NMR 核磁共振氢谱
核磁共振氢谱(NMR)
代谢物变化分析
通过比较不同生理状态下的氢谱数据，可以分析代谢产物的变化，从而研究疾病 、营养状况等对生物体的影响。
药物代谢动力学研究
药物代谢过程研究
氢谱可以用于研究药物在体内的代谢过 程，了解药物在体内的转化和排泄机制 。
反应机理研究
总结词
核磁共振氢谱在反应机理研究中具有重要应用，通过监测反 应过程中谱峰的变化，可以揭示反应的中间产物和反应路径 。
详细描述
核磁共振氢谱可以实时监测反应过程中氢原子所处的化学环 境变化，从而揭示反应的中间产物和反应路径。通过分析谱 峰的变化，可以推断出反应过程中各组分的生成和消耗情况 ，有助于深入理解反应机理。
催化剂活性位点研究
总结词
核磁共振氢谱在催化剂活性位点研究中具有独特的应用价值，通过分析催化剂表面吸附物种的谱峰特 征，可以揭示催化剂的活性位点和反应机制。
详细描述
核磁共振氢谱可以用来研究催化剂表面吸附物种的结构和性质。通过分析谱峰的位置和裂分情况，可 以推断出吸附物种所处的化学环境和与催化剂表面的相互作用关系。这些信息有助于揭示催化剂的活 性位点和反应机制，对于优化催化剂性能和提高催化反应效率具有重要意义。
重要信息。
生物医学
用于研究生物大分子的 结构和功能，为疾病诊
断和治疗提供依据。
02
核磁共振氢谱的基本原理
原子核的自旋与磁矩
原子核自旋
原子核具有自旋角动量，使得原子核 具有一定的磁矩。
磁矩与磁场相互作用
能级跃迁
当外加射频场能量与能级分裂相匹配 时，原子核发生能级跃迁，释放出共 振信号。
原子核磁矩在外部磁场中受到洛伦兹 力，产生能级分裂。
核磁共振氢谱(化学位移)
核磁共振氢谱(化学位移)核磁共振氢谱 (PMR或1HNMR)核磁共振技术是20世纪50年代中期开始应用于有机化学领域，并不断发展成为有机物结构分析的最有用的工具之一。
它可以解决有机领域中的以下问题：（1）结构测定或确定，一定条件下可测定构型和构象；（2）化合物的纯度检查；（3）混合物分析，主要信号不重叠时，可测定混合物中各组分的比例；（4）质子交换、单键旋转、环的转化等化学变化速度的测定及动力学研究。
NMR的优点是：能分析物质分子的空间构型；测定时不破坏样品；信息精密准确。
NMR通常与IR并用，与MS、UV及化学分析方法等配合解决有机物的结构问题，还广泛应用于生化、医学、石油、物理化学等方面的分析鉴定及对微观结构的研究。
一、基本概念核磁共振（简称为NMR）是指处于外磁场中的物质原子核系统受到相应频率（兆赫数量级的射频）的电磁波作用时，在其磁能级之间发生的共振跃迁现象。
检测电磁波被吸收的情况就可以得到核磁共振波谱。
因此，就本质而言，核磁共振波谱是物质与电磁波相互作用而产生的，属于吸收光谱（波谱）范畴。
根据核磁共振波谱图上共振峰的位置、强度和精细结构可以研究分子结构。
发展1．1946 年斯坦福大学的F. Bloch 和哈佛大学E.M .Purcell领导的两个研究组首次独立观察到核磁共振信号，由于该重要的科学发现，他们两人共同荣获1952 年诺贝尔物理奖。
NMR发展最初阶段的应用局限于物理学领域，主要用于测定原子核的磁矩等物理常数。
2．1950 年前后W .G. Proctor等发现处在不同化学环境的同种原子核有不同的共振频率，即化学位移。
接着又发现因相邻自旋核而引起的多重谱线，即自旋—自旋耦合，这一切开拓了NMR 在化学领域中的应用和发展。
3．20 世纪60 年代，计算机技术的发展使脉冲傅里叶变换核磁共振方法和谱仪得以实现和推广，引起了该领域的革命性进步。
