《天然有机化合物核磁共振氢谱集》(上、下册)
《核磁共振氢谱》PPT课件
3. 影响化学位移的因素：
= d + p + a + s H核外只有s电子，故d 起主要作用， a 和s对也有一定的 作用。
影响化学位移的因素---诱导效应
核外电子云的抗磁性屏蔽是影响质子化学位移的主要因素。
核外电子云密度与邻近原子或基团的电负性大小密切相关， 电负性强的原子或基团吸电子诱导效应大，使得靠近它们的 质子周围电子云密度减小，质子所受到的抗磁性屏蔽（ d）
范德华效应
当两个原子相互靠近时，由于受到范德华力作用， 电子云相互排斥，导致原子核周围的电子云密度降低 ，屏蔽减小，谱线向低场方向移动，这种效应称为范 德华效应。
这种效应与相互影响的两个原子之间的距离密切相关 ，当两个原子相隔 0.17nm（即范德华半径之和）时 ，该作用对化学位移的影响约为 0.5，距离为 0 . 2 0 nm 时 影 响 约 为 0 . 2 ， 当 原 子 间 的 距 离 大 于 0.25nm 时可不再考虑。
共轭效应
在共轭效应中，推电子基使H减小，拉电子基使H增
大。
(+1.43)
H
O CH 3 H
H
(+1.29)
H
(-1.10)
H
H
(-0.59)
H
O
H
(0.00)
H
(-0.21)
H
(-0.81)
相连碳原子的杂化态影响
碳碳单键是碳原子 sp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，对质子的屏蔽作用较小。
芳烃的各向异 8.9；环内H 在受到高度的屏蔽作 用，故 : -1.8
核磁氢谱(上)
offset
5
一，质子化学位移与分子结构的关系
1. 影响化学位移的因素
（1）屏蔽效应 化学位移是由于核外电子的屏蔽效应引起的。屏
蔽效应的大小与质子周围的电子云密度有关。
屏蔽效应分为局部屏蔽效应和远程屏蔽效应。 A.局部屏蔽效应 局部屏蔽效应是由原子核（1H）的核外成键电子的电子 云密度而产生的。绕核电子云密度增加时屏蔽作用增大
6
局部屏蔽效应
（诱导效应、共轭效应）： 氢原子核外成键电子的电子云密度产生的屏蔽效应。
拉电子基团：去屏蔽效应，化学位移增大（向低场） 推电子基团： 屏蔽效应，化学位移减小（向高场）
7
影响电子云密度的主要因素： （1）诱导效应
如： CH3O-中的质子的δ值（3.24～4.02ppm）比CH3N-质子 的δ值（2.12～3.10ppm）大
(6.20) π-π共轭 向低场 向低场
14
由于邻对位氧原子的存在，双氢黄酮的芳环氢 a 及 b 的化学位移为 6.15ppm ，通常芳环氢的化学位移 大于7ppm。
Ha CH3O Hb OH O
C O
15
（3）轨道杂化影响
单键、双键、叁键碳原子的轨道杂化状态不同，屏蔽效
应不同，例如：
C—C 单键 C＝C 双键 sp3杂化 sp2杂化 向低场
29
环己烷的构象
常温下环己烷只有一个单峰，低温可裂 分为两峰 常温下因为六元环（椅式）不断翻转互 换很快； 低温翻转速度较慢，（Time Scale）可 见两峰
Ha
He
C6HD11的1HNMR（60MHz) 30
饱和三元环：
在饱和脂环中可能存在环流，只有三元环中可见到，环的上下 方为屏蔽区，信号与饱和链上的CH2相比，明显向高场移动。
图谱解析 核磁共振图谱-氢谱ppt课件
6M 0 H1z0 M 0Hz
23
SKLF
0：60MHz 100MHz 200MHz 400MHz
H0：1.4092T 2.3488T 4.6975T 9.3951T
1ppm= 60Hz 100Hz 200Hz 400Hz
100MHz 10 8 6 4 2 0
＝60 MHz
B0
图4.8 核磁共振的吸收过程;当 v = 吸收发生
15
SKLF
共振
噢，我明白了！
当入射射线的振荡电场的频率同原子 核进动产生的电场频率一样时，两个 电场将会发生耦合，能量将会发生转 移，从而引起自旋形状的改动。我们 就说这种原子核入射的电磁射线发生 了共振。
16
SKLF
4.5 原子核自旋形状的数量分布
例如，在60MHz的磁场中， CH3Br 的化 学位移为162 Hz ，而在100MHz 中其化学位 H 3C 移为270 Hz.
