核磁共振4
核磁共振氢谱4组峰
核磁共振氢谱4组峰English Answer：In nuclear magnetic resonance (NMR) hydrogen spectroscopy, the chemical shift of a proton is influenced by the electronegativity of the atoms or groups of atoms that are bonded to it. The more electronegative the atoms or groups, the greater the deshielding of the proton, and the further downfield the proton will resonate.The four sets of peaks in the NMR hydrogen spectrum correspond to the four different types of protons in the molecule:The first set of peaks, which resonate at the lowest field, corresponds to the protons that are bonded to carbon atoms that are in turn bonded to electronegative atoms or groups, such as oxygen or nitrogen.The second set of peaks, which resonate at a slightlyhigher field, corresponds to the protons that are bonded to carbon atoms that are not in turn bonded to electronegative atoms or groups.The third set of peaks, which resonate at a still higher field, corresponds to the protons that are bonded to hydrogen atoms.The fourth set of peaks, which resonate at the highest field, corresponds to the protons that are bonded to oxygen atoms.The relative intensities of the four sets of peaks are proportional to the number of protons of each type in the molecule.中文回答：在核磁共振氢谱中，质子的化学位移受与其相连的原子或原子团的负电性的影响。
核磁共振乳腺4类结节分级标准
核磁共振乳腺4类结节分级标准英文回答：Breast nodules detected by magnetic resonance imaging (MRI) are classified into four categories based on their characteristics. The classification system is known as the Breast Imaging Reporting and Data System (BI-RADS) and is widely used in clinical practice to guide further management and treatment decisions.Category 1: Negative.In this category, the MRI scan shows no evidence of any suspicious findings. The nodules are considered benign and do not require any further evaluation or intervention. For example, if a woman undergoes an MRI scan for breast cancer screening and no abnormalities are found, she would be classified as BI-RADS category 1.Category 2: Benign.Nodules in this category have imaging features that are characteristic of benign lesions. These nodules are typically stable over time and do not require anyadditional workup. An example of a BI-RADS category 2 nodule would be a fibroadenoma, a common benign breast tumor.Category 3: Probably benign.Nodules in this category have imaging features that suggest a high likelihood of being benign, but there is a small chance of malignancy. Follow-up imaging studies are recommended to monitor any changes in the nodule over time. An example of a BI-RADS category 3 nodule would be a complex cyst with a thick wall and internal debris.Category 4: Suspicious.Nodules in this category have imaging features that are concerning for malignancy. Further evaluation, such as biopsy, is recommended to determine the nature of thenodule. Examples of BI-RADS category 4 nodules include masses with irregular margins or suspicious enhancement patterns.中文回答：乳腺核磁共振检测出的结节根据其特征被分为四类。
核磁共振氢谱4
2.8
3.0
4.0
δ(ppm)
2014-8-13
3.24-4.02
2.12-3.0 0.77-1.88 2.16 2.68
3.05 4.26
12
3.2 共轭效应
2014-8-13
13
3.3 各向异性效应
• 在分子中，质子与某一官能团的空间关系， 有时会影响质子的化学位移，这种效应叫 做各向异性效应。
x s 106 ( ppm) s
无量纲，对于给定的质子峰，其值与射频辐射无关。
2014-8-13
8
二、1H的化学位移
优势：
1. 12个H处于完全相同的化学环境，信号为单峰； 2. 相对于其他有机化合物，TMS屏蔽最强， 所以磁场强度最大； 3. 以它的质子峰作为零点，其他化合物 的质子峰的化学位移都是相对于这个 零点而言的。
用来测定核磁共振的仪器叫做-核磁共振仪
2014-8-13
2
一、1H的核磁共振简介
理论上有两种方法可以测定物质的核磁：
1：固定磁场强度，改变电磁波频率—当频率恰好等于能级差-共振！ 2：固定电磁波频率，改变磁场强度—当强度达到能级差时-共振！
H质子的能级差是一定的，那么有机分 子中的所有质子都应在同一磁场强度下 吸收能量，那么，在核磁共振谱图中 就应只有一个吸收峰。？？？
低场
高场
2014-8-13
11
3.1 诱导效应
• 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---吸收峰向低场移动
化合物 CH3X
CH3O CH3N CH3C CH3I CH3Br CH3Cl CH3F
电负性 (X)
核磁共振g4的特征峰
核磁共振g4的特征峰核磁共振（NMR）技术广泛应用于化学、生物化学、生物医学等领域中，以帮助解决复杂物质的结构和变化问题。
在NMR谱图中，特征峰是指具有独特信号的峰，可以通过处理和解读这些峰的信息，得到样品的相关结构和性质。
本文将重点介绍核磁共振谱图中的G4特征峰。
1. 什么是G4结构G4结构，全称：Guanine四联体，是指DNA分子中一种特殊的碱基对结构，其核苷酸基序列中存在连续的四个鸟嘌呤分子。
G4结构具有很强的稳定性和特殊的生物学功能，如抗癌、抑制感染等，因此引起了广泛的研究。
2. G4的核磁共振谱图在核磁共振谱图中，G4结构具有独特的峰形和位置，从而形成了G4的特征峰。
G4结构的核磁共振谱图主要包括两个峰：a. 脱氧核糖核酸肽脱氧核糖核酸（d(TG4T))d(TG4T))峰位于12-14 ppm的范围内，用于判断和鉴定G4结构的存在和稳定性。
b. 脱氧核糖核酸（d(G4))d(G4)的特征峰位于10-13 ppm，其高峰的位置通常在12-13 ppm之间，可以用于确定G4结构的种类和构象。
3. 影响G4特征峰的因素G4特征峰的位置和形状受到多种因素的影响：a. 金属离子：一些金属离子（如K+和Na+）可以与G4结构相互作用并影响其形态和峰形。
b. pH值：pH值的改变可以使G4结构增加或减少胁迫，从而影响其稳定性和峰形。
c. 质子交换：质子交换可以揭示G4结构的氢键和腺嘌呤保护性区域，从而使谱图更为明晰。
d. 热力学参数：G4结构的热力学参数（如Tm值、Gibbs自由能）可以反映其稳定性和形态，从而影响峰的形状和位置。
结论总之，G4结构的特征峰是核磁共振谱图中的一种独特峰，可用于鉴定和确定G4结构的存在、种类和形态，并为相关研究提供重要的信息。
在实际应用中，G4结构的峰形和位置可受多种因素影响，因此需要进行详细的分析和判断。
4-2核磁共振(NMR)(精)
化学环境相同的氢叫等性氢.一个有机 化合物有几种等性氢,在谱上就有几组共 振峰.