随着NMR 和计算机的理论与技术不断发展并日趋成熟，NMR 无论在广度和深度方面均出现了新的飞跃性进展，具体表现在以下几方面：1）仪器向更高的磁场发展，以获得更高的灵敏度和分辨率，现己有300、400、500、600MHz，甚至1000MHz的超导NMR 谱仪；2）利用各种新的脉冲系列，发展了NMR 的理论和技术，在应用方面作了重要的开拓；3）提出并实现了二维核磁共振谱以及三维和多维核磁谱、多量子跃迁等NMR 测定新技术，在归属复杂分子的谱线方面非常有用。
核磁共振NMR一级氢谱解析方法
7根8据fp场p峰m组的4 间峰.2的是1等水p间峰p距m。，处可盼以找多到重相邻峰的（基团对。应一个 氘氢代原试剂子不）可能显10然0%是地氘由代相，它邻的基不完团全耦氘代合（裂也就分是氘代试剂仍然残留氢原子）会产生溶剂峰。 6四产p、p生m确的定。峰待组测对所应含两的个官氢能原团子，因此是一个亚甲基。 所谓约指1认. 就6 是p对pm于推的导峰的化组合对物结应构两的每个个氢基团原都子标注，出化学位移数值，分析化学位移数值是否合理，更重要的是分析每个基团的耦 合磁因裂性此分 核的之是峰间一型才是会个否有亚合耦理合甲。作基用。。其中左面的四重 八峰、看对推得导比出的较结清构进楚行，核 右边的峰组粗看是 由因两于为重样 分品子峰可式，能仅含含看有氧得水原分子不，，清因所此以楚在两，核个磁活它共泼们振氢氢只实谱能际中是存羟上在基是相。应的水峰。 根d×据每d个的峰峰组的组化，学位只移不数值过和其所对中应一的氢个原耦子数合，常可以确定它们是什么官能团。 任对数何于比使 结氢构较谱不小的复峰杂，往的因右未移知而动物裂（，化有分学可不位能移不显数需著值要减分。小子从）式的也左作能往用确称定为它屏的蔽结效构应。； 6右5 p第pm的1-单第峰3（的对跨应两距个等氢原于子第）加2重～水第交换4后的消跨失，因此可知它对应的是活泼氢。 氢由距谱于，峰 杂组质也有的等比含较量于好比右的样定品边量本峰关身系要组。低的很多较，大因此的杂裂质峰分易间于从样品峰组中区分出来。 代距表。原子这核是之间大的的键合耦关合系、常化数学键，之应间的该夹是角二2。面角。 核进磁一共振步氢的谱的二横裂坐标分是，化学是位旁移，边化的学位CH移裂是电分子所对核自旋的屏蔽作用，代表原子核在分子中的位置。 致。
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。
核磁氢谱裂分的n+1规则
核磁氢谱裂分的n+1规则核磁共振氢谱（NMR）是一种用于分析有机化合物的实验技术。
当氢原子置于磁场中时，其核自旋会分裂成不同的能级，这些能级的能量差可以用射频辐射的频率测量。
核磁氢谱中的n+1规则描述了一个氢原子与相邻的n个氢原子相互作用时产生的峰的数量。
根据n+1规则，当一个氢原子与n个相邻氢原子相互作用时，其峰将分裂成n+1个峰，其中一个峰代表未分裂的原子本身，而另外n 个峰代表相邻的氢原子。
这些峰的相对强度取决于相邻氢原子的数量和它们之间的相互作用强度。
例如，当一个氢原子与三个相邻氢原子相互作用时，其峰将分裂成4个峰，其中一个峰代表未分裂的原子本身，另外三个峰代表相邻的三个氢原子，因此称之为“三重峰”。
相邻氢原子的数量越多，分裂的峰数就越多。
1/ 1。
二维核磁共振氢谱-解释说明
二维核磁共振氢谱-概述说明以及解释1.引言1.1 概述核磁共振（NMR）技本是一种非常重要的分析技术，广泛应用于化学、生物化学、药物研究等领域。
