化学等领域中扮演着重要的角色，它们的关系也是十分密切的。
首先，我们需要了解核磁共振氢谱和碳谱的基本原理。
核磁共振的原理是：当原子核处于磁场中时，其核自旋会产生一个磁矩，它可以被外加的旋转磁场所感应，由此产生共振信号。
核磁共振氢谱是以氢原子的磁共振现象为基础的谱学技术，它可以用于分析含有氢原子的化合物。
碳谱则以碳原子的核磁共振现象为基础，它可以用于分析含有碳原子的有机化合物。
在有机化学中，氢原子和碳原子通常被认为是最常见的元素。
因为它们是有机化合物中的主要成分。
因此，核磁共振氢谱和碳谱被广泛应用于化合物的结构分析。
在某些情况下，仅使用其中一种谱学技术可能无法提供足够的信息，此时就需要同时使用核磁共振氢谱和碳谱来确定化合物的结构。
核磁共振氢谱和碳谱的信号有很多，这些信号与化合物的结构和电子云分布有密切关系。
因此，在分析核磁共振氢谱和碳谱时，需要考虑诸多因素。
例如，有机化合物中，每个不同的氢或碳原子都具有不同的环境，因此它们的化学位移也各不相同。
通常，化学位移是表示核磁共振信号位置的重要参数。
化学位移的大小和结构有关，因此，当分析化合物时，需要考虑到其结构的类型及其化学环境。
此外，核磁共振氢谱和碳谱也可以搭配使用，实现特定结构的化合物的结构分析。
例如，在有机化学中，如果其中包含一些环结构，那么核磁共振氢谱和碳谱的结合使用将是非常有价值的。
有机化合物中的环结构通常由碳原子及其周围的氢原子组成。
在分析环结构中的碳原子时，可以使用碳谱，通过观察其对应的氢谱来进一步分析相邻的氢原子的化学位移。
这种结合使用可以在研究复杂化合物和有机反应机理时非常有用。
总之，核磁共振氢谱和碳谱是化学领域中常用的分析工具。
它们的结合使用可以提供更加全面的结构分析信息，同时也可以加深对有机化学反应机理的理解。
核磁共振波谱扫描方式
核磁共振波谱扫描方式核磁共振波谱扫描方式是一种广泛应用于化学、生物和物理领域的高效分析方法。
通过这种方法，可以揭示物质中特定原子的结构与性质。
核磁共振波谱扫描主要依赖于外加磁场和射频信号的相互作用，以获取有关原子核的信息。
在本篇文章中，我们将详细讨论核磁共振波谱扫描的几种主要方式。
1.氢谱（1H-NMR）：氢谱是核磁共振波谱中最常用的一种扫描方式。
它通过检测氢原子的信号来获取有关化合物结构的信息。
氢谱图中的信号强度与氢原子的数量成正比，因此，可以通过分析氢谱来确定化合物中氢原子的种类和相对数量。
2.碳谱（13C-NMR）：碳谱用于检测化合物中的碳原子信号。
与氢谱相比，碳谱具有更高的分辨率，可以提供更详细的结构信息。
碳谱图中的信号强度与碳原子的数量成正比，因此，可以通过分析碳谱来确定化合物中碳原子的种类和相对数量。
3.氟谱（19F-NMR）：氟谱用于检测化合物中的氟原子信号。
由于氟原子具有较小的原子尺寸和较高的电负性，氟谱在有机化合物结构分析中具有较高的灵敏度和分辨率。
氟谱图中的信号强度与氟原子的数量成正比，因此，可以通过分析氟谱来确定化合物中氟原子的种类和相对数量。
4.磷谱（31P-NMR）：磷谱用于检测化合物中的磷原子信号。
磷谱在生物大分子和有机磷化合物分析中具有重要应用价值。
磷谱图中的信号强度与磷原子的数量成正比，因此，可以通过分析磷谱来确定化合物中磷原子的种类和相对数量。
5.二维核磁共振波谱（2D-NMR）：二维核磁共振波谱是一种高级的核磁共振技术，可以在两个相互垂直的频率轴上同时获取有关原子核的信息。
二维核磁共振波谱广泛应用于蛋白质结构分析、代谢物指纹图谱构建等领域。
6.固体核磁共振波谱（Solid-State NMR）：固体核磁共振波谱主要用于分析固态材料中的原子核信息。
与液态核磁共振波谱相比，固体核磁共振波谱具有更高的分辨率和灵敏度。
固体核磁共振波谱应用于材料科学、地质学和生物物理等领域。
实用波谱学：氢谱和碳谱
B
E
ｍ＝－1/2（高能态） ｍ＝＋1/2（低能态）
此时，当吸收外来电磁辐射时，将发生核能级的跃迁， 产生核磁共振（NMR）现象。
磁场中的原子核(能级分裂) ──射频辐射──吸收──能级跃迁
2020年12月14日12时17分
HNMR
11
E
B0
h 2
B0
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HNMR