2)峰面积积分 核磁共振谱上各组峰面积积分比,表示 各类氢数目的最简比,比例再结合化合 物的相对分子质量即可算出各类氢的数 目
3)化学位移δ 在一个原子核周围总有电子运动.在外磁 场作用下这些电子可产生诱导电子流,.从而产 生一个诱导磁场,该磁场方向与外加磁场方向 相反(如图B所示).这样使核受到外加磁场的影 响(B)要比实际外加磁场强度(B0)小这种效应叫 屏蔽效应. 因此,核实际感受到的磁场为 B=B0-σB0=(1-σ)B0
{
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
１３ １２ ０
１１１０
９
８
７
６
５
４
３
２
１
４）自旋－自旋偶合作用（偶合常数J）
通过化学键传递的磁性核之间的间接相互 作用称为自旋－自旋偶合．自旋偶合引起的谱 线增多现象称为自旋－自旋分裂．自旋偶合的 大小用偶合常数J表示，单位Hz.对于一定化学 位移的多重峰来说，J就是相邻小峰间的距离， 其数值一般为１～２０Hz. 当偶合常数J比化学位移的差值小得多的 情况下，即J«⊿δ ﹒v,称为一级谱． 对氢原子来说有n+1规律： 有n个相邻氢则将显示n+1个峰.
因两种自旋状态的能差(⊿E)与外磁场强 度有关，所以发生共振的辐射频率也随外加 磁场强度变化,核磁共振的条件为：
h v=γN ħ BO
由上式可求得不同磁场强度时发生共振所 需的频率． 目前核磁共振有两种操作方式：① 固定 磁场扫频, ② 固定辐射频率扫场.
(3) 核磁共振谱图的一些重要参数: 1) 等性氢原子
影响化学位移的因素很多，主要有： a.诱导效应 化学位移是由核外电子屏蔽作用引起的， 因此任何影响核外电子密度的因素均会影响 化学位移． 电负性大的取代基（如卤素，硝基，氨基， 羰基，羧基等）的诱导效应均会降低核外电子 的密度从而起了去屏蔽作用，产生的与外磁场 方向相反的诱导磁场强度（B诱）减小.根据B扫 =B0+B诱可知共振所需磁场强度相应降低，即 共振在较低磁场发生，则δ增大
核磁共振1234
进动频率时，自旋核吸收射频能量，从低 能级跃迁到高能级，发生核磁共振
核磁共振
共振条件
E=h =E=2H0=H0h/2 =H0/2
射频频率等于进动频率，与H0成正比 不同核的γ不同，在H0一定时，一种射频
只能观测一种核的核磁共振现象，不存在 其它核的干扰。 改变射频，可以测其它核
其值为：I=1/2×n （n=0,1,2,3…）
核磁矩
原子核旋转产生循环电流，形成一个小磁 铁（磁偶极子），具有磁矩。
h I 2
γ为磁旋比，与原子的质量和带的电荷有 关，为常量
特定的核--自旋角动量、磁矩和磁旋比均 为常量
自旋取向
自旋态 自旋核在外加磁场中将进行取向Байду номын сангаас取向数 有2I+1种
化学等价的质子其化学位移相同，仅出现 一组NMR 信号 磁等价质子—对组外所有的磁性核具有相 同的偶合作用的质子
磁等价质子一定是化学等价的，化学等价 的质子不一定是磁等价
化学等价与不等价质子
分子中处于相同化学环境的质子：
CH3CH2OH
CH3CH2OCH2CH3
化学等价与不等价质子的判断
ω=H0γ ν=ω/2π=γH0/2π 特定核进动频率仅与外加磁场强度有关
自旋能级
在外磁场中，自旋核的取向数为(2I+1) 个，可以看作是核自旋能级数
如1H有两种取向，代表两个不同的能级
核磁共振
自旋核在磁场中发生能级分裂，低能态原 子核吸收能量，跃迁到高能态，称为核磁 共振
射频波（频率30~1000 MHz） --在H0的垂直方向上加一个线偏振的交
磁共振及二维核磁共振理论 2002 K.Wuthrich –蛋白质结构
核磁共振乳腺4类结节分级标准
核磁共振乳腺4类结节分级标准英文回答：Breast nodules are commonly detected during breast screening or diagnostic imaging using techniques such as mammography or ultrasound. Magnetic resonance imaging (MRI) is another imaging modality that can be used to evaluate breast nodules. The BI-RADS (Breast Imaging Reporting and Data System) classification system is commonly used to categorize breast nodules based on their imaging characteristics.In the case of breast nodules detected using MRI, the BI-RADS classification system includes four categories: BI-RADS 1, BI-RADS 2, BI-RADS 3, and BI-RADS 4. Each category represents a different level of suspicion for malignancy.BI-RADS 1 refers to a nodule that is definitely benign, with no suspicious features. This means that the nodule is not likely to be cancerous and further evaluation orfollow-up is not necessary.BI-RADS 2 refers to a nodule that is most likely benign, with a very low suspicion of malignancy. These nodules typically have well-defined borders and benign imaging features. Although further evaluation may not be necessary, periodic follow-up may be recommended to ensure stability.BI-RADS 3 refers to a nodule that is probably benign, but with a moderate level of suspicion. These nodules have some features that are suggestive of a benign nature, but there may be a small chance of malignancy. Further evaluation, such as additional imaging or biopsy, may be recommended to confirm the benign nature of the nodule.BI-RADS 