其通过原子核所具有的自旋和电荷产生的磁矩，与外加磁场相互作用，从而产生共振现象，通过测定不同原子核在不同化学环境中的共振频率，可以为分子结构的研究提供丰富的信息。
而二维核磁共振氢谱则是核磁共振技术的重要分支，它通过核磁共振原理和多维谱的记录方式，可以进一步提供复杂分子结构的详细信息，成为研究和分析的重要工具。
本文将深入介绍二维核磁共振氢谱的原理、应用和技术发展，以期对该领域的研究工作有所帮助。
1.2 文章结构文章结构部分应该包括对整篇文章的组织和内容安排进行介绍。
可以描述文章的逻辑顺序和各个部分的内容提要，让读者对整篇文章的架构有一个清晰的了解。
例如:文章结构部分将介绍本文的组织结构和内容安排。
首先，对于二维核磁共振氢谱的原理将进行详细的解释和讨论，包括其基本概念和相关理论知识。
其次，将探讨二维核磁共振氢谱在不同领域的应用，以及其在科学研究和医学诊断中的重要性。
最后，将阐述二维核磁共振氢谱的技术发展以及对未来可能的影响。
通过这样的结构安排，读者可以清晰了解本文的内容和重点讨论的方向。
1.3 目的本文的目的在于深入探讨二维核磁共振氢谱在化学领域中的重要性和应用价值。
通过对二维核磁共振氢谱原理、应用和技术发展的全面介绍，可以帮助读者更深入地理解这一技术在分析化学物质中的作用。
同时，也旨在对未来二维核磁共振氢谱技术的发展方向进行展望，为相关领域的研究和实践提供一定的指导和借鉴。
通过本文的阐述，读者将能够更好地把握二维核磁共振氢谱的前沿动态，从而为相关领域的研究和应用提供帮助和启发。
2.正文2.1 二维核磁共振氢谱的原理二维核磁共振氢谱（2D NMR）是一种核磁共振（NMR）技术，它通过在两个独立的核磁共振实验中收集数据，并通过两个独立的核磁共振实验之间的相互关联来提供额外的信息。
对苯二甲酸的核磁共振氢谱
对苯二甲酸的核磁共振氢谱对苯二甲酸是一种常用的有机物，具有广泛的应用价值和研究意义。
核磁共振（NMR）是一种应用广泛的研究对苯二甲酸分子结构的工具。
本文将详细介绍对苯二甲酸的核磁共振氢谱原理、仪器设备、实验操作、谱图解析及应用研究。
一、核磁共振氢谱原理核磁共振（NMR）是指带电核在外加磁场作用下产生的共振现象。
在NMR实验中，我们用高强度的外加磁场使样品中核的自旋沿磁场定向，当梯度磁场作用下，核的磁矩会打出一个进动运动，其进动频率取决于核的环境，从而可以获取核的化学位移信息。
而核磁共振氢谱则是指测量氢原子在外加磁场作用下的共振信号，即氢的化学位移信息。
二、仪器设备核磁共振实验通常需要使用高精度的仪器设备，包括核磁共振仪、频率源、梯度线圈、探头等。
其中核磁共振仪是最关键的设备，它能产生高强度的磁场，使样品中核的自旋朝向沿磁场方向。
三、实验操作1. 样品制备：对苯二甲酸在室温下易溶于水、乙醇、丙酮等有机溶剂，在实验中通常使用DMSO-d6作为溶剂。
样品制备时需将对苯二甲酸和DMSO-d6按1：5的比例混合，在样品管中加入混合溶液即可。
2. 仪器调校：在进行核磁共振实验前，需要对仪器进行调校。
具体步骤为将样品放入核磁共振仪中，通过调整电磁铁磁场大小和频率源输出频率，使样品中核的自旋完全沿着磁场方向定向。
3. 实验参数设置：设置核磁共振实验参数，如扫描数目、扫描时间、脉冲宽度、扫描范围等。
4. 进行实验：将样品放入核磁共振仪中，开始实验。
进行核磁共振实验时，仪器会向样品中加入特定的脉冲，使样品中核的磁矩由一开始沿磁场方向转至垂直于磁场方向，并在梯度磁场的作用下进行进动。