18
核磁共振波谱的测定
样品：纯度高，固体样品和粘度大液体样品必须溶解后测定。 溶剂：氘代试剂(CDCl3, C6D6 ,CD3OD,CD3COCD3, C5D5N ) 标准物：四甲基硅烷 (CH3)4Si （缩写：TMS），其优点：
信号简单，且在高场，其他信号在低场， 值为正值； 沸点低（26.5 oC)，易于回收样品； 易溶于有机溶剂且化学惰性； 也可根据情况选择其它标准物。含水介质：三甲基硅基丙烷磺
5.25
6.38
H
COOCH3
CC
H
H
5.82
6.20
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HNMR
30
化学键的各向异性
CH4 CH3CH3 CH2=CH2 HC≡CH δ(ppm): 0.23 0.86 5.25 1.80
各向异性：
氢核与某功能基空间位置不同，导致其化学位移不同。
2020年12月14日12时17分
P m h (其中m I, I 1,...,I )
2
h为Planck常数 (6.62610-34J.s)； m为磁量子数，其大小和数目由自旋量子数I决定。m共有 2I+1个取值（角动量P有2I+1个状态，有2I+1个核磁矩） 。
核磁共振氢谱和碳谱
（3）苯分子与C2H4情况相同，苯的质子移向低场（ =7.27）；对于其它苯系物，若质子处于苯环 屏蔽区，则移向高场。 （4）单键σ电子产生的各向异性较小。
+
-
CC
-
+
23:26:43
4.4.4 氢键效应：形成氢键后由于1H核屏蔽作用减
少，氢键属于去屏蔽效应，增大。
H
H3CH2C O H O CH2CH3 5.72ppm CCl4 3.7ppm
= H0 /(2 ) 应产生单一的吸收峰；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，运动的电子产生与外磁场方向相反的感应磁场
23:26:43
该感应磁场会对原子核起到屏蔽作用，使氢核实际 受到外磁场作用减小，表示为H=（1-）H0 ，其中 为屏蔽常数。 越大屏蔽效应越大，核实际受到
4.4.1 诱导效应(Induction)：分子与高电负性基
团相连，分子电子云密度下降(去屏蔽)，下降，
产生共振所需磁场强度小，吸收峰向低场(左)移动，
增大。
H H C Cl
H （氯甲烷）3.05 ；（甲烷）0.23
23:26:43
取代基有多个时，化学位移可用Shoolery（舒里）
公式计算。
化，可使吸收峰向高场或低场移动；减小或增大。
3.57 H
OCH3
吸电子基O
C C 供电子基
3.99 H
H
5.87 H C
5.50 H
C C
H
CH3
与 C2H4（ 5.25 ）比较
左图：氧孤对电子与C2H4双键形成 p- 共轭，—CH2
上质子电子云密度增加，移向高场。
核磁共振氢谱和碳谱
核磁共振氢谱和碳谱案场各岗位服务流程销售大厅服务岗：1、销售大厅服务岗岗位职责：1)为来访客户提供全程的休息区域及饮品;2)保持销售区域台面整洁;3)及时补足销售大厅物资,如糖果或杂志等;4)收集客户意见、建议及现场问题点；2、销售大厅服务岗工作及服务流程阶段工作及服务流程班前阶段1）自检仪容仪表以饱满的精神面貌进入工作区域2）检查使用工具及销售大厅物资情况，异常情况及时登记并报告上级。
班中工作程序服务流程行为规范迎接指引递阅资料上饮品（糕点）添加茶水工作要求1）眼神关注客人，当客人距3米距离时，应主动跨出自己的位置迎宾，然后侯客迎询问客户送客户注意事项15度鞠躬微笑问候：“您好！欢迎光临！”2）在客人前方1-2米距离领位，指引请客人向休息区，在客人入座后问客人对座位是否满意：“您好！请问坐这儿可以吗？”得到同意后为客人拉椅入座“好的，请入座！”3）若客人无置业顾问陪同，可询问：请问您有专属的置业顾问吗？