核磁共振谱
核磁共振谱的原理
核磁共振谱的原理
核磁共振谱（Nuclear Magnetic Resonance, NMR）是一种常用的分析技术，用于确定化合物的结构和分子环境。
其原理基于核磁共振现象，以下是核磁共振谱的基本原理：
1. 核磁共振现象：原子核具有自旋（spin）属性，当处于外加磁场中时，核会以不同的能级分布。
当外加磁场的强度与核的共振频率相匹配时，核能够吸收或发射电磁辐射（一般是射频辐射），这种现象称为核磁共振。
2. 核磁共振谱仪：核磁共振谱仪由强大的磁场系统和射频辐射系统组成。
强大的磁场使核能级分裂，而射频辐射用于激发和探测核的共振吸收信号。
3. 化学位移：在核磁共振谱中，化合物中的不同核会产生不同的共振频率，这是由于其所处的分子环境不同。
共振频率的差异在谱图中以化学位移（Chemical Shift）表示，通常用化学位移标尺表示为δ值。
4. 峰形和积分强度：在核磁共振谱中，共振信号呈现为峰状。
峰的形状和高度提供了关于化合物的结构和环境的信息。
积分强度表示了
不同峰的相对强度，可以用于确定不同类型的核在分子中的数量比例。
5. 耦合常数：在某些情况下，谱图中的峰可能出现分裂，这是由于相邻核的耦合作用。
耦合常数提供了有关相邻核之间的相互作用的信息，例如键合关系和空间排列。
通过分析核磁共振谱图，可以确定化合物的结构、化学环境、官能团和分子间的相互作用。
核磁共振谱技术广泛应用于化学、生物化学、药学等领域，为化合物鉴定和分析提供了重要的工具和信息。
核磁共振谱法
核磁共振谱法（ Nuclear（Magnetic（Resonance（Spectroscopy，NMR）是一种常用的分析技术，用于确定物质的分子结构和化学环境。
它利用核自旋的量子态之间的能级差异，以及核自旋与外加磁场之间的相互作用，来获得物质的结构和信息。
核磁共振谱法主要用于有机化合物和生物大分子的分析，如有机化合物的结构确定、化学反应的监测以及生物大分子的结构研究等。
下面是关于核磁共振谱法的详细分析：1.（核磁共振现象：核磁共振现象是指物质中具有核自旋的原子在外加磁场作用下，能量级的分裂和跃迁现象。
在外加磁场下，具有核自旋的原子核会分裂成多个能级，其能级差与外加磁场的强度成正比。
2.（化学位移（Chemical（shift）：核磁共振谱法中的一个重要参数是化学位移，用来描述不同原子核在磁场中的化学环境。
化学位移通常用δ值表示，以标准物质（ 如TMS，甲基硅烷）作为参考物质，其化学位移被定义为0。
3.（峰的积分关系：核磁共振谱中的峰通常对应于不同的核。
峰的积分面积与相应核的数量成正比，可以用来确定化合物中不同核的相对数量关系。
4.（倍频峰 Multiplet）：对于具有多个等效核的化合物，峰展宽并分裂成多个子峰，称为倍频峰。
倍频峰的分裂模式与化合物中其他核之间的相互作用有关，可以提供化合物内部结构的信息。
5.（耦合常数 Coupling（constant）：耦合常数用于描述倍频峰的分裂情况，表示分裂峰之间的距离。
它提供了有关邻近核之间的相互作用强度和距离的信息，用于推断化合物的结构。
6.（异常峰：在核磁共振谱中，有时会观察到异常峰，它们来自于特殊的核环境或结构。
异常峰可以提供有关物质中特殊官能团的存在和位置的信息。
通过分析核磁共振谱，可以确定物质的分子结构、官能团、取代基、化学环境等信息，从而帮助化学家和生物学家深入研究物质的性质和反应过程。
核磁共振谱
在使用氘代试剂时，由于氘代度不会是100％，在谱图中常会出现残 留质子的吸收。在13C NMR谱中也会出现相应的吸收峰。在配制样品溶液 时，除考虑溶解度以外，还要考虑可能的溶剂峰干扰。必要时可以更换 溶剂，以检查某些峰是否被溶剂峰掩盖。 表3-3列出常用溶剂产生的溶剂峰的化学位移和裂分情况。
12
13
在60MHz仪器上，某一基团相对于TMS在60Hz处共振，则 其化学位移表示为： δ 所表示的是该吸收峰距原点的距离。其单位是ppm(百 万分之一)，是核磁共振波谱技术中使用的无量纲单位。
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核磁共振波谱和常用术语表示为：