4 refers to a nodule that is suspicious for malignancy. These nodules have imaging features that are highly suggestive of cancer, such as irregular shape, spiculated margins, or enhancement patterns. Further evaluation, such as biopsy, is usually recommended to determine if the nodule is cancerous or not.It is important to note that the BI-RADS classification system is not a definitive diagnosis of breast cancer. Itis a standardized way of categorizing breast nodules based on their imaging characteristics, which helps guide further evaluation and management decisions.中文回答：乳腺结节通常在乳腺筛查或诊断性成像中被检测出来，使用的技术包括乳腺X线摄影或超声波。
核磁共振氢谱-04
最后解析：芳烃质子和其它质子
• 活泼氢D2O交换，解析消失的信号 • 由化学位移，偶合常数和峰数目用一级谱解析
• 参考 IR，UV，MS和其它数据推断解构
• 得出结论，验证解构
核磁共振氢谱解析及应用 1HNMR谱解析实例
实例分析
H
H
NO2 OCH3 OCH3
H
NO2
H
OCH3
OCH3
Δv AB=
D2
−
J
2 AB
= 43.5Hz
v中
=
1[
2
v
1+
v
4]=
1[ 2
v
2+
v 3]
=
797.5Hz
vA = v中心 +
∆ν= 819Hz (δ8.19) 2
vB = v中 心 − ∆ν = 776Hz (δ7.76)
2
三旋系统
A3 AX2 AB2 AMX ABX ABC系统 (X-CH=CH2 ,-CH2-CH< ,三取代苯，二取代吡啶等)
• 由于Δν与测定条件有关，而J值与测定条件无关，在 不同条件下得到的谱图往往成不同的裂分系统：
• CH2=CHCN 中的三个质子： 在60Hz 的仪器测定时 表现为ABC系统 100Hz仪器测定时 表现为ABX系统 220Hz仪器测定时 表现为AMX系统
自旋系统的分类与命名
自旋系统： 相互偶合的核构成一自旋系统，
HC
HB
HA
AMX
D2O 交换: NaOD交换: 例如：
2 重氢交换法 -OH, -NH2, -COOH, -SH…
OH OH
O (A)
COOH
OH OH
4 核磁共振概论
理学院
磁性核分两种情况： I＞1/2的原子核电荷在原子核表面呈非均匀 分布，对核磁共振产生复杂影响； I=1/2的原子核电荷均匀分布于原子核表面， 不具有电四极矩，宜于核磁共振检测。 电四极矩：表征核电荷分布偏离球对称程度 的重要参数。
理学院
理学院
2.自旋角动量（P）和磁矩（μ）
理学院
γ γ B B0(1 - ) 2 π 2 π
σ:核的化学环境的函数
即使是同种原子，在不同环境中，会在不同磁场强度 下共振，产生化学位移。因此，化学位移能反映核体系 所处的化学环境——结构信息。
1
γ γ B0(1 - ) B0 2 π 2 π
化学位移的绝对值不易精确、稳定、重现地测定。
h为普朗克常数
理学院
具有自旋角动量P的原子核也具有磁矩μ，表示
核磁偶极的大小：
μ=γP 或γ=μ/P
γ称为磁旋比，决定核在核磁共振中的灵敏度； γ大的核，检测灵敏度高，共振信号易被观察， 反之则不灵敏。
理学院
一些磁核的性质
同位 素
1H 2H 13C 14N 15N 17O 19F
自旋 量子数 1/2 1 1/2 1 1/2 5/2 1/2
ห้องสมุดไป่ตู้
理学院
核磁共振光谱以样品分子不同化学环境磁性原
子核的峰位（化学位移）为横坐标，测得峰的相对
强度（共振信号强度）为纵坐标。
理学院
4.2 核磁共振基本原理
1.自旋量子数（I, spin quantum number） 角动量：与物体到原点的位移和动量相关的物理量
，在经典力学中表示为到原点的位移和动量的叉积
理学院
吸电子共轭效应减少质子的电子云密度，使 其在低场共振。
4问核磁共振检查
4问核磁共振检查
艾李萍;吴雪松
【期刊名称】《家庭医药（快乐养生）》
【年(卷),期】2024()6
【摘要】核磁共振(MRI)是现代医学中极为常见且重要的一种检查手段,它的广泛应用使得许多以往难以诊断的疾病现在变得无处遁形。
尽管其普及程度较高,但仍然有不少人对核磁共振的了解相对有限。
接下来,我们将分享一些关于进行核磁共振检查时,您必须了解的重要知识。
【总页数】1页(P78-78)
【作者】艾李萍;吴雪松
【作者单位】昆明医科大学第二附属医院放射科;昆明医科大学第二附属医院胃肠外科
【正文语种】中文
【中图分类】R44
【相关文献】
1.核磁共振检查护理在老年患者核磁共振检查中的应用
2.中注协全面完成2011年证券所执业质量现场检查派出检查组组进驻紫鑫药业审计机构进行专案检查——中注协相关负责人就2011年证券所执业质量检查工作啓中国财经报记者问
3.临床检查和核磁共振检查在肩袖损伤诊断上的作用探讨
4.核磁共振检查护理在老年患者核磁共振检查中的效果研究
5.核磁共振检查与CT检查的区别
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
核磁共振波谱 核磁4
2.偏共振去偶(OFR)
偏共振去偶谱的特点：
1）大于1JC-H 的偶合消除（即消除了2J 的偶合），谱图大大简化。 2）保留了同碳质子的偶合信息，以识别碳级 CH3 (q) quartet singlet CH2 (t) CH (d) C (s) doublet triplet
H2 C b n m g e j c d CH2 v q l CH 2 pCH3 u s t f h CH2 k o w k HO x t z y l
(A)
(B)
a 11.9 b 12.9 c 19.5 d 21.3 e 22.6 f 22.8 g 24.1 h 24.4 i 25.1 j 28.4 k 32.1 l 32.3 m 36.0
n 36.4 o 36.7 p 37.7 q 39.7 r 40.0 s 42.4 t 43.2 u 50.4 v56.4 w 56.9 x 71.0 y120.9 z141.7
8.0
7.0
6.0
5.0
4.0 3.0 / ppm
2.0
1.0
0 160 150 140 130120110100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 / ppm
-效应, -效应为正值,-效应为负值, 效应和 -效应一般较小(1-2), 可忽略不 计.