CH 3 Si CH 3 CH 3
TMS
22
SKLF
化学位移( ), 同场强无关的表示方法
(化学位移Hz)
(核磁共振频率MHz) 特定质子的 值通常是一样的，不需求再思索丈量 频率了。
由于地球重力磁场 的影响，顶端沿着 本人轴进动.
当有外加磁场存在 时，原子核开场沿 着本身自旋的轴以 角速度进动 (拉莫 尔频率).
14
SKLF
, 同外加磁场的强度成比例；外加磁场强度越大， 进动的速率越大.
• 由于原子核带有电荷，原子核进动将产生同样频率的振 荡电场。
• 假设有一样频率的射线照射进动质子，此时射线的能量 将被吸收.
rohsolvrohsolvsolv45sklf412412磁各向异性磁各向异性环电流74ppm图图421421苯的抗磁的各向异性苯的抗磁的各向异性46sklf422乙炔的抗磁的各向异性乙炔的抗磁的各向异性23ppm47sklfch263155108070051图423由于在一些常见的重键系统中电子的存在致使构成各向异性48sklf图图424424一些实践分子的各向异性效应一些实践分子的各向异性效应49sklf413413n1n1分叉法那么n1法那么每种一样类型的质子的吸收意味着被相邻碳上的化学等价质子n个分裂为n1clchcl395ppm双峰577ppm三重50sklf图图425112425112三氯乙烷的三氯乙烷的1hnmr1hnmr图谱图谱51sklfch3ch2i图426426乙基碘的乙基碘的1hnmr1hnmr图谱图谱52sklf图图4274272硝基丙烷的硝基丙烷的1hnmr1hnmr图谱图谱53sklf自旋自旋裂分给出了一种新型的构造信息它阐明相邻碳上有多少个质子致使产生多重峰
有机波谱的核磁共振氢谱优秀课件
3.1.6 核磁共振条件
(1)核磁共振条件 ①I≠0的自旋核。 ②在外磁场中B0，核能级发生裂分，能量是量子
化的。 ③与外加磁场B0互相垂直的射频场B1，当射频场
能量(E＝hυ)恰等于二能级间差(△E)时，核吸 收能量由低能级跃迁到高能级。
(2)讨论： ＝
B0
①共振射频频率与磁场强度成正比。对于同一种核，
3.1.2 原子核的磁距
I=1/2的核(氢核)，可当作电荷均匀分布的球，绕 自旋轴转动时，产生磁场，类似一个小磁铁-核 磁。产生磁场的方向用右手法则来确定，磁性大 小称核磁矩。
量子力学证明，I≠0的原子核→都有自旋现象→产生 磁矩μ。μ与自旋角动量P关系如下：
＝ P
h
2
I(I 1)
γ-磁旋比，原子核的特性参数，是原子核的重要属性。
3.2 核磁共振波谱仪
(1) 永久磁铁：提供外磁场(B0)，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) 射频振荡器：线圈垂直于外磁场， 发射一定频率的电磁辐射信号(B1)。 (3) 射频信号接受器(检测器)：当质子 的进动频率(v)与辐射频率(v1)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。
有机波谱的核磁共振氢谱
第三章 核磁共振氢谱(1H NMR)
核磁共振波谱(NMR)与UV、IR同样，都是微观粒 子吸收电磁波后在不同能级上跃迁而产生的。
UV 分子吸收 IR 分子吸收 NMR 分子吸收
200~800 nm 辐射 2.5~25 m 辐射 106~109m 辐射
电子跃迁 振动能级跃迁 磁能级跃迁
106~109 m辐射与暴露在强磁场中的磁性原子核相 互作用，引起磁性原子核在外磁场中发生磁能级的共 振跃迁，从而产生信号。