大多数有机化合物的1H NMR信号出现在TMS的左侧，规定为正值； 少数化合物的信号出现在TMS右侧的高场区，用负号表示。 选用四甲基硅烷TMS作化学位移参比物质的原因是它的12个质子受 到硅原子的强屏蔽作用，在高场区出现一个尖锐的强峰，它在大多数 有机溶剂中易溶，呈现化学惰性；沸点低(26.5℃)因而样品易回收。 在氢和碳谱中都设为δ TMS=0。
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在NMR谱测定时，多使用氘代试剂。在使用不同的氘代试剂和观测 谱宽时，需设置不同的观测偏置(如表3-2所列)。以使所有吸收峰出现在 谱图合适的位置上，并避免谱带的折叠。所谓谱带折叠是指观测谱宽设 置不够时，超过高场区域的峰会折叠到低场区域或超过低场区域的峰会 折叠到高场区域，干扰谱图的解析。
表3-2不同氘代试剂和谱宽时的观测偏置(KHz)(90MHz仪器)
3.2 饱和和弛豫
3.2.1 饱和
式(3-2) 表明，处于低能态和高能态核 的数目与能级差和温度有关。一般Δ E很小，约为10-6kJ.mol-1， 在1.41特斯拉磁场中，在室温下每一百万个原子核中处于低 能态的核仅比高能态的核多约6个(在较高的H0和低温下，这个 差值会增大)。 当受到适当频率的射频场照射时，原子核吸收能量，由 +1/2态跃迁到-1/2态，使n+减少而n-增加。当n+=n-时，吸收和 辐射能量相等。就不再有净吸收，核磁共振信号消失，这个 体系就处于饱和状态。 处于高能态的核可以通过某些途径把其多余的能量传递 给周围介质而重新回到低能态，这个过程叫做弛豫。 弛豫主要有自旋-晶格弛豫和自旋-自旋弛豫两种机制。
核磁共振图谱的名词解释
核磁共振图谱的名词解释导语：核磁共振图谱（Nuclear Magnetic Resonance Spectrum）是一种常见的分析技术，广泛应用于化学、生物、医药等领域。
本文将对核磁共振图谱进行详细解释，包括其原理、应用和解读方法。
一、核磁共振的基本原理1. 常见核磁共振元素核磁共振主要使用的元素有氢（^1H）、碳（^13C）等，其中氢核磁共振应用最为广泛。
2. 磁共振现象当处在强大磁场中的原子核受到一定频率的射频信号激发时，其自旋状态发生变化，并会在恢复过程中辐射出电磁信号。
这种现象被称为磁共振现象。
3. 化学位移（Chemical Shift）核磁共振图谱中的化学位移是指原子核在磁场中的实际共振频率与参考物质的共振频率之差。
化学位移可以提供有关分子结构和环境的信息。
4. 脉冲序列核磁共振图谱的测量过程主要是通过设计和应用特定的脉冲序列来操控和检测系统的核自旋状态。
常见的脉冲序列包括Hahn Echo、Spin Echo、Inversion Recovery等。
二、核磁共振图谱的应用1. 化学分析核磁共振图谱可以用于分析和确定化合物的结构、官能团和键合方式。
借助图谱上的化学位移信息和峰的相对积分峰面积，可以对样品进行定性和定量分析。
2. 药物研发核磁共振图谱在药物研发中广泛应用。
通过观察药物与受体之间相互作用的变化，可以评估药物的活性和药物-受体结合方式，为药物优化提供重要信息。
3. 生物医学研究核磁共振图谱在生物医学研究中有着重要的应用。
通过对生物样品进行核磁共振测量，可以获取组织和细胞水平的代谢信息，研究其与疾病的相关性。
三、核磁共振图谱的解读方法1. 化学位移解读通过和已知化合物的化学位移进行对比，可以初步确定某峰所代表的官能团或结构类型。
常见的化学位移区间包括芳香环上氢原子、烷基氢原子、甲基氢原子、羰基氢原子等。
2. 积分峰面积解读通过峰的积分峰面积，可以推断样品中不同类型氢的相对数量。
《核磁共振图谱》课件
物理研究
核磁共振技术在生物医学工程领域的应用，如生物组织成像、药物开发等。
生物医学工程
2000年代至今
随着计算机技术和数字化技术的进步，核磁共振技术不断发展和完善。
1990年代
高场强核磁共振技术和超导技术应用于成像研究。
1970年代
核磁共振成像技术诞生，开始应用于医学领域。
《核磁共振图谱》PPT课件
核磁共振技术简介核磁共振图谱的解析核磁共振图谱的应用核磁共振图谱的未来发展
目录
CONTENTS
核磁共振技术简介
利用核磁共振技术进行人体内部结构的无损成像，用于诊断疾病和监测治疗效果。
