核磁共振谱原理及方法
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7
常见1H的化学位移
烷基中氢δ在0～5.5，与吸电子基团连接，δ值增 加，如甲苯δ＝2.35，甲醇δ＝3.99，可以查表。 甲基查表 -CH2计算：δ＝1.25＋∑σ i -CH计算：δ＝1.5＋∑σ i 烯烃中氢δ在4～6，计算 δ＝5.25＋Z同＋Z顺＋Z反，可以查表 苯环中氢δ在7左右，计算 δ＝7.26＋ ∑Si ，可以查表。
1000
0
14
7.50 ppm (t1)
如：
a=7.26+0.13-0.26=7.13 c=7.26+0.47+0.16=7.89 e=7.26+0.48=7.74 g=7.26+0.24=7.50
b=7.26+0.47+0=7.73 d=7.26+0.48+0.13=7.87 f=7.26+0.16=7.42
磁场H0中，1H有两种方式的取向：小磁场 与外磁场方向相同，能量较低；小磁场与 外磁场方向相反，能量较高 两种方式取向的能量差为△E
E
2
H 0
为旋磁比，与原子核有关 当外界电磁波提供的能量正好等于△E，原 子核就能够吸收能量，发生共振，从低能 级跃迁到高能级
4
检测能量被吸收的情况就能够得到原子的核磁共振 信号 △E与旋磁比、外磁场强度有关，H0越大，则△E 越大，核磁共振信号越强，仪器灵敏度越高 如1H-NMR,其γ＝26.75×107，则共振条件为： H0＝1.4×104G,在60MHz共振，称为60MHz核磁 H0＝2.3×104G,在100MHz共振，100MHz核磁 H0＝7.0×104G,在300MHz共振，300MHz核磁 I≠0的原子核都有核磁共振现象，其中I=1/2的原子 核最适合核磁共振研究。 1H、13C、31P和19F等最适合核磁共振 12C、16O和32S不能做核磁共振 5
6
化学位移的表示方法
由于电子云屏蔽引起的磁场强度变化很小，
其绝对值难以精确测定，因此通常用标准物 质与样品比较，测定其吸收频率差 TMS，四甲基硅烷做内标物质 TMS稳定，12个氢，单峰，Si电负性大， TMS中氢受屏蔽较大，不与有机物中质子信 号重叠 样品 － 标准 6 定义化学位移δ ＝ 10 标准
15
b-d
计算值 a=7.13 b=7.73 c=7.89 d=7.87 e=7.74 f=7.42 g=7.50
6000
7.830 7.847 7.865
7.724
7.615
7.530
7.167
5000
4000
a
3000
2000
e
g
f
1000
0
7.50 ppm (t1)
16
5000
4000
2000
1000
6000
3000
0
7.042 7.064 3.93
7.133
7.265
7.525 1.01
7.616
7.716
7.801 7.823 7.846
7.50 ppm (t1)
2.06 2.12 12.02
7.00
4.10
17
计算：
18
bBaidu Nhomakorabeag
4000
a,h
3000
2000
i,j
1000
0
8.00 ppm (f1)
的原子核还能绕核轴自旋。 自旋量子数I与质量数、原子序数有关 质量数 偶 偶 奇 原子序数 偶 奇 奇偶 自旋量子数 0 正整数 正半整数 核电荷的旋转产生一个沿核轴方向的小磁场， 就是自旋的原子核本身如一个小磁铁
3
I≠0的原子核称为磁性核
如1H的自旋量子数I=1/2，是磁性核。在外
材料分析与检测
核磁共振谱
1
定义：
用频率为兆赫数量级，波长为1~1000m的
电磁波照射分子，这种电磁波能够与处于 强磁场中的磁性原子核作用，引起磁性原 子核发生磁能级的共振跃迁，记录原子核 对射频区电磁波的吸收，就得到核磁共振 谱，简称NMR.