进动频率与化学位移有关，可以被仪器检测到并转化为电信号。
仪器会记录过程中得到的所有数据，生成核磁共振氢谱图。
四、谱图解析1. 化学位移：核磁共振氢谱上的化学位移是指样品中氢原子在外加磁场作用下的共振频率与标准品甲基硅烷的相对位置，一般用δ值表示。
叠氮 核磁氢谱
叠氮化物（如叠氮酸钠NaN₃）的核磁共振氢谱（NMR）特征通常取决于其分子结构和氢原子的化学环境。
叠氮化物中的氢原子通常与氮原子相连，这种氮原子具有孤对电子，因此会对与其相连的氢原子的核磁共振信号产生影响。
在核磁共振氢谱中，氢原子的信号通常以其化学位移（δ值）来表示，该值反映了氢原子在分子中的电子云密度和所处的化学环境。
叠氮化物中的氢原子通常会在较高的δ值区域出现，因为氮原子的孤对电子会屏蔽核外电子，使得氢原子的电子云密度降低，从而导致其化学位移向高场移动。
需要注意的是，具体的化学位移值还会受到分子中其他基团的影响，如相邻的碳原子、氧原子等。
因此，要准确解析叠氮化物的核磁共振氢谱，需要综合考虑分子结构和氢原子的化学环境。
此外，叠氮化物在核磁共振实验中可能存在一些特殊的问题，如不稳定性、易分解等。
因此，在实验过程中需要采取适当的措施，如使用稳定的样品、控制实验条件等，以获得准确的核磁共振氢谱数据。
第3章 核磁共振氢谱(NMR)
自旋核在磁场中的行为
具有自旋角动量(p)的核在自旋时会产生核磁矩(μ) :
μ=γ P
γ 为磁旋比，不同的核有不同的磁旋比。 当将自旋核置于外加磁场 H0 中时，根据量子 力学原理，由于磁矩与磁场相互作用。磁矩相对 于外加磁场有不同的取向，它们在外磁场方向的 投影是量子化的，可以用磁量子数(m)描述： μ
例2；13C6 μC=0.7021β H0=14092G
λ=500 cm
0.7021 5.049 10 31 J G 1 14092G vH 1 λ=20 m 6.626 10 34 J S 2 1.50 107 Hz 15.0MHz
核磁共振现象的产生
测定有机化合物的结构，1H NMR─氢原子的位置、环境以及官能团和 C骨架上的H原子相对数目）
与UV-Vis和红外光谱法类似，NMR也属于吸收光谱，只是研究的对象 是处于强磁场中的原子核自旋能级对射频辐射的吸收。 NMR远没有IR、UV灵敏
NMR发展历史
1924年：Pauli 预言了NMR的基本理论，即：有些核同时
反映磁矩之间的相互作用，使核磁矩在x'y'平面上的旋转圆频率散开。
磁场的不均匀性对横向弛豫也有贡献。
类似于化学反应动力学的一级反应，纵向弛豫、横向弛豫的快 慢分别用1/T1，1/T2来描述。
T1：纵向弛豫时间。 T2：横向弛豫时间。
3.化学位移和核磁共振谱
屏蔽效应与化学位移
屏蔽效应：理想化的、裸露的氢核， 当满足共振条件时，产生 单一的吸收峰；
自旋系统与周围环境发生能量交换，自旋体系恢复到平衡态。 与其它核的偶极耦合、顺磁物质会影响到T1的大小。
驰豫过程
2) 自旋 - 自旋驰豫 ( 横向驰豫 ) 同类核具有相同的核能级，高能 态的核可以通过磁场释放能量给低能态的同类核；结果没有改 变 n0/n* ，但是通过自旋-自旋驰豫降低了激发态的寿命。 横向弛豫(自旋-自旋弛豫)
核磁共振氢谱3.7左右的峰-概述说明以及解释
核磁共振氢谱3.7左右的峰-概述说明以及解释1.引言1.1 概述核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance，简称NMR）是一种基于原子核在磁场中的行为而产生的信号的分析技术。