医学成像
通过核磁共振技术分析分子结构和化学键信息，用于化学物质鉴定和反应机理研究。
化学分析
核磁共振图谱的应用
那一小时候-簌-这个时候 M = on- City- however退铺ois the zus,anderizing一期 Lorem-others in in onosis city to d inosis d Gois in
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确定氢原子核原子核之间的偶合常数。
确定氢原子核的偶合常数
通过分析谱线的形状和强度，推断氢原子核之间的相互作用和空间距离。
解析谱线形状和强度
苯甲酸甲酯的核磁共振图谱
苯甲酸甲酯分子中有四个氢原子，分别处于苯环和酯基上。通过解析其核磁共振图谱，可以确定这四个氢原子分别处于不同的化学环境中。
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第五章 核磁共振谱
于外磁场，发射与磁场强
度相适应的电磁辐射信号。 60 、 80 、 100 、 300 、 400 、
500或600MHz
3 ．射频信号接受器和检测 器）：当质子的进动频率 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。
4．探头：有外径5mm的玻璃样品管座, 发射线圈，接收线圈， 预放大器和变温元件等。样品管座处于线圈的中心，测量过
-CH3 ， =1.6~2.0，高场； -CH2I， =3.0 ~ 3.5,
-O-H，
-C-H，
大
低场
小
高场
几种氢核化学位移与元素电负性的关系
化学式 CH3F CH3Cl CH3Br CH3I CH4 (CH3)4Si
电负性
化学位移
4.0
4.26
3.1
3.05
2.8
2.68
2.5
2.16
图右端）其他各种吸收峰的化学位移可用化学参数δ来
表示， δ定义为：
试样 - TMS 10 6 0
δ单位为ppm（百万分之一），无量纲单位， δ与磁场强度无关， 各种不同仪器上测定的数值是一样的。
1H-NMR谱图可以给我们提供的主要信息：
1. 化学位移值——确认氢原子所处的化学环境，即属于何
讨论:
(1) I=1 或 I >0的原子核 I=1 ：2H，14N I=3/2：
11B，35Cl，79Br，81Br
I=5/2：17O，127I 这类原子核的核电荷分布可看作一个椭 圆体，电荷分布不均匀，共振吸收复杂， 研究应用较少；
（重要） (2)Ｉ＝1/2的原子核
1H，13C，19F，31P
原子核可看作核电荷均匀分布的球体，并象陀螺一样自旋，
核磁共振光谱的原理
核磁共振光谱的原理核磁共振光谱，简称NMR，是一种分析化学中常用的非破坏性技术。
它基于原子或分子的核磁共振现象，通过测量核磁共振信号的强度和频率，得到样品中不同核的化学环境及其数量等信息。
核磁共振光谱的原理主要涉及核磁共振现象、核自旋、磁共振现象等。
本文将对核磁共振光谱的原理进行详细解析。
一、核磁共振现象核磁共振现象是物理学中的一种现象，它是原子核的原子核磁矩与外加磁场相互作用的结果。
在外加磁场的作用下，原子核会处于能量较低的基态或者激发态，不同核在磁场下的能量差异和跃迁导致核磁共振现象的出现。
核磁共振现象的存在可以通过核磁共振光谱的测量得到。
二、核自旋核自旋是核磁共振现象的基础，也是核磁共振光谱的理论基础之一。
核自旋指的是原子核的一个固有性质，表示核内部的质子和中子的自旋状态。
核自旋量子数用I表示，同一个原子中不同核的I值不同，常见的有I=1/2（例如氢（1H）核）、I=1（例如碳（13C）核）、I=3/2（例如氟（19F）核）等。
三、磁共振现象磁共振现象指的是原子核在外加静磁场和射频磁场作用下发生共振吸收和发射。
在核磁共振实验中，样品被置于静磁场中，使核在基态或者激发态中占据不同的能级，在此基础上加上一个与原子核自旋固有方向针对性的高频交变电磁场，当外加磁场（静磁场）强度满足磁场共振条件时，核能够吸收或发射一定频率的电磁波。
这就是核磁共振信号，信号强度和频率与样品中核的数量和周围化学环境有关。
四、核磁共振谱核磁共振谱是一种通过核磁共振光谱技术得到的谱图，它是通过测量样品中核吸收或发射的共振信号所得到的。