有机化合物谱图解析-核磁共振氢谱(一)
-105) [22] 抗磁环流 -0.4~1.2(环内8H, -90)，9.3~9.65(环外14H,
-90)
[24] 顺磁环流 11.43~12.9(环内9H, -80)，4.73(环外15H, -80)
2）它们对任意另一核的耦合常数J相同（数值及符号）。
HA'
磁不等价： X
HA
HB' Y
HB
HA C
HB
FA C
FB
磁等价：
HA' X
HA
Y HB
Y
第十五页，共33页。
2.3.3 自旋体系（Spin system）
相互耦合的核组成自旋体系
1）化学位移相同的核构成一个核组。用A, B, M, X, ……标注；
芳环氢： 3J：6~9Hz; 4J：1~3Hz; 5J：0~1Hz
杂芳环：与杂原子位置有关，紧接杂原子的3J较小
第八页，共33页。
2.3 自旋耦合体系及核磁共振谱图的分类 2.3.1 化学等价（Chemical equivalent) 1. 分子中各原子核处于相对静止的情况 • 分子中的两基团（或质子）通过旋转操作可互换，则为化
2.6.2 重氢交换 2.6.3 介质效应
2.6.4 位移试剂
2.6.5 计算机模拟谱图
第三十二页，共33页。
Eu(dpm)3
内容总结
第二章 核磁共振氢谱。2）取代基的电负性：随着电负性的增加，3J下降。杂芳环：与杂原子位置有关 ，紧接杂原子的3J较小。若与某碳原子相连的四个基团互不等同时，该碳原子则是一手性中心（chiral center ）。若某碳原子连有一对相同的基团时，该碳原子则是前手性中心（prochiral center）。4）若核组内的核磁 不等价，用AA’A’’,。A3MM’XX’。只要存在强耦合体系，就可表现出“虚假” 耦合
5第五章核磁氢谱(上)
核磁共振氢谱图示
记录NMR谱的图纸打有刻度，上标Δν（Hz），下标δ （ppm）。 δ为0～10ppm，便于读出各组峰的化学位移及裂距Δν 。 超出此范围，可通过仪器的简单操作，以附加图记录在同一张 谱上，并注明偏移（offset）的Hz或ppm。
附图吸收峰的化学位移为正常读出值加偏移值。
(6.20) π-π共轭 向低场 向低场
由于邻对位氧原子的存在，双氢黄酮的芳环氢 a 及 b 的化学位移为 6.15ppm ，通常芳环氢的化学位移 大于7ppm。
Ha CH3O Hb OH O
C O
（3）轨道杂化影响
单键、双键、叁键碳原子的轨道杂化状态不同，屏蔽效
应不同，例如：
C—C 单键 C＝C 双键 sp3杂化 sp2杂化 向低场
卟啉类化合物
2.醛氢及烯氢的化学位移
平面上下各有一个锥形的屏蔽区，其它方向（尤其是平面 内）为去屏蔽区。
乙醛δH =9.77ppm，氧电负性较大
反磁屏蔽区（屏蔽区）
顺磁屏蔽区（去 屏蔽区）
羰基的屏蔽作用
炔氢的化学位移：（包括HCN）
炔氢在碳碳三键的屏蔽区内：乙炔 δH =2.8ppm δH烷＜ δH炔＜ δH烯 由于炔碳为sp杂化，s成分（33%）比烷烃高（50%），电子云更 靠近三键碳，所以炔氢周围电子云密度降低，但仍然比烷烃碳上 氢的化学位移大。 CH3CH2—H δH =0.96ppm
环电子流
反磁屏蔽区（屏蔽区） 顺磁性磁场 反磁性磁场 顺磁屏蔽区 （去屏蔽区）
芳环的屏蔽作用
H
环辛四烯：非芳香性，δH =5.68ppm 无反磁环流
正常乙酰基CH3 δH=2.1~2.3ppm
轮内氢
天然有机化合物核磁共振氢谱集
天然有机化合物核磁共振氢谱集一、概述天然有机化合物核磁共振氢谱是一种非常重要的分析手段，通过对分子结构中氢原子的化学位移和耦合关系的记录和分析，可以揭示分子结构和它们之间的相互关系，为有机化合物的结构鉴定和分析提供了重要信息。