氢谱是核磁共振技术的重要应用之一，其通过对氢原子核在强磁场中的共振现象进行测量和分析，可以提供有关物质结构、化学环境和分子运动等信息。
在氢谱中，我们关注的是氢原子核的共振信号。
根据共振峰的位置，我们可以区分不同的化学环境和化学键的存在。
具体来说，当氢原子核处于磁场中时，其可以分为两种旋转方向，即顺磁性核和反磁性核。
顺磁性核的能级比反磁性核低，所以在外加一定的能量后，顺磁性核发生共振现象，产生共振信号。
对于3.7左右的峰，其表示了某个化学环境下氢原子核的特殊共振信号。
通过分析该峰所在的化学环境以及周围的其他峰的位置和形状，我们可以判断该化学物质的结构和特性。
这个峰的出现可能与特定化学键形成的磁场效应有关，值得我们进一步研究和探索。
因此，本文将在第一章中概述核磁共振氢谱3.7左右的峰的重要性和应用价值，并介绍本文的结构和目的。
在正文部分，我们将分别从第一个要点和第二个要点来探讨该峰的形成机理和影响因素。
最后，在结论部分，我们将对所得结果进行总结，并展望该研究可能的应用前景。
总之，本文旨在深入了解核磁共振氢谱3.7左右的峰的特点和可能的影响因素，为相关领域的研究和应用提供新的思路和方法。
通过对该峰的分析，我们可以进一步认识物质结构和性质，为科学研究和实际应用提供有益的参考。
文章结构部分的内容可以根据以下方式编写：文章结构：本文按照以下结构进行论述：1. 引言1.1 概述1.2 文章结构1.3 目的2. 正文2.1 第一个要点2.2 第二个要点3. 结论3.1 总结3.2 展望在引言部分中，我们将对核磁共振氢谱3.7左右的峰进行介绍和探讨。
首先，我们将在概述部分对核磁共振技术的基本原理进行简要概述，以帮助读者了解核磁共振氢谱的背景和原理。
nmr氢谱化学位移表__理论说明
nmr氢谱化学位移表理论说明1. 引言1.1 概述:NMR（核磁共振）技术是一种在化学和物理领域中广泛应用的非常重要的分析工具。
它通过观察原子核围绕磁场进行共振吸收的现象，可以提供有关分子结构、化学环境和相互作用等信息。
其中，氢谱化学位移表是NMR研究中至关重要的参考资料之一。
本文将详细探讨NMR氢谱化学位移表的相关理论。
1.2 文章结构:本文按照以下方式组织：- 引言部分：对NMR氢谱化学位移表的意义和文章结构进行介绍。
- NMR氢谱化学位移表：解释什么是NMR氢谱化学位移表，并介绍其编制依据和使用方法。
- 理论说明：基于量子力学的理论解释、分子结构与化学位移之间的关系以及化学环境对氢原子化学位移的影响等内容进行详细阐述。
- 实例分析：通过对比实验数据与NMR氢谱化学位移表中数值的关系，解释不同化合物类型对应的化学位移范围，以及典型官能团对氢原子化学位移的影响进行分析。
- 结论：总结NMR谱化学位移表在NMR研究中的重要性和应用价值，并展望未来发展方向和挑战。
1.3 目的:本文旨在全面理解和解释NMR氢谱化学位移表的相关理论。
通过详细讨论基于量子力学的理论解释，我们将深入探讨分子结构、化学环境、官能团对氢原子化学位移的影响等内容，为读者提供一个清晰且易于理解的指导，以便更好地应用和理解NMR氢谱化学位移表。
完成这篇文章后，读者将能够更好地利用该表进行NMR研究，并更好地了解其背后的理论基础。
2. NMR氢谱化学位移表：2.1 什么是NMR氢谱化学位移表：NMR（核磁共振）氢谱化学位移表是一种用于记录和比较不同分子中氢原子的化学位移数值的工具。