核磁共振谱是一种通常用于分析样品组成的技术，可以用以确定分子中不同原子核的数量和化学环境，因此被广泛应用于化学、生化、药物学等领域。
根据谱图形状和位置等特征，可以进一步分析样品的结构和组成等信息。
五、结论核磁共振光谱是一种利用原子核磁共振现象、核自旋、磁共振现象等原理得到的分析化学技术。
通过测量核磁共振信号的强度和频率等参数，可以得到样品中核的数量和化学环境等信息。
有机化学第11章 波谱(核磁)
一般有机物中质子的δ值在0 ~ 10之间(见P462表11-8）。
4、影响化学位移的因素 1）δ伯H < δ仲H < δ叔H； 2） δ值随邻近原子电负性的增加而增加，随电负性大的 原子数目的增多而增加；
E
h
2
H0
E h
2
H0
实现核磁共 振的条件
CH3CH2OH
二、化学位移 1、定义
CH3CH2OH
由于化学环境的不同而引起的NMR吸收峰位置的不同，
称为化学位移。
2、化学位移的产生原因——屏蔽效应
屏蔽效应是有机化合物分子中的氢核与独立质子相比较， 由于分子中的电子对氢核有屏蔽作用，其核磁共振信号 出现在高磁场。
1HNMR谱图s(3H)为CH3
q(2H)为CH2
O CH3 CH2 C CH3
由于屏蔽效应，外加磁场的强度要略为增加，才能产生 核磁共振信号。显然，核周围的电子云密度越大，屏蔽 效应亦愈大，共振信号将移向高磁场区。
3、化学位移的表示方法——δ值 由于屏蔽效应所造成的磁场强度的改变数量很小，通常
难以准确地测出其绝对值，因此需要一个参考标准来对比。 常用的标准物质是四甲基硅烷，(CH3)4Si，简写为TMS， 它只有一个峰，而且一般质子的吸收峰都出现在它的左边
第十一章 有机波谱分析(2)
11.4 核磁共振谱（Nuclear Magnetic Resonance 简称 NMR）
一、基本原理
核磁共振是由原子核的自旋运动引起的。目前应用广
泛的是氢原子核（质子）的核磁共振谱，称为1HNMR。
核磁共振谱和质谱简介
3:1
八. 1HNM应用
例：一化合物分子式C9H12O，根据其1HNM谱( 下图)，试推测该化合物结构。
a C9H12O
a: 7.2( 5 H , s ) b: 4.3( 2 H , s ) c: 3.4( 2 H , q ) d: 1.2( 3 H , t )
=( V样品-V标准) 106 / V标准 =ΔV 106 / V标准 标准物质: 四甲基硅烷 (CH3)4 Si， TMS =0 （单峰 ）
CHCl3： = 437HZ 106 / 60MHZ=7.28 ppm
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CHCl3
低场
向左
（ 增大）
向右 磁场强度
（ 减小）
Cl
C Ha
Hb
Cl C Cl
Hc
Ha与Hb 磁等价 Ha与Hc 磁不等价
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3）磁不等价
与手性碳原子连接的-CH2-上的两个质子是磁不等价的。
Ha -OOC
Hb COO-
H2N Hc
CH3 双键同碳上质子磁不等价。 Br
C
C Ha Hb
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Ho=2vo/γ
m=-1/2 E= +μH0
(I)
(II)
ΔE =2μHo
ΔE=2hvoI (Ⅲ)
m=-1/2 (高能态) I=1/2 ΔE = hvo (Ⅳ)
V射= Vo=ΔE = hvo (Ⅴ)
E
E1 E2
V射= Vo=γHo/2 (Ⅵ)
H1 H2 此时您正浏览在第8页，共61页。
m=+1/2 (低能态)
核磁共振氢谱
核磁共振谱在有机化学结构的测定中，核磁共振（NMR）谱有着广泛的应用。
核磁共振谱是由具有磁距的原子核，受辐射而发生跃迁所形成的吸收光谱。
在有机化学中，研究的最多，应用最广的是氢原子核（即质子）的核磁共振谱。
这种核磁共振谱又叫做质子磁共振（PMR）谱。
质子像电子一样，可以自旋而产生磁距。
在磁场中，质子自旋所产生的磁距可以有两种取向，或者与磁场方向一致（↑），或者相反（↓）。