本文将介绍天然有机化合物核磁共振氢谱的集成和应用。
二、核磁共振氢谱的原理核磁共振（NMR）是一种将核磁共振现象应用于化学分析的技术。
在核磁共振氢谱中，样品置于一个强磁场中，通过向样品施加一定频率的射频脉冲，使样品中的氢原子核发生共振吸收。
氢原子核在共振吸收时会产生特定的信号，这些信号可以被记录和分析。
通过测定氢原子核的化学位移和耦合关系，可以获取样品的结构信息。
三、天然有机化合物的核磁共振氢谱集1. 脂肪族类化合物脂肪族类化合物是天然产物中最常见的一类化合物，其核磁共振氢谱具有比较规律的特征。
通常脂肪族类化合物的氢原子核化学位移在0-5 ppm范围内，可以根据化学位移的数值和信号的相对强弱来推断化合物的结构。
2. 羟基化合物天然产物中常见的羟基化合物具有特征性的氢原子核化学位移，通常在3-5 ppm范围内。
在核磁共振氢谱中，羟基化合物的氢原子核通常会显示出明显的耦合关系，可以通过耦合常数来判断羟基的相对位置。
3. 醛和酮类化合物醛和酮类化合物在核磁共振氢谱中表现出特殊的化学位移和耦合关系。
醛和酮的羰基氢通常在9-10 ppm范围内，而亚甲基和亚乙基氢的化学位移和耦合关系也具有一定的规律性。
4. 芳香族化合物芳香族化合物在核磁共振氢谱中显示出特殊的化学位移和耦合关系。
芳香环上的氢原子核通常在6-8 ppm范围内，并且具有特征性的多重耦合模式。
5. 多环化合物多环化合物的核磁共振氢谱具有比较复杂的特征，其中包括环上氢原子核的化学位移和耦合关系，以及不同环之间的相互耦合。
6. 不饱和化合物不饱和化合物的核磁共振氢谱通常会显示出特殊的化学位移和耦合关系。
双键和三键的氢原子核具有特征性的化学位移和多重耦合模式。
《核磁共振氢谱》课件
芳烃的氢谱解析
芳烃的氢谱特征
芳烃的氢谱峰形较复杂，有多个峰，且峰与峰之间的距离较近。
芳烃的氢谱解析要点
根据峰的数量和位置，确定芳烃的类型和碳原子数；根据峰的强度 和形状，确定氢原子的类型和数量。
实例分析
以苯为例，其氢谱有多个峰，分别对应于不同位置上的氢原子。
PART 04
氢谱解析中的常见问题与 解决策略
偶合常数
当两个氢原子之间的距离足够近时， 它们的核磁共振信号会发生偶合，导 致峰分裂成双重峰。偶合常数是衡量 两个氢原子之间距离的指标。
氢谱解析的一般步骤
确定峰的位置和强度
根据核磁共振氢谱中的峰位置和强度，可以推断出分子中氢原子 的类型和数量。
确定氢原子的连接关系
通过分析峰的偶合常数，可以确定氢原子之间的连接关系，从而确 定分子的结构。
峰的简化问题
总结词
峰的简化问题是指某些情况下氢谱峰的数量过多，使得解析变得复杂。
详细描述
在某些情况下，由于分子结构中存在多个等效氢原子，会产生大量的重叠峰。这增加了氢谱解析的难 度。解决策略包括利用分子对称性来简化氢谱，以及利用去偶技术来消除某些峰的干扰，从而使得氢 谱更加简洁明了。
解析中的不确定性问题
多核共振技术
总结词
多核共振技术能够同时研究多个原子核的相 互作用和动态行为，有助于更全面地了解分 子结构和化学反应过程。
详细描述
多核共振技术是一种新兴的技术，它通过同 时研究多个原子核的相互作用和动态行为， 能够提供更全面、更深入的分子结构和化学 反应过程信息。这一技术的应用，将有助于 推动化学、生物学、物理学等领域的发展， 为解决复杂体系的研究提供新的手段。
2023-2026
ONE
核磁氢谱(上)new
化学位移