-C的高场位移(–2～–7), 不能用诱导效应
沿键传递解释,是空间因素的影响(下面讨
论).
I 的重原子效应(即碘对邻接原子的抗磁屏
蔽作用).
5).立体效应 位效应：链烃的 -邻位交叉，相互 排斥，从而屏蔽作用增加，向高场位移
3
4
2
核磁共振波谱2011(4)
(2) AX2系统
两组峰，一组两重峰，一组三重峰 例如： 1,1,2-三氯乙烷
1,1,2-三氯乙烷 CHCl2-CH2Cl 的 HNMR 谱
• (3) AX3系统 • 两组峰，一组两重峰，一组四重峰 • 例如： 2-氯丙酸的 HNMR谱
• • •
(4) A2X2系统 两组三重峰 例如： CH3COO-CH2-CH2-ph 的 HNMR 谱
o, p, m位氢的值均移向低场，但o位 移动较大。
o位
粗看二重峰
m, p位 复杂
7.26
这些取代基可使苯环电子密度降低，因而使δ值移 向低场。邻位两个氢谱线位移较大，处在最低场。 间对位3个氢的谱线往低场位移较小；相对处于高
场。处在低场的邻位氢粗看为双峰，因为邻位氢只
有一侧的邻碳上的氢与起偶合。
二、常见的自旋偶合系统
耦合常数与结构关系
自旋核之间的偶合作用是通过它们之间的成键电子对传递 的，因此，J的大小主要与它们间隔键的数目有关。
偶合常数的绝对值，通常随偶合H核之间距离的增大而减小。 同碳偶合：2J或J同 H-C-H 多数情况下，同碳质子为磁全同核，峰不分裂 邻碳偶合：3J或J邻 H-C-C-H 这是核磁共振氢谱中最主要的偶合方式 远程偶合：跨约4根键或更多键的两个氢间的偶合作用.
乙酸苯乙酯 phenethyl acetate
(5) A2X3系统
两组峰：一组三重峰，一组四重峰
例如：氯乙烷的 HNMR 谱
(6) AX6系统
两组峰：一组两重峰，一组七重峰
例如： 2-苯丙烷（异丙苯）的 HNMR 谱
• (7) A3M2X2系统 • 三组峰：3、6、3重峰 • 例如：硝基丙烷(CH3CH2CH2NO2)的 HNMR谱
核磁共振乳腺4类结节分级标准
核磁共振乳腺4类结节分级标准英文回答：Breast lesions detected through magnetic resonance imaging (MRI) are commonly classified into four categories based on their characteristics. These categories are known as the BI-RADS (Breast Imaging Reporting and Data System) classification system. The BI-RADS system provides a standardized way to describe and classify breast lesions, helping radiologists and clinicians to make accurate diagnoses and treatment decisions.The four categories in the BI-RADS classification system for breast lesions detected through MRI are as follows:1. Category 1: Negative. This category indicates that there are no findings suggestive of malignancy. Lesions in this category are considered benign and do not require further investigation or follow-up.For example, if an MRI scan shows a small, well-defined lesion with regular margins and no enhancement, it would be classified as BI-RADS category 1. This means that thelesion is most likely benign and no further action is needed.2. Category 2: Benign findings. This category includes lesions that have characteristics indicative of a benign nature. These lesions may have specific features that allow radiologists to confidently classify them as benign.For instance, if an MRI scan reveals a lesion with a typical appearance of a fibroadenoma, a common benignbreast tumor, it would be categorized as BI-RADS category 2. This means that the lesion is almost certainly benign and can be safely monitored without the need for further intervention.3. Category 3: Probably benign findings. This categoryis used for lesions that have a low suspicion of