质子磁距的两种取向相当于两个能级。
磁距的方向与外界磁场方向相同的质子的能量较低，不相同的则能量较高。
用电磁波照射磁场中的质子，当电磁波的能量等于两个能级的能量差时，处于低能级的质子就能吸收能量，跃迁到高能级（辐射能吸收的量子化）。
这种现象叫做核磁共振。
（与电子的跃迁相似）用来测定核磁共振的仪器叫做核磁共振仪。
理论上讲，可以把物质放在恒定的磁场中，由逐渐改变辐射频率来进行测定。
当辐射频率恰好等于能级差时，即可发生共振吸收。
此时核磁共振仪就能接收到信号。
但实际上，因磁感应强度与能引起核磁共振的辐射频率具有一定的比例关系，为了操作方便，采用的是保持辐射频率不变，而逐渐改变磁感应强度的方法。
当磁场达到一定强度时，即可发生共振吸收。
核磁共振仪收到信号时，就以吸收能量的强度为纵坐标，磁感应强度为横坐标绘出一个吸收峰。
由此得到波谱图，就是核磁共振谱。
质子的能级差时一定的，因此有机分子中的所有质子，似乎都应该在同一磁感应强度下吸收能量。
这样，在核磁共振图谱中，就应该只有一个吸收峰。
但有机化合物分子中的质子，其周围都是有电子的。
在外加磁场的作用下，电子的运动能产生感应磁场。
因此质子所感应的磁感应强度，并非就是外加磁场的磁感应强度。
一般来说，质子周围的电子使质子所感应到的磁感应强度要比外加磁感应强度弱些。
也就是说，电子对外加磁场有屏蔽作用。
屏蔽作用的大小与质子周围电子云密度的高低有关。
电子云密度越高，屏蔽作用越大，该质子的信号就要在越高的磁感应强度下才能获得。
核磁一级谱跟二级谱的定义
核磁一级谱跟二级谱的定义
核磁共振（NMR）是一种重要的分析技术，可以用于确定化合物
的结构和组成。
在核磁共振谱学中，一级谱和二级谱是两种不同类
型的谱，它们提供了不同层次的信息。
一级谱通常是指质子核磁共振（1H NMR）或碳-13核磁共振
（13C NMR）谱。
这些谱用于确定分子中原子的化学环境和它们周围
的化学环境。
质子核磁共振谱显示了分子中氢原子的化学位移，耦
合常数和积分峰面积，这些信息可以帮助确定分子的结构。
而碳-13
核磁共振谱显示了分子中碳原子的化学位移，同样可以提供结构信息。
二级谱通常是指相关谱，如COSY（Correlation Spectroscopy）, NOESY（Nuclear Overhauser Effect Spectroscopy）, HMQC（Heteronuclear Multiple Quantum Coherence）和HMBC（Heteronuclear Multiple Bond Correlation）等谱。
这些谱提供了不同原子之间的关联信息，例如质子之间的相
互作用，或者不同核之间的关联。
通过分析二级谱，可以确定分子
中不同原子之间的相互作用，从而进一步确定分子的结构。
总的来说，一级谱提供了关于分子中原子的化学环境的信息，而二级谱提供了关于不同原子之间相互作用的信息。
这两种谱在核磁共振谱学中起着至关重要的作用，帮助化学家确定未知化合物的结构和组成。
核磁共振谱原理
核磁共振谱原理
核磁共振谱（Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy，NMR）是一种通过观察原子核在外加磁场作用下的行为来研究分子结构和原子核相互作用的方法。
该方法基于核磁共振现象，即核自旋与外磁场的相互作用。
核磁共振谱可以用来确定有机分子的结构、化学环境和分子间相互作用。
核磁共振谱仪通过产生强磁场并施加高频电磁波使样品中的原子核发生能级跃迁。
当外加磁场足够强时，原子核会在两个不同的能级之间发生能量差，并符合玻尔磁子的等式：∆E = hv，其中∆E是能级差，h是普朗克常量，v是电磁波的频率。
核磁共振谱通过测量吸收或发射的电磁辐射的频率，可以得到原子核的共振信号。
这些共振信号可以转化为核磁共振谱图。
核磁共振谱图的横坐标表示共振信号的频率，纵坐标表示吸收或发射的强度。
每个共振信号对应样品中的一个原子核，并提供有关原子核类型、化学环境和化学位移的信息。
核磁共振谱还可以提供其他信息，如耦合常数和积分峰面积。
耦合常数用于描述原子核之间的相互作用，可以提供关于化学键、立体化学和分子结构的定量信息。
积分峰面积可以用来确定不同核的数量比例，并帮助确定分子中不同官能团的存在。