，为客人取阅项目资料，并礼貌的告知请客人稍等，置业顾问会很快过来介绍，同时请置业顾问关注该客人；4）问候的起始语应为“先生-小姐-女士早上好，这里是XX销售中心，这边请”5）问候时间段为8:30-11:30 早上好11:30-14:30 中午好 14:30-18:00下午好6）关注客人物品，如物品较多，则主动询问是否需要帮助（如拾到物品须两名人员在场方能打开，提示客人注意贵重物品）；7）在满座位的情况下，须先向客人致歉，在请其到沙盘区进行观摩稍作等待；阶段工作及服务流程班中工作程序工作要求注意事项饮料（糕点服务）1）在所有饮料（糕点）服务中必须使用托盘；2）所有饮料服务均已“对不起，打扰一下，请问您需要什么饮品”为起始；3）服务方向：从客人的右面服务；4）当客人的饮料杯中只剩三分之一时，必须询问客人是否需要再添一杯，在二次服务中特别注意瓶口绝对不可以与客人使用的杯子接触；5）在客人再次需要饮料时必须更换杯子；下班程序1）检查使用的工具及销售案场物资情况，异常情况及时记录并报告上级领导；2）填写物资领用申请表并整理客户意见；3）参加班后总结会；4）积极配合销售人员的接待工作，如果下班时间已经到，必须待客人离开后下班；1.3.3.3吧台服务岗1.3.3.3.1吧台服务岗岗位职责1）为来访的客人提供全程的休息及饮品服务；2）保持吧台区域的整洁；3)饮品使用的器皿必须消毒；4）及时补充吧台物资；5）收集客户意见、建议及问题点；1.3.3.3.2吧台服务岗工作及流程阶段工作及服务流程班前阶段1）自检仪容仪表以饱满的精神面貌进入工作区域2）检查使用工具及销售大厅物资情况，异常情况及时登记并报告上级。
核磁共振氢谱和碳谱讲解
核磁共振氢谱核磁共振---NMR1945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(hI 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。
核磁共振氢谱和碳谱
2020/10/18
这类原子的核电荷分布呈现球体分布，核电荷分布 均匀,并象陀螺一样自旋，有核磁矩产生，对应的 核磁共振波谱图简单明了。自旋量子数 I=1/2原子 核是核磁共振研究的主要内容。例如1H核可看作核 电荷均匀分布的球体，核绕自旋轴转动时，除了产 生核磁矩还会产生一感应磁场，类似于一小磁体。
电磁波的能量（h）等于核能级差△E就会有NMR
（核自旋发生倒转）。
E
h 2
HO
h (电磁波频率)
2
HO,
o
2
HO，
o
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共振条件
(1)核有自旋(磁性核)
(2)外磁场，能级裂分;
(3)照射频率与进动频率相等
0
2
H0
(4)符合跃迁选 m律 ： 1(只能发生在相邻 ) 能
2020/10/18
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z
z
z
m=1/2Байду номын сангаас
m=1
m=2
H0
m=1
m=0
m=0
m= -1
m=-1/2
m= -1
m= -2
I = 1/2
I=1
I=2
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（2）核磁矩在外加磁场（Z轴）上的分量μz取决于
角动量在该轴上的分量（Pz），且
Pz
m
h
2
Pz 的取值与m有关，只能取不连续的数值。
由μz=γ×Pz
轴与外磁场保持一夹角θ的回旋(摇头旋转），这 种回旋称为核的进动 。进动频率o 与外加磁场关 系可用 Larmor 方程表示：ω(角速度)=2πo=γHO
氢谱和碳谱
氢谱和碳谱
氢谱和碳谱是核磁共振（NMR）谱的两种类型，它们在化学和生物化学领域被广泛应用，用于确定有机化合物的结构。
氢谱主要检测的是化合物中氢原子的核磁共振信号。
在氢谱中，不同的氢原子因其所处的化学环境不同，会产生不同的化学位移，从而在谱图上呈现出不同的峰。
通过分析这些峰的位置和强度，可以确定化合物中氢原子的种类和数量，进而推断出化合物的结构。
碳谱则主要检测的是化合物中碳原子的核磁共振信号。
与氢谱类似，碳原子也会因其所处的化学环境不同而产生不同的化学位移。
通过分析碳谱中的峰，可以确定化合物中碳原子的种类和连接方式，从而得到更为详细的分子结构信息。
氢谱和碳谱各有其优点和局限性。
氢谱的灵敏度高，因为氢核的天然丰度很高，而且旋磁比也大，这使得氢谱的信号相对较强。
但是，氢谱的分辨率较低，对于结构复杂的化合物，可能会出现峰的重叠，使得解析变得困难。