malignancy but cannot be definitively classified as benign. Theselesions may require short-term follow-up or additional imaging studies to confirm their benign nature.For example, if an MRI scan shows a lesion with some suspicious features but lacks definitive characteristics of malignancy, it would be classified as BI-RADS category 3. In this case, the radiologist may recommend a follow-up MRI scan in a few months to assess any changes in the lesion.4. Category 4: Suspicious findings. This category includes lesions that have a moderate to high suspicion of malignancy. These lesions require further evaluation, such as a biopsy, to determine their nature.For instance, if an MRI scan reveals a lesion with irregular margins, heterogeneous enhancement, and other suspicious features, it would be categorized as BI-RADS category 4. In this case, the radiologist would recommend a biopsy to determine if the lesion is malignant or benign.中文回答：乳腺核磁共振检测出的结节通常根据其特征分为四类。
4-乙基苯酚的核磁共振谱
4-乙基苯酚的核磁共振谱
对于4-乙基苯酚（也称为对乙基苯酚），其核磁共振（NMR）谱通常会显示以下峰：
1. ^1H NMR谱：
- 甲基（CH₃）的质子通常在2.2-2.5 ppm附近显示为一个单峰。
- 对位的质子（H）通常在6.8-7.2 ppm附近显示为一个多重峰，因为它与邻位的乙基质子（CH₂CH₃）耦合。
- 乙基（CH₂CH₃）的质子通常在3.7-4.0 ppm附近显示为一个多重峰，因为它与对位的质子（H）耦合。
2. ^13C NMR谱：
- 甲基（CH₃）的碳通常在14-17 ppm附近显示为一个单峰。
- 对位的碳（C）通常在124-132 ppm附近显示为一个单峰。
- 乙基（CH₂CH₃）的碳通常在18-24 ppm附近显示为一个多重峰。
具体的峰位和耦合模式可能因样品的纯度、溶剂和仪器参数等因素而有所不同。
因此，上述数值仅作为参考，实际的NMR谱图应该以实验测量为准。
核磁共振波谱分析-4
-CMe3 0.02 0.13 CH=CHR -0.10 0.00 -C6H5 -0.15 0.03 -CH2Cl -CHCl2 -CCl3 0.03 0.02 -0.07 -0.03 -0.8 -0.17
0.27 -COC6H5 -0.10 -CO2H(R) 0.11 -NO 0.03 -NO2 -0.07 -NH2 -0.17 -NHCOCH3
1.82 2.56 2.36 3.23 3.13 1.70 1.55
-NR2 -NHCOR -CN -N3 -SR
-SCN -N=C=S
1.57 2.27 1.70 1.97 1.64 2.30 2.86
2. 不饱和碳上质子的化学位移
炔氢: 叁键的各向异性屏蔽作用，使炔氢的化学位移 出现在1.6 –3.4 ppm范围内，与其它氢有重叠。
*共轭指烯键与其它基团形成共轭
例1:计算下面化合物烯氢的化学位移
H
H
C
C
OCH2CH2OCH3 OCH2CH2OCH3
（实测3.0 ppm）
Z同=0，Z顺= -1.07，Z反= -1.21
=5.25+0-1.07-1.21=2.97 ppm
例2：计算下面化合物烯氢的化学位移
H Ph
C
C
Br CO2Et
Shoolery 公式屏蔽常数
取代基 -CH3 0.47 取代基 -Br 2.33 取代基 -CONR2 1.59
-C=C
1.32 1.44 -CC 1.65 -CC-Ar -CC-CC-R 1.65 -C6H5 1.85 -CF3 1.14 -Cl 2.53
-I -OH -OR -OC6H5 -OCOR -COR -CO2R
各类质子的化学位移及经验计算
核磁共振波谱-氢谱(研)4
47
（3）AX3, A2X2, A2B2, AA′ BB ′等四旋系 统
AX3 A2X2 一级谱 A2B2, AA′BB′ˊ二级谱
例如：CH3CHO, CH3CHX-, -OCH2CH2CO- 等 按一级谱处理。
有机波谱解析 | 核磁共振波谱 | 氢谱 |
36
2，6-二甲基吡啶的1HNMR谱(60MHz)如下:
v1 ~ v8 依次为456， 449.5， 447， 440.5，421.5，420.5， 414， 412.5Hz
由上式计算得 δA=7.45ppm, δB=6.96ppm, JAB=7.8Hz
有机波谱解析 | 核磁共振波谱 | 氢谱
37
32
AB2系统比较复杂，最多时出现9条峰，其中A 4条峰, 1H； B 4条峰， 2H；第9条综合峰强度弱，往往观测不到。第3条谱线总是A核的化学位 移，第5和第7条谱线的中心总是B核的化学位移。