总之，核磁共振谱原理基于核自旋与外磁场的相互作用，通过测量共振信号的频率和强度，提供了分析有机分子结构、化学环境和相互作用的重要信息。
核磁共振光谱NMR光谱
弛豫可分为纵向弛豫和横向弛豫。
32
纵向弛豫：
处于高能级的核将其能量及时转移给周围分子骨架(晶格)
中的其它核，从而使自己返回到低能态的现象。又称自旋
-晶格弛豫。
其半衰期用T1表示
横向弛豫： 当两个相邻的核处于不同能级，但进动频率相同时，高 能级核与低能级核通过自旋状态的交换而实现能量转移 所发生的弛豫现象。又称自旋-自旋弛豫。
N NH i N NL
j
E
h
e kT e kT
通 过 计 算 ， 在 常 温 下 ， 1H 处 于 B0 为 2.3488T的磁场中，处于低能级的1H 核数目仅比高能级的核数目多出百万 分之十六！
会造成什么后果？
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随实验进行，低能级核越来越少，最后高、低能级上的 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-----共振信号消失！
问世，NMR开始广泛应用
4
第二阶段 70年代：Fourier Transform的应用
13C-NMR技术（碳骨架） （GC，TLC，HPLC技术的发展） 第三阶段 80年代：Two-dimensional (2D) NMR诞生 （COSY，碳骨架连接顺序，非键原 子间距离，生物大分子结构，……）
5
这个过程称之弛豫过程(Relaxation),即 高能态的核以非辐射的形式放出能量回到 低能态重建Boltzmann分布。
30
两种弛豫过程：
N
h
Relaxation
N+
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谱线宽度
据Heisenberg测不准原理，激发能量E与体系处于激发态的平均时 间(寿命)成反比，与谱线变宽成正比，即：
二维核磁共振谱解读
核磁共振谱（NMR）是一种非常强大的分析技术，用于确定物质的结构和确认分子的组成。
二维核磁共振谱（2D NMR）是一种在峰区分辨率和化学位移上比传统核磁共振谱更高的技术。
二维核磁共振谱提供了更多的信息，具有两个独立的谱图轴。
下面是对二维核磁共振谱解读常见的一些方面：化学位移轴（x轴）：二维核磁共振谱通常有两个化学位移轴。
一个位移轴表示一个维度上的化学位移值，通常以ppm（部分百万）为单位。
这个轴上的峰表示不同化学环境中的核的吸收。
耦合常数轴（y轴）：二维核磁共振谱的第二个轴通常是相邻核之间的耦合常数。
这个轴上的峰表示不同氢原子之间的相互作用。
化学位移交叉峰（cross-peaks）：二维核磁共振谱中最重要的信息是化学位移交叉峰。
这些交叉峰出现在两个化学位移轴的交叉点上，表示两个核之间的相互作用。
通过分析交叉峰的位置和强度，可以推断出化学结构的一些重要特征。
耦合常数交叉峰（coupling cross-peaks）：除了化学位移交叉峰，二维核磁共振谱还可以显示耦合常数交叉峰。
这些峰出现在耦合常数轴上，表示不同核之间的耦合常数。
通过分析这些交叉峰，可以确定分子中不同核之间的耦合关系。
脉冲序列（pulse sequences）：为了获得二维核磁共振谱，使用了特定的脉冲序列。
这些序列涉及一系列的脉冲和延迟，用于激发和检测核自旋的信号。
不同的脉冲序列可以提供不同的信息。
通过解读二维核磁共振谱，可以确定分子的结构、化学环境和相互作用。
这对于有机化学、药物研发、材料科学等领域非常重要。
但是需要指出的是，对于具体的二维核磁共振谱解读，需要具备相关的化学知识和实践经验。
核磁共振谱分析知识点
核磁共振谱分析知识点核磁共振谱分析（NMR）是一种用于确定物质结构和化学环境的技术。
以下是核磁共振谱分析的一些重要知识点：1. 基本原理：核磁共振谱分析是通过测量核自旋的行为来确定物质的化学环境和结构。
它利用磁场和射频辐射与原子核相互作用而产生的能量差异。
2. 化学位移（Chemical Shift）：化学位移是核磁共振谱中的关键参数之一。
它表示各个核在磁场中的相对位置。