2
简单原理：
所有原子核都带正电荷，自旋量子数I不为零
7.50
7.00
19
8
甲基取代基 影响表
9
-CH2和-CH取代基影响表
10
烯烃取代基影响表
11
苯环取代基影响表
12
苯环取代基影响表
13
谱图解析
6000
12.23
2.07
1.00
2.03
4.06
7.830 7.847 7.865
7.724
7.615
7.530
7.167
5000
4000
3000
2000
化学位移
由核磁原理，如果不考虑电子屏蔽，则氢原子的 共振能量相同，无法对其进行分别 由于各种氢核在分子中位置不同，所受电子的屏 蔽程度不同，氢核磁共振将受到影响，谱图上谱 峰位置发生移动，称为化学位移 当外磁场H0的磁力线通过原子核周围时，外围电 子产生与H0相反的对抗磁场H’=H0δ,使原子核受到 的磁场强度降低，共振能量也降低 通常δ称为屏蔽常数，表示电子云对核屏蔽作用的 大小，因此氢核所处位置不同，δ值（化学位移值） 不同
常见1H的化学位移
烷基中氢δ在0～5.5，与吸电子基团连接，δ值增 加，如甲苯δ＝2.35，甲醇δ＝3.99，可以查表。 甲基查表 -CH2计算：δ＝1.25＋∑σ i -CH计算：δ＝1.5＋∑σ i 烯烃中氢δ在4～6，计算 δ＝5.25＋Z同＋Z顺＋Z反，可以查表 苯环中氢δ在7左右，计算 δ＝7.26＋ ∑Si ，可以查表。
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7.50 ppm (t1)
如：
a=7.26+0.13-0.26=7.13 c=7.26+0.47+0.16=7.89 e=7.26+0.48=7.74 g=7.26+0.24=7.50
b=7.26+0.47+0=7.73 d=7.26+0.48+0.13=7.87 f=7.26+0.16=7.42
磁场H0中，1H有两种方式的取向：小磁场 与外磁场方向相同，能量较低；小磁场与 外磁场方向相反，能量较高 两种方式取向的能量差为△E
E
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H 0
为旋磁比，与原子核有关 当外界电磁波提供的能量正好等于△E，原 子核就能够吸收能量，发生共振，从低能 级跃迁到高能级
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检测能量被吸收的情况就能够得到原子的核磁共振 信号 △E与旋磁比、外磁场强度有关，H0越大，则△E 越大，核磁共振信号越强，仪器灵敏度越高 如1H-NMR,其γ＝26.75×107，则共振条件为： H0＝1.4×104G,在60MHz共振，称为60MHz核磁 H0＝2.3×104G,在100MHz共振，100MHz核磁 H0＝7.0×104G,在300MHz共振，300MHz核磁 I≠0的原子核都有核磁共振现象，其中I=1/2的原子 核最适合核磁共振研究。 1H、13C、31P和19F等最适合核磁共振 12C、16O和32S不能做核磁共振 5
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化学位移的表示方法
由于电子云屏蔽引起的磁场强度变化很小，
其绝对值难以精确测定，因此通常用标准物 质与样品比较，测定其吸收频率差 TMS，四甲基硅烷做内标物质 TMS稳定，12个氢，单峰，Si电负性大， TMS中氢受屏蔽较大，不与有机物中质子信 号重叠 样品 － 标准 6 定义化学位移δ ＝ 10 标准
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b-d
计算值 a=7.13 b=7.73 c=7.89 d=7.87 e=7.74 f=7.42 g=7.50
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7.830 7.847 7.865
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7.50 ppm (t1)
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7.525 1.01
7.616
7.716
7.801 7.823 7.846
7.50 ppm (t1)
2.06 2.12 12.02
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计算：
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bBaidu Nhomakorabeag
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a,h
3000
2000
i,j
1000
0
8.00 ppm (f1)
的原子核还能绕核轴自旋。 自旋量子数I与质量数、原子序数有关 质量数 偶 偶 奇 原子序数 偶 奇 奇偶 自旋量子数 0 正整数 正半整数 核电荷的旋转产生一个沿核轴方向的小磁场， 就是自旋的原子核本身如一个小磁铁
3
I≠0的原子核称为磁性核
如1H的自旋量子数I=1/2，是磁性核。在外
材料分析与检测
核磁共振谱
1
定义：
用频率为兆赫数量级，波长为1~1000m的
电磁波照射分子，这种电磁波能够与处于 强磁场中的磁性原子核作用，引起磁性原 子核发生磁能级的共振跃迁，记录原子核 对射频区电磁波的吸收，就得到核磁共振 谱，简称NMR.
2
简单原理：
所有原子核都带正电荷，自旋量子数I不为零
7.50
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甲基取代基 影响表
9
-CH2和-CH取代基影响表
10
烯烃取代基影响表
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苯环取代基影响表
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苯环取代基影响表
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谱图解析
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7.167
5000
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化学位移
由核磁原理，如果不考虑电子屏蔽，则氢原子的 共振能量相同，无法对其进行分别 由于各种氢核在分子中位置不同，所受电子的屏 蔽程度不同，氢核磁共振将受到影响，谱图上谱 峰位置发生移动，称为化学位移 当外磁场H0的磁力线通过原子核周围时，外围电 子产生与H0相反的对抗磁场H’=H0δ,使原子核受到 的磁场强度降低，共振能量也降低 通常δ称为屏蔽常数，表示电子云对核屏蔽作用的 大小，因此氢核所处位置不同，δ值（化学位移值） 不同