定义：在照射频率确定时，同种核因在分子中的化学 环境不同而在不同共振磁场强度下显示吸收峰的谱线 位移称为化学位移。故一个质子的化学位移是由其周 围的电子环境决定的。
化学位移的由来 —— 屏蔽
S
效应
化学位移是由核外电子的
� ∆E=µH0（核磁矩与外磁场之积） =-m γ hH0/2 π（ γ为磁旋比， m为核
2I+1个自旋取向上的磁量子数，分别 为I，I-1，I-2…-I+1，-I）
就氢核两种能级（m=1/2和-1/2）而 言，其能级差为：
∆E= γ hH0/2 π
三 跃迁的产生——射频振荡线圈产 生的电磁波
在外磁场中，原子核能级产生裂分，由低能级向高能 级跃迁，需要吸收能量。
式中：σ为屏蔽常数
核外电子对H核产生的这种作用，称为屏蔽效应(又 称抗磁屏蔽效应)。
显然，核外电子云密度越大，屏蔽效应越强，要发 生共振吸收就势必增加外加磁场强度，共振信号将移向 高场区；反之，共振信号将移向低场区。
, H0
,
因此，H核磁共振的条件是：
ν
=
γ 2π
H实
=
γ 2π
H（0 1 − σ）
99.985％
1.1%
核磁共振氢谱图示
CH2 CH3
NMR谱仪常配备有自动积分仪，对每组峰面积进行自动积分，在 谱中以数字（或积分高度显示）。各组峰的积分面积之简比，代 表了相应的氢核数目之比。上图从左至右，三组峰的积分高度之 简比为5:2:3，其质子数目之比也为5:2:3。
δ(ppm)，裂分数目，J，积分曲线（H的比例）
– 用惰性溶剂稀释时，δ↓ – -OH ： 0.5~5 ； -CONH2 ： 5~8 ； -
核磁共振氢谱[1] (2) (1)
![核磁共振氢谱[1] (2) (1)](https://img.taocdn.com/s3/m/e52d2a23b4daa58da0114a1f.png)
CH3COOH + H2O 1:1
残留H2O对活泼质子信号的影响：活 泼H信号不固定
影响化学位移的因素
⑦ 溶剂效应：溶剂不同使化学位移改变的效应 溶剂效应的产生是由于溶剂的磁各向异性造成或者是由 于不同溶剂极性不同,与溶质形成氢键的强弱不同引起的.
第二节 核磁共振氢谱
4、有机化合物中质子化学位移规律：
② 磁各向异性
双键
CH3CH3 CH2=CH2 0.96 5.25
A α=1.27，β=0.85
B α=1.23，β=0.72
C α=1.17，β=1.01
② 磁各向异性
单键
影响化学位移的因素
③ 共轭效应(C效应):
当芳环、C=C与-OR，=C=O，-NO2等吸电 、供电基团相连时，d值发生相应的变化 例：
用惰性溶剂稀释时，δ↓ -OH ： 0.5~5 ； -CONH2 ： 5~8 ； -COOH ： 10~13
O R C CH2
O C R' R
OH
O R' R
O
H
O R'
C CH C 11~16 ppm
影响化学位移的因素
⑥活泼质子交换:
酸性 H( 与 O 、 N 、 S 相连的 H) ，存在 H交换反应：
饱和碳原子上的质子的 d 值：叔碳 > 仲碳 > 伯碳
与H相连的碳上有电负性大的原子或吸电子基团（N, O, X, NO2, CO等）， d 值变大。电负性越大，吸电子能力越强 ， d 值越大。 d 值：芳氢 > 烯氢 > 烷氢
有机化合物中各种质子的化学位移值
《核磁共振氢谱》课件