化学位移通常用部位（ppm）表示，相对于参考化合物的信号位置。
3. 耦合常数（Coupling Constant）：耦合常数是核磁共振谱中观察到的峰之间的距离（即峰的间隔）。
耦合常数可以提供关于化合物中不同核之间的相互作用和化学键的信息。
4. 集体位移（Shielding and Deshielding）：由于化学环境的不同，原子核周围的电子云密度会发生变化。
较高的电子云密度会使原子核受到屏蔽（shielding），而较低的密度会使原子核受到脱屏蔽（deshielding）。
这种集体位移会导致化学位移的变化。
5. 种子核（Spin-spin splitting）：当一个核周围存在非等效的氢原子时，该核的信号会发生分裂。
分裂的数量和模式可以提供关于相邻氢原子的数量和位置的信息。
6. 核磁共振谱图的解读：核磁共振谱图可以提供关于化合物结构和化学环境的详细信息。
通过分析化学位移，耦合常数和分裂模式，可以确定化合物中不同原子的相对位置和化学键。
7. 应用领域：核磁共振谱分析在有机化学、药物研究、环境科学、材料科学等领域中得到广泛应用。
它可以帮助确定未知化合物的结构，鉴定有机合成产物，监测环境污染物等。
以上是核磁共振谱分析的一些重要知识点。
深入理解这些知识点可以帮助科学家和研究人员更好地利用核磁共振谱分析技术进行研究和分析。
核磁一维谱和二维谱
核磁一维谱和二维谱
核磁共振（NMR）谱是一种用于研究分子结构和动态的强大工具。
一维谱和二维谱都是NMR谱的不同类型。
一维NMR谱
一维NMR谱主要提供关于被测物质中氢原子或重氢原子的信息。
这种谱通常用于确定原子种类（如氢、碳、氮等），原子之间的连接关系，以及它们所处的化学环境。
二维NMR谱
二维NMR谱则提供了更丰富的信息，它可以揭示原子之间的相互作用和连接关系。
这种谱通常用于解析复杂分子的结构和动态行为。
在二维NMR谱中，通过调整磁场强度、频率和相位等参数，可以得到关于分子内部结构的详细信息。
例如，通过观察不同原子核之间的耦合和裂分，可以推断出它们之间的距离和相对取向。
这有助于理解分子的三维结构，以及分子在不同环境中的动态行为。
总之，核磁共振谱是一种强大的工具，可以提供关于分子结构和动态行为的详细信息。
一维谱主要关注氢原子或重氢原子的信息，而二维谱则更深入地揭示了原子之间的相互作用和连接关系。
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13C—NMR波谱
一、13C—NMR波谱的优点
与1H—NMR波谱相比，13C—NMR波谱具有如下优点。
（1）有机化合物分子骨架主要由C原子构成，因而13C—NMR波谱更能全面地提供有关分子骨架的信息。
（2）常规1H—NMR谱的δ值不超过20（通常在10以内），而且由于1H—1H自旋—自旋裂分又使共振峰大为增宽，因此各种不同化学等同核的共振峰拥挤在一起的情况相当普遍，使谱图解析起来颇为困难。
13C核的δ值的变化范围大得多，超过200。
每个碳原子结构上的微小变化都可引起δ值的明显变化，因此在常规13C谱（宽带场质子去耦谱）中，每一组化学等同核都可望显示一条独立的谱线。
（3）13C核的天然丰度很低（约为1.1%），分子中相邻的两个C原子均为13C核的几率极低，因此可忽略13C核之间的耦合。
二、13C—NMR波谱的去偶处理
去偶的方式很多，这里介绍三种应用共振技术的去偶方式。
1、质子噪声去偶——识别不等性碳核：质子噪声去偶又称为宽带去偶，用13C{1H}表示。
它采用双照射法，照射场（H2）的功率包括所有共振氢的共振频率，因此能将13C与所有氢核的偶合作用消除，使质子共振的13C—NMR谱图中，13C的信号都变成单峰，即所有不等性的13C核都有自己的独立信号。
如果谱线数目和分子式中的C原子数相等，那么可以断定该分子在结构上不具有任何对称性。
如果谱线数目少于分子式中的C原子数，那么在大多数情况下可以断定该分子在结构上具有某种对称性；在少数情况下，不是具有对称性，而是本来化学不等同的两个（一般不会是很多个）C原子，由于化学位移极为相近而使谱线重叠在一起所致。
宽带场质子去耦的13C谱虽然便于解析，但却丢失了对结构分析非常有用的耦合常数。
偏共振去偶、选择性去偶可祢补这一缺陷。