碳谱的分辨率较高，可以提供更为详细的结构信息，但是碳谱的灵敏度较低，因为碳核的天然丰度很低。
在实际应用中，氢谱和碳谱通常会结合使用，以得到更为准确和全面的结构信息。
通过比较氢谱和碳谱的数据，可以验证结构推断的正确性，并发现可能存在的错误或遗漏。
氢谱和碳谱是两种重要的核磁共振技术，它们在有机化合物结构确定中发挥着不可替代的作用。
[整理版]核磁共振氢、碳普解析的步骤
![[整理版]核磁共振氢、碳普解析的步骤](https://img.taocdn.com/s3/m/76bbb61402d8ce2f0066f5335a8102d276a26118.png)
三. 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，了解分子结构中所连活泼氢官能团。
核磁共振氢谱及碳谱(NMR)
伯碳 < 仲碳 < 叔碳 < 季碳
15
烷烃中C的化学位移
b．g-邻位交叉效应
a位的取代基使g位C移向高场（d 减小）：
当g处于邻位交叉构象时，R“挤压”Cg的H，使电子移向Cg。
Cb Cg
X Ca
在开链烷烃中，邻位交叉存在的几率为30%； a位甲基取代平均使
Cg 产生2ppm高场位移；而卤素取代会有多达7ppm的位移
小，|p|减小，dC减小。
• 如电子体系：电子密度r与dC有一个线性关
系
dC = 160r + 287.5 (ppm)
即电子密度r越大，化学位移越小
11
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
烷烃中C的化学位移
• 取代基电负性对化学位移的影响
a. 取代基电负性越大，相邻的a-C原子越往低场移，
d 增大。
F > Cl > Br > OH > NH2 > SH > CH3 > H > I
5.3 H3C
36 .5
O
20 1.5 H
O
7.3 H3C
36 .1
20 7 .1 CH3 24 .5
O
13 6.0 H2C
13 6.4
19 2.4 H
O
12 8.0 H2C
13 7.6
19 6.5 CH3 27 .0
O
8.7 H3C
27 .5
18 0 .1 OH
O
13 1.9 H2C
12 7.2
17 0.4 OH
35
异核NOE
For nuclei having positive g : (e.g. 13C)
核磁共振氢谱和碳谱
核磁共振氢谱核磁共振---NMR1945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(hI 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。
氢谱 碳谱 信噪比
氢谱碳谱信噪比
氢谱（Proton Spectrum）和碳谱（Carbon Spectrum）是核磁共振（NMR）谱图中的两种重要类型，它们分别关注样品中氢原子和碳原子的核磁共振信号。
信噪比（SNR）则是信号与噪声的比值，用于评估谱图的品质和实验效果。
以下是进行氢谱、碳谱和信噪比操作的一般步骤：
1、样品准备：选择适合的样品，确保样品纯净并满足核磁共振实验的要求。
对于氢谱和碳谱，需要使用含有氢原子和碳原子的有机或无机化合物。
2、实验设置：在核磁共振仪器上设置适当的实验参数，包括磁场强度、射频频率、脉冲宽度、扫描范围等。
这些参数需要根据样品的性质和实验需求进行调整。
3、数据采集：启动核磁共振实验，记录样品的核磁共振信号。
通常需要进行扫描以获取多个数据点，以便在谱图上呈现信号的变化。
4、谱图处理：对采集到的数据进行处理和分析。
对于氢谱和碳谱，需要使用适当的软件进行傅里叶变换和其他处理步骤，以获得清晰的谱图。
5、信噪比评估：在处理好的谱图上，可以通过观察信号与背景噪声的对比度来评估信噪比。
信噪比越高，谱图的质量越好。
6、结果分析：根据获得的氢谱、碳谱和信噪比数据，可以对样品的结构、组成和性质进行进一步的分析和研究。
需要注意的是，以上步骤仅为一般性的操作流程，实际操作中可
能需要根据具体的实验条件和样品性质进行调整。
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? ?? 共振频率
? 2
H0
?