有机波谱解析 | 核磁共振波谱 | 氢谱
33
随着ΔvAB/J值
的降低， 二者化学 位移接近 ，综合峰 强度增大 。
16
命名原则
的，则将 这些核分别以A、B、C…等表示。
(2) 相互作用的核间化学位移差远大于其偶合常数的，则 将这些核分别以X、Y、Z…等表示。
(3) 将介于两者之间的核分别以M、N、O…等表示。
(4) 某种核磁全同的核数用下标在该字母的右下标记。
(5) 某核组内的核间化学等价而磁不等价时则用A、A’、B、
有机波谱解析 | 核磁共振波谱 | 氢谱
28
3-氰基丙酸甲酯中化学位移相等的2组相邻核不产生偶合裂分，只出现一 个单峰
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第4章 核磁共振
典型核 12C,16O,32S
2H,14N 13C,17O,1H,19F,15N， 11B,34Cl,79Br,81Br
其中， I =1/2的原子核是电荷在核表面均匀分布的旋转体。
这类核核磁共振谱线较窄，最适宜于核磁共振检测，是
NMR研究的主要对象。如1H,13C,19F,31P等。然而，核磁共 振信号的强弱与被测磁性核的天然丰度和旋磁比的立方成
第四章 核磁共振谱
Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy; NMR
一、NMR的发展简史
1946年以布洛赫和伯西尔为首的两个小组几 乎同时发现。二人获得1952年诺贝尔物理奖。
布洛赫(Felix loch )
伯希尔 (Edward Purcell)
NMR已经成为化学、物理、生物、医药等研 究领域中必不可少的实验工具，是研究分子结 构、构型构象、分子动态等的重要方法。
氢核磁共振图
积分曲线 共振谱线
化学位移
四、 1H的化学位移
4.1. 电子屏蔽效应和化学位移 4.2. 化学位移的表示方法 4.3. 影响化学位移的因素 诱导效应 共轭效应 各向异性效应 范德华效应 氢键效应和溶剂效应
4.1 电子屏蔽效应与化学位移
在外磁场作用下，氢核外运动着的电子产生相对于外磁
E n e kT 1.0000099 n
驰豫过程
n*
非电磁辐射形式释放能量
n0
驰豫现象：高能态的核以非辐射形式释放能量，回到低能 态，维持n-略大于n+，致使核磁共振信号存在，这种过程称 为“驰豫”。
1) 自旋 - 晶格驰豫 ( 纵向驰豫 ): 处于高能态的自旋体系与周 围的环境之间的能量交换过程，半衰期 T1 可以用来表示 自旋-晶格弛豫过程所需的时间。 2) 自旋-自旋驰豫(横向驰豫)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 迁至高能态。过程所需时间用T2表示。 液体样品的弛豫时间远小于固体样品，易于得到高分辨的NMR谱图
核磁共振氢谱第4-5节
四、芳环氢的化学位移
8
9
P116
Байду номын сангаас10
11
五、杂芳环氢的化学位移
α位芳氢处于低场
12
六、活泼氢的化学位移
P118
羟基峰形一般较钝，氨基、巯基峰形一般较尖。 重水交换实验可以确认O-H、N-H、S-H的活泼氢。
13
3.5 自旋偶合和自旋裂分
Spin-spin coupling and spin-spin splitting
2 1 0
39
The end
40
34
课堂练习1
b c d
2 1 0
35
a
PPM
课堂练习2
c a e
7
d
6 5 4 PPM 3
b
2 1 0
36
课堂练习3
d f
7
e
6 5 4 PPM
cb
3
a
2 1 0
37
课堂练习4
e
10
d
8
c
6 PPM 4
b
2
a
0
38
O
课堂练习5
N H
N
a g f e d
9 8
c
7 6 5 PPM 4 3
b
14
一、自旋偶合和自旋裂分
P118
引起共振峰分裂的分子中邻近磁性核之间的相互作用称 作自旋-自旋偶合(Spin-spin coupling)。 由自旋-自旋偶合引起的谱峰分裂的现象称作自旋-自旋 裂分(Spin-spin splitting) 。
15
自旋量子数为I=1/2的核，在磁场中有两种取向，m = +1/2 和m = - 1/2。 实例中当b质子处于m = +1/2 顺磁场取向时，其局部磁场通 过共价键传递给a质子，使a受到比外磁场稍微增强的磁场作 用，故可以在较低的外磁场发生共振。 当b质子处于m = -1/2 反磁场取向时，使a受到比外磁场稍 微减小的磁场作用，故可以在较高的外磁场发生共振。 b质子两种取向的几率近似相等，故a质子裂分的两个峰强 度相等。 a的两个质子可能的取向组合有以下三种，故可使b质子的 峰裂分为三重峰。 1 ： 2 ： 1
4核磁共振波谱法(131156)
例如：1H核外有高度对称的S电子云，在外磁场H0 作用下，产生一个方向与H0相反的感应磁场，使磁 核实际受到的磁场强度小于H0(见图4-8 P104)。若 要发生磁核共振，只有增加外磁场强度，以补偿被 感应磁场所抵消的部分。因此，共振信号峰向高场 移动。
△顺磁屏蔽(或去屏蔽)：使共振信号峰向低场移动 的屏蔽作用。
两个取向对应的两个量子能级见图4-2，P97，
H0 m=-0.5
u I=0.5
H0
u
m=+0.5
E H0 o
E2 +μHH0 m=-0.5
m=0 ΔE=2μHH0
m=+0.5 E1 =-μHH0
(a) I=1/2核磁距的取向
(b)I=1/2核的能级图
当H0=0(无外磁场)时，能级不分裂(见图4-2)，当 H0≠0(有外加磁场)时，两个能级之间的能量差为： ΔE=E2-E1=2μHH0 ；当H0(外磁场)变化时，质子 的能级ΔE也随之变化。在外磁场H0中，1H1核要从 低能级跃迁到高能级，必须吸收2μHH0的能量。