2、质子偏共振去偶——识别碳的类型：质子偏共振去偶又称部分去偶。
它通过使照射场
（H2）选择合适的频率，让13C与分子中不直接相连的质子之间的偶合作用消除，13C 与直接相连的质子之间的自旋偶合裂分保留。
例如图1是1，3-丁二醇的两张13C—NMR 谱图。
（a）质子去偶谱
(b) 质子偏共振去偶谱
3、选择去偶——标识谱线：选择去偶法选择照射场（H2）的功率只包括一个氢的共振频率，
它使这个质子与13C的自旋偶合裂分峰完全消除，同时使原来与这个氢偶合的13C出现强度增大的单峰。
而其它13C核与其直接相连的氢核的偶合全部保留，因此从谱图上可以很清楚地将要识别的碳核标识出来。
例如图2是正溴丁烷的13C—NMR谱图。
(a) 选择去偶谱
(b) 质子偏共振去偶谱
三、13C的化学位移
13C的化学位移亦以四甲基硅为内标，规定δ
=0，其左边值大于0，右边值小于0。
TMS
与1H的化学位移一样，13C的化学位移也是自旋核周围的电子屏蔽造成的，因此对碳核周围的电子云密度有影响的任何因素都会影响它的化学位移。
如碳的杂化方式、分子内及分子间的氢键、各种电子效应、构象、构型、测定时溶剂的种类、溶液的浓度、体系的酸碱性等都会对δC产生影响。
四、各种类型13C核的化学位移
1、烷烃
甲烷13C的化学位移为－2.3，其它烷烃在5~80范围内，大都在5~60范围内。
正构烷烃
一般在35以内。
2、取代烷烃
当链烷分子中的一个或多个H原子被其它基团取代时，13C核化学位移将发生变化。
一般在50~80，四级C（35~70）；三级C（30~60）；二级C（25~45）；一级C（0~30）。
3、取代烯烃
乙烯（123.3），烯碳（100~150）。
4、取代苯
苯（128.5），芳烃、取代芳烃中的芳碳（120~160）。
5、羰基化合物
羰基碳（150~200）
6、sp杂化13C核的化学位移
乙炔（71.9），炔碳（65~90）。
更进一步分类见表1（一些特征碳的化学位移值）
五、13C—NMR波谱的解析
一般谱图从高场到低场可分为四大区：0~40为饱和碳区（无杂原子取代）；40~90饱和碳上有N、O等取代和炔碳；90~160为芳碳及烯碳区；大于160为羰基碳及叠烯碳。
分子中碳原子在碳谱中化学位移大小的顺序，与碳原子上面氢原子在氢谱中化学位移大小的顺序是一致的。
已知化合物可对照标准谱图确定结构，用计算机模拟（Chemdraw软件有从结构式模拟1H—NMR和13C—NMR图谱的功能）得到的数据也可以提供参考。
(http://www.aist.go.jp/RIODB/SDBS/menu-e.html)
例题1、某未知物，分子式为C7H9N，13C—NMR如下，推断结构式（下图中s、d、q的字母是由偏共振谱得到的峰重数）。
解：
（1）不饱和度是4，把C7H9N看作C8H10，这样计算方便些。
（2）1号峰为饱和碳，为四重峰，故是CH3。
按δC值可能有CH3—Ph或CH3—C=C。
（3）2~7号峰为sp2杂化碳，从多重峰的组成及δC值看是双取代苯上的碳。
（4）除以上两个结构单元CH3和C6H4外，还剩一个NH2。
（5）有3种可能结构式。
H2N
H3C
A
CH3
NH2
B C
NH2
H3C
（6）因为结构C的取代苯上的碳只出5个峰，可排除。
A和B可用计算碳原子δC值，排除了A。
例题2、证明乙酰丙酮的互变异构。
下面是乙酰丙酮的1H—NMR和13C—NMR波谱
六、练习题
1、下列化合物的宽带场质子去耦的13C—NMR波谱中应出现几条谱线？它们的偏共振谱
中，各个13C核显示几重峰？
（1）苯（2）甲苯（3）3-甲基戊烷（4）2-甲基环己酮2、某化合物分子式为C8H7N，其1H-NMR波谱中，在δ为3.62和7.27处各有一单峰,积分
高度比为2:5。
试推断其分子结构。
3、某化合物分子式为C5H11Br，其宽带场质子去耦的13C—NMR波谱中有四条谱线，分别
位于δ为21.9,27.0,31.5和41.9处。
试推断其结构。
4、已知某化合物1H—NMR波谱中，在δ为1.91,2.10和4.96处各有一单风峰;其13C—NMR
波谱中, 在δ为19.5,20.9,101.7,153.4和168.6处有共振峰。
请判断化合物是下列化合物中的哪一个。