2.67519 ? 108 ? 2.3488 2 ? 3.24
?
100.00M
Ni Nj
?
exp????
6.626 ? 10?34 1.38066 ?
? 100.00 ? 10 10? 23 ? 298
6
? J ?s J ?K
?s ? 1 ?1 ?K
????
?
0.999
第四章 核磁共振氢谱
§4.1 核磁共振基本原理 4.1.1 原子核的磁矩
??
原子核是带电粒子，通过对原子光谱精细结构研
究，发现了核的自旋运动， 若原子核存在自旋，就
会产生核磁矩 。
? ?? 1)
? 称为磁旋比，每种核都有特定值对于 1H1 核，其
值为2.67519? 108 T-1?s-1 ; Ⅰ为自旋量子数。
§4.2 核磁共振仪 1、永久磁铁：提供外磁场，要求稳定性好，均匀， 不均匀性小于六千万分之一，扫场线圈。 2、射频振荡线圈：线圈垂直于外磁场，发射一定 频率的电磁辐射信号。主要发射 60MH或z 100MH。z 3、射频信号接受线圈（检测器）：当氢核的进动 频率与辐射频率相匹配时，发生能级跃迁，吸收能 量，在感应线圈中产生毫伏级信号。
例：计算在 2.3488T磁场中， 1H的共振频率。
? ?? 0 ? 2
H0
?
2.67519 ? 108 ? 2.3488 (T ?1 ?s?1 ?T) 2 ? 3.14
?
100MH
例：计算 1H共振频率为 500MH所z 需要的Ho。
H0
?
2? ?
?
?
2? 3.14 ? 500? 106 2.67519 ? 108
电磁波的能量（ h?）等于核能级差△ E就会有NMR
（核自旋发生倒转）。
?E
?
??h 2?
HO
?
h?
(电磁波频率 )
?
?
? 2?
HO,
?o ?
? 2?
H O，?
??o
共振条件
(1) 核有自旋 ( 磁性核)
(2) 外磁场，能级裂分 ;
(3)
照射频率与进动频率相等
?0
?
? 2?
H0
(4) 符合跃迁选律： ? m ? ?1(只能发生在相邻能 )
I=3/2：11B5，35Cl 17，79Br35， I=5/2：17O8，127I
这类原子的 核电荷分布呈现球体 分布，核电荷 分布 均匀, 并象陀螺一样自旋，有核磁矩产生，对应的 核磁共振波谱图简单明了。 自旋量子数 I=1/2原子 核是核磁共振研究的主要内容 。例如1H核可看作核 电荷均匀分布的球体，核绕自旋轴转动时，除了产 生核磁矩还会产生一感应磁场，类似于一小磁体。
E
?
? ?zH 0
?
? m?
h
2?
H0
1H :
E1
?
?
1 2
?
h
2?
H0,
E? 1
?
?
1 2
?
h
2?
H0
2
2
?E
?
?
h
2?