化学位移：在一定频率下，处于不同化学环境下的 化合物中的不同质子，产生NMห้องสมุดไป่ตู้的磁场强度不同的现 象。
§4.2-2化学位移的表示
因化学环境不同，同类磁核(如1H1)所产生的
共振频率差Δυ与它们的共振频率υ相比是非常小 的(即化学位移的变化只有百万分之十左右)。要精 确地测定Δυ的绝对值是非常困难的，因此，目前 采用相对法表示，即选一种化合物，以其中磁核的 共振频率为标准，让其他不同环境中的这类磁核与 之比较，其差值就是化学位移。但这种方法有一个 缺点，即同一个磁核在不同磁场强度的NMR仪器上 所测得的Δυ值就不相同。(见图4-6，P102)
核磁共振实验报告_4
核磁共振实验报告1．一、实验目的:2．掌握核磁共振的原理与基本结构；3．学会核磁共振仪器的操作方法与谱图分析；4．了解核磁共振在实验中的具体应用；二、实验原理核磁共振的研究对象为具有磁矩的原子核。
原子核是带正电荷的粒子, 其自旋运动将产生磁矩, 但并非所有同位素的原子核都有自旋运动, 只有存在自选运动的原子核才具有磁矩。
原子核的自选运动与自旋量子数I有关。
I=0的原子核没有自旋运动。
I≠0的原子核有自旋运动。
1)原子核可按I的数值分为以下三类:中子数、质子数均为偶数, 则I=0, 如12C.16O、32S等。
中子数、质子数其一为偶数, 另一为基数, 则I为半整数, 如：I=1/2；1H、13C.15N、19F、31P等；I=3/2；7Li、9Be、23Na、33S等；I=5/2；17O、25Mg、27Al等；2)I=7/2, 9/2等。
中子数、质子数均为奇数, 则I为整数, 如2H、6Li、14N等。
a.以自旋量子数I=1/2的原子核（氢核）为例, 原子核可当作电荷均匀分布的球体, 绕自旋轴转动时, 产生磁场, 类似一个小磁铁。
当置于外加磁场H0中时, 相对于外磁场, 可以有（2I+1）种取向:b.氢核（I=1/2）, 两种取向（两个能级）:c.与外磁场平行, 能量低, 磁量子数ｍ＝＋1/2;与外磁场相反, 能量高, 磁量子数ｍ＝－1/2;正向排列的核能量较低, 逆向排列的核能量较高。
两种进动取向不同的氢核之间的能级差: △E= μH0 （μ磁矩, H0外磁场强度）。
一个核要从低能态跃迁到高能态, 必须吸收△E的能量。
让处于外磁场中的自旋核接受一定频率的电磁波辐射, 当辐射的能量恰好等于自旋核两种不同取向的能量差时, 处于低能态的自旋核吸收电磁辐射能跃迁到高能态。
这种现象称为核磁共振, 简称NMR。
三、仪器设备结构1)核磁共振波谱仪（仪器型号: Bruker A V ANCE 400M）由以下三部分组成:2)操作控制台: 计算机主机、显示器、键盘和BSMS键盘。
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= 2.80(m,2H) 是与SH相连的－CH2(b)，同时与SH和CH2a相互偶合裂分
为不规则的四重峰 = 1.50(t,1H) 是SH上的H, 与－CH2b相互偶合裂分为三重峰 = 3.75(t,3H) 是与OH相连的－CH2a，它与－CH2(b)偶合裂分为三重峰 ，该峰的积分面积为3，可能含有OH质子的吸收 重水交换后再积分可能会给出更准确的结果。
CH3 1 CH3 _ C _ CH2_ OH 1 CH3
= 0.9(s,9H) 是3个－CH3
= 3.2(s,2H) 是－CH2
= 4.1(宽,1H) 是OH（滴加重水，吸收峰消失）
课本上例题
课本上例题
解： u=（6×2＋2－10）/2=2 根据题意分析 该化合物结构为：
O H H3C C C H O C O CH2CH3
CL _ H
NO2
作业：
• 旧教材：第142页 第5-10题 • 新教材：第154页 第6-11题
MS习题
•
化合物(CH3CH2)2CHCOOCH3的EIMS数据如下，写出质 谱中主要离子的形成过程。 EIMS,m/z(100%):130(0.1),102(90),87(52),71(50),43(100),29(26) 解析： 130（0.1）分子离子峰，该化合物的分子量为130 102（90）M－28（麦氏重排） 87（52）重排后脱CH3 71（50）重排后脱OCH3 43（100）二次重排峰 29（26） 乙基正离子
δ 3.87 CH3峰，向低场位移,与电负性基团相连 正确结构：
O C H
H3CO
三、联合谱图解析
（1）C6H12O
1700cm-1, C=0, 醛,酮
<3000 cm-1, -C-H u=1
两种质子 1：3或3：9 -CH3 ：-C(CH3)3 无裂分，无相邻质子
谱图解析 （2）C8H14O4
O CH2CH3
正确结构： HC O CH2CH3
O CH2CH3
谱图解析与结构确定(3)
化合物 C10H12O2，推断结构
δ7.3 δ1.2 δ 5.21 δ2.3
5H
2H
2H
3H
结构确定(3)
化合物 C10H12O2， u=1+10+1/2(-12)=5
1) δ 2.32(q,2H)和δ 1.2(t,3H) -CH2CH3相互偶合峰 2) δ 7.3(S,5H) 芳环上氢，单峰烷基单取代 3) δ 5.21(S,2H) -CH2上氢，低场与电负性基团相连
同学们就象祖国的花朵
第三章 核磁共振波 谱分析法
第四节 谱图解析与化合物 结构确定
一、谱图中化合物的 结构信息 二、谱图解析
三、例题与习题
一、1HNMR谱图中化合物的结构信息
（1）峰的组数：标志分子中磁不等性质子的种类，多少种； （2）峰的积分面积：能给出每类质子的数目(相对)，多少个；
（3）峰的化学位移 值：每类质子的化学环境，化合物中位置；
（4）峰的裂分数：相邻碳原子上质子数； （5）偶合常数(J)：确定化合物构型。