《核磁共振氢谱》课件课程目标：1. 理解核磁共振氢谱的基本原理2. 学会分析核磁共振氢谱图3. 掌握核磁共振氢谱在有机化学中的应用第一部分：核磁共振氢谱的基本原理1. 核磁共振现象核磁共振的定义核磁共振的产生条件核磁共振的物理过程2. 核磁共振氢谱的化学位移化学位移的定义化学位移的影响因素化学位移的计算方法3. 核磁共振氢谱的耦合常数耦合常数的定义耦合常数的影响因素耦合常数的计算方法4. 核磁共振氢谱的积分强度积分强度的定义积分强度的影响因素积分强度的计算方法第二部分：核磁共振氢谱的解析1. 核磁共振氢谱图的解读谱线的数量和位置谱线的形状和积分强度谱线的耦合情况2. 等效氢的判断等效氢的定义等效氢的判断方法等效氢的例外情况3. 核磁共振氢谱的应用实例简单有机化合物的分析复杂有机化合物的分析手性化合物的分析第三部分：核磁共振氢谱的实验操作1. 核磁共振氢谱的样品制备样品的选择和制备方法样品的纯化和干燥样品的装载和测试2. 核磁共振氢谱的仪器操作核磁共振仪的基本结构核磁共振仪的操作步骤核磁共振氢谱的获取和保存3. 核磁共振氢谱的数据处理核磁共振氢谱的数据分析核磁共振氢谱的峰拟合核磁共振氢谱的定量分析第四部分：核磁共振氢谱的实践练习1. 练习题目简单有机化合物的核磁共振氢谱分析复杂有机化合物的核磁共振氢谱分析手性化合物的核磁共振氢谱分析2. 练习解答分析过程和思路核磁共振氢谱的解析步骤最终答案和讨论总结：核磁共振氢谱是一种重要的有机化学分析方法，通过对氢原子的核磁共振现象进行研究，可以得到有机化合物的结构和性质信息。
通过对核磁共振氢谱的基本原理、解析方法和实验操作的学习，可以更好地理解和应用核磁共振氢谱，为有机化学研究和教学提供有力的工具。
科学性：1. 内容准确：课件中的概念、原理和实验操作应基于有机化学和核磁共振氢谱的现有科学知识，确保无误。
2. 信息更新：课件中所引用的文献和数据应是最新的，以保证教学内容的时效性。
天然有机化合物核磁共振氢谱集
天然有机化合物核磁共振氢谱集核磁共振（NMR）是一种非常强大的分析技术，广泛应用于天然有机化合物的结构鉴定和定量分析等研究领域。
在核磁共振实验中，氢谱是最常见的实验，通过测量氢核的共振频率和强度，可以获取有机化合物的结构信息。
本文将介绍一些常见的天然有机化合物的核磁共振氢谱集。
首先，我们来看一下萜类化合物的氢谱。
萜类化合物是一类天然存在的有机化合物，具有重要的生物活性和药理作用。
其中最常见的萜类化合物包括萜烯、倍半萜和青蒿素等。
萜烯类化合物的氢谱通常具有多个特征峰，反映了它们分子内部的环状结构。
倍半萜类化合物的氢谱则表现出多个独立的峰，反映了它们分子内部的非环状结构。
青蒿素是一种重要的抗疟药物，其氢谱具有一个明显的脱质子峰和多个杂质峰。
除了萜类化合物，类胡萝卜素也是常见的天然有机化合物。
类胡萝卜素是一类具有重要生物活性的天然色素，其氢谱通常具有多个特征峰，反映了它们分子内部的共轭结构。
类胡萝卜素的氢谱还可以提供一些信息，例如共振峰的相对强度可以用于区分不同位置上的氢原子。
此外，天然有机酸和酚类化合物也具有一些特殊的氢谱特征。
天然有机酸如乙酸、丙酸、柠檬酸等具有羧基和甲基等功能团，其氢谱通常具有明显的羧基峰和甲基峰。
酚类化合物如苯酚、间苯二酚等具有羟基等功能团，其氢谱通常具有明显的羟基峰。
最后，我想提到天然有机化合物中的天然产物，如植物提取物和微生物产物等。
这些天然产物通常具有多个复杂的结构单元，其氢谱非常复杂。
通过分析氢谱，可以对这些复杂结构进行结构鉴定和定量分析。
总之，核磁共振氢谱是一种非常有效的分析方法，广泛应用于天然有机化合物的结构鉴定和定量分析等研究领域。
在实际应用中，我们可以根据氢谱的特征峰和强度，来判断化合物的结构和功能团，进而获取更多的化学信息。
因此，熟练掌握核磁共振氢谱的解析方法，对于天然有机化合物的研究具有非常重要的意义。