H0
由核能级分裂现象说明，高场强（外磁场强度大） 的仪器比低场强仪器测得的核磁共振信号清晰。
4.1.2 原子核的磁共振吸收 1、原子核的进动
当带正电荷的、且具有自旋量子数的核绕自旋轴 旋转时则会产生磁场，当这个自旋核置于外磁场中 时，该核的自旋磁场与外加磁场相互作用，使自旋
Ni 、Nj 分别为高能级（激发态）和低能级（基态） 核的数目，两能级上核数目相差 1.6 ? 10-5；核磁信
号就是靠所多出的低能级核的净吸收而产生的。
磁核在各能级上的玻尔兹曼分布是热运态平衡。当 低能级的磁核吸收了射频辐射后，被激发至高能级 ，同时给出共振吸收信号。但随着实验的进行，只 占微弱多数的低能级磁核越来越少，最后高、低能 级上的磁核数目相等（饱和），从低到高与从高到 低能级的跃迁的数目相同（体系净吸收为 0，共振 信号应消失）。但是上述“饱和”情况并未发生！ 说明必然存在着使低能级上的磁核保持微弱多数的 内在因素，这种内在因素就是核的驰豫过程。
（1）对同一种核 , ?为定值, H 0变则射频频率 ?变。
1H：1.409 T 共振频率为 60MHz 2.3488T 共振频率为 100MHz
（2）不同原子核 , ?不同产生共振条件不同 , 需要 磁场强度 H0和射频频率 ?不同。
（3）固定 H0，改变 ? （扫频），不同核在不同频率 处发生共振产生吸收。也可固定 ?，改变H0（扫场） 不同核在不同磁场强度处发生共振产生吸收。
1、核自旋分类（用 核自旋量子数 Ⅰ来描述）
(1) I=0的原子核: 16 O8； 12 C6； 32 S16 无自旋，没有核磁矩，不产生共振吸收
(2) I=1或正整数的原子核: 2H1，14N7 原子的核电荷分布呈现一个椭圆体分布，电荷分布不均
匀，共振吸收复杂，研究应用较少 (3) I=1/2: 1H1，13C6，19F9，31P15
轴与外磁场保持一夹角 θ 的回旋( 摇头旋转），这
种回旋称为核的进动 。进动频率 ?o 与外加磁场关
系可用 Larmor 方程表示：ω ( 角速度) =2π?o=γ HO
轴 旋 回
?0
?
? 2?
H0
2、核磁共振吸收条件 在外磁场中，原子核能级产生裂分，由低能级向高 能级跃迁时，需要吸收能量。当射频振荡线圈产生
?z
?
m?
h
2?
（3）核能级分裂 ：若无外磁场，由于核的无序排 列，不同自旋方向的核不存在能级的差别。在外磁 场作用下，核磁矩按一定方向排列，对 1H核磁矩有 两种取向，即 m=1/2是, 顺磁场, 能量低；m=-1/，2 逆磁场，能量高 。从而产生了能级的分裂现象。每 一种核磁矩取向所对应的能级可通过下面公式求得。
? 11.72T
4.1.3 原子核磁能级上粒子的分布 不同能级上分布核数目可由 Boltzmann定律计算：
Ni Nj
?
exp???? ?
Ei ? E j kT
???? ?
exp ?? ? ?
? E ?? ? kT ?
exp ?? ? ?
h? ??
kT ?
磁场强度 2.3488T；25?C；1H的共振频率与分配比
自旋轴
右手法则
2、原子核自旋能级分裂 （1）核磁矩的取向 ：当核置于 外磁场H0中时，相 对于外磁场，原子核到底有多少种取向？通常用 m （磁量子数） 表示, 取值范围为 I ，I-1 ，…， -I 共 （2I+1）种取向。 核磁矩在外磁场空间的取向不 是任意的，是量子化的 。这种现象称为核磁矩的空 间量子化。
z
z
z
m =1/2
m =1
m =2
H0
m=1
m=0
m=0
m= -1
m=-1/2
m= -1
m= -2
I = 1/2
I =1
I =2
（2）核磁矩在外加磁场（ Z轴）上的分量 μ z取决于
角动量在该轴上的分量（ Pz），且
Pz
?
m
h
2?
Pz 的取值与 m有关，只能取不连续的数值。
由μ z=γ
×Pz
知，