3 2 2 5
1
不足之处： 仅能确定质子（氢谱）。
TMS
7.3
4.3
1
1
1
3.0
2.1
0
1
常见结构单元化学位移范围
~2.1 H3C C
~3.0 H 3C
H
O
N
~.8 1 HC C C 3
~3.7 H3C O H C
~0.9 H3C C
H2=5.25+0.97(Z同－COOH)+(-0.28)(Z反－CH3)+0(Z反-H)＝5.94
比较计算结果可知结构A正确
课本上例题
解：根据元素分析结果和质谱给出的 分子量求出分子式： C数=50.46/12=4.20 4.20/0.46=9.13 H数＝5.14/1=5.14 5.14/0.46=11.11 Br数＝36.92/80=0.46 0.46/0.46=1 所以该化合物分子式为：C9H11BrO u =（9×2＋2－11-1）/2 = 4 根据图谱分析，该化合物结构应为：
谱图解析（ 3 ）
连卤素的烷基质子δ 值在3－4ppm左右
谱图解析（ 4 ）
苯环上的质子在低场出现δ 值7ppm左右。为什么？ 为什么次甲基比甲基的化学位移大？
对比
2. 谱图解析与结构确定
化合物 C10H12O2 2 2 5 3
8
7
6
5
4
3
2
1
0
谱图解析与结构确定(1)
u=(10×2+2-12)/2=5
1740cm-1, C=0, 可能是酯 <3000 cm-1, -C-H
u=2
可能是饱和酯，
三种质子积分面积比 4：4：６
=1.3(t,6H) 与=4.2(q,4H )
表示有： CH3-CH2-O=2.5(s,4H) , 表示有： CO-CH2CH2-CO正确结构为：
课本上例题
课本上例题
解： u=（5×2＋2－12）/2=0 根据题意分析 该化合物结构为：
OCH2CH2CH2Br
a
b
c
= 7.0(m,5H) 是芳环上的5个H = 4.0(t,J=5.75,2H) 是-CH2（a)上的氢,
该-CH2应连着电负性大的原子 = 3.5(t,J=6.5,2H) 是另一个-CH2(c)上的氢,
由于J值不同，所以与上一个-CH2没有偶合关系
= 2.2(不对称的5重峰,2H),也是一个－CH2(b),应是夹在前两个-CH2之
间,与前两个CH2上，4个磁不等价的的质子相互偶合裂分为变形的五 重峰，基本上遵循n+1规律
课本上例题
课本上例题
解： u=（2×2＋2－6）/2=0 为饱和化合物 根据题意分析 该化合物结构为： a
HOCH2CH2SH
b
UV: 200nm以上无吸收，证明是饱和化合物 IR:3367cm-1,强宽峰，示有－OH, 1050cm-1 示有伯醇-C-O-C 2558cm-1,示有S-H 或 B-H吸收（因分子式中只含有S,所以认为有S-H存在）
谱图解析与结构确定(2)
C7H16O3，推断其结构
9
δ 3.38 δ 1.37
δ 5.30 1
6
结构确定(2)
C7H16O3， u=（7×2＋2－16）/2=0 饱和化合物 a. δ3.38（q,6H) 和 δ 1.37 (t, 9H) —CH2CH3相互偶合峰 b. δ 3.38应含有—O—CH2结构 结构中有三个氧原子，可能具有(—O—CH2)3 c. δ 5.3（S,1H) CH上氢吸收峰，低场与电负性基团相连
O C OH
H C O
C
15 14 13 12 11 10 9
8
7
6
5
4Hale Waihona Puke 3210
¯ §» Æ » Ñ Î Ò
Ä (ppm) ¦
常见化合物的1H化学位移图示
二、谱图解析 1. 谱图解析
6个质子磁等价，单峰。 连羰基甲基质子δ 值在2ppm左右
谱图解析（ 2 ）
质子a与质子b 所处的化学环境不 同，磁不等价，两 个单峰。 单峰：没有相邻碳 原子（或相邻碳原 子无质子） 质子b直接与吸电子元素相连，产生去屏蔽效应，峰在 低场（相对与质子a ）出现，活性质子其δ 值随浓度增加而增 加，滴加重水后峰消失。 质子a是连氧甲基质子δ 值在3.5ppm左右。
δ 3.0（t, 2H) 和δ 4.30(t, 2H)
O—CH2CH2—相互偶合峰 δ 2.1(s，3H), —CH3峰 结构中有氧原子，可能具有： δ 7.3 （S,5H)芳环上氢，单峰 烷基单取代
O C CH3
a O c b CH2CH2 O C CH3
δ3.0 正确结构： δ 4.30 δ2.1
A: CH3CH2-O-CH2-COOH B: CH3C(OH)HCH2COOH C: CH3OCH2COOCH3
课本上习题
O
O
CH3CH2
C
CH2CH2
C
O
CH3
CH3OOCCH2CH2COCH2CH3
新课本习题：5、解析下列化合物的核磁共振氢谱（图3-38-4）
B′ C A′
B X
A
A
新课本上习题
= 1.2(t,3H) 是－CH3，与－CH2相连 = 2.2(s,3H) 是-CH3,与C=O相连 = 3.6(s,2H) 是－CH2，在两个C=O中间 = 4.1(q,2H) 是－ CH2 CH3中的－CH2
课本上例题
课本上例题
解： u=（6×2＋2－10）/2=2 根据题意分析 该化合物结构为：
课本上习题
CH3CH2-O-CH2CH2-CN
课本上习题
OCH2CH3
H _ H
O
CNH2
课本上习题
Ha Hb H3C Ha Hb Hb
H3C
N
(a)
CH3
H3C
N
Hc
(b)
CH3 Ha
H3C
Hb
Hb
CH3
H3C
N
Hc
Ha
N
Ha
(c)
(d)
课本上习题
OCH3 OCH3 _ Br
O
CH
课本上习题
根据Tobey-Simon规则计算如下：
A: H1=5.25+0.45(Z同－CH3)+1.41(Z顺－COOH)+0(Z反-H)＝7.11
H2=5.25+0.97(Z同－COOH)+(-0.22)(Z顺－CH3)+0(Z反-H)＝6.0