在核磁共振谱仪中，每个化合物中的氢原子由其相应的化学位移表示。
这些数值对于确定分子结构、官能团和化学环境等方面具有重要意义。
2.2 化学位移的基本理论知识：化学位移是指特定氢原子在磁场作用下产生特定信号频率偏移的现象。
其数值取决于多种因素，如电子环境、分子结构和官能团等。
nmr氢谱
nmr氢谱
NMR氢谱是一种通过核磁共振技术检测样品中氢原子行为的谱图。
氢谱通常用于化学、生物学和医学等领域的研究，可以提供分子内部结构和动态信息。
在氢谱中，不同化学环境的氢原子表现出不同的共振频率，这是由于它们所受的磁场力不同。
这些不同的共振频率可以被用来确定分子的结构信息，如化学键的类型、键长、键角等。
此外，氢谱还可以用来研究分子的动态行为，例如分子内部旋转和交换等。
这些信息对于理解分子的性质和行为非常重要，可以帮助我们设计新的分子和药物，或者优化现有材料的性能。
核磁共振-氢谱
Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy
一
（1）核磁共振现象的发现
Bloch 等于 1945 年发 现：特定结构中的磁核会
吸收一定波长或频率的电
磁波而实现能级跃迁，从 而开辟了核磁共振分析的 历史，并因此获得1952年
Felix Bloch (布洛赫，瑞士) Edward Mills Purcell
OH NH2 NH
13
12
11
10
9
RCOOH
R H
CR2=CH-R CH2F CH2Cl CH2Br CH2I CH2O CH2NO2
RCHO
CH2Ar CH2NR2 CH2S CCH CH2C=O CH2=CH-CH3
C3CH C2CH2 C-CH3
环烷烃
1)饱和碳上质子的化学位移
甲基的化学位移在0.7~4ppm。亚甲基和次甲基吸收峰较复杂， 亚甲基的化学位移可根据Schoolery经验公式计算。
为磁旋比； 为静磁场强度； 为普朗克常数；
10
在静磁场中，原子核发生能级分裂，能量是量子化 的，相邻能级差与静磁场强度成正比。
4. 核磁共振的产生及条件
(3)辐射能量等于磁核能级差
E E E
12
核磁共振方程：
5. 弛豫过程
受激态高能级磁核，失去能量回到低能级磁核的非辐射过程， 称为“弛豫”。 一组1H核在磁场作用下一分为二，若由低能态吸收能量跃迁
氢键效应
当分子形成氢键后，由于静电场的作用，使 氢核外电子密度降低而去屏蔽，移向低场，δ增加。
在非质子性溶剂中，由于分子间的氢键，羧 酸主要是以二聚体存在，δ值在10~13ppm。
NMR 核磁共振氢谱-精选文档
（c）选择标量-自旋去偶（selective scalar-spin decoupling）：即用选择特定的频率照射某一 特定质子，以消除该质子与C的偶合，但不影响体系其余磁核的自旋。
化学位移的表示方法
在实际测量中，化学位移不是以裸露的1H为标准，而是
以某一标准物为标准，测得样品共振峰与标准样共振 峰的距离。以δ表示：
d 样品 － 标样
6
10
0
ν样品——样品的共振频率；ν标样——标准样的共振频率； ν0 ——仪器的工作频率；乘106是为了读数方便。 标样——TMS（(CH3)4Si）。其分子中只有一种1H，且屏蔽 作用特大，在高场出峰。
PFT－NMR仪的出现，使实验效率大为提高， 灵敏度大为改善。
今天，13C谱已经成为有机化学家的常规分析手 段。
13C的偶合和去偶
13C NMR谱中最重要的偶合是13C与1H之间的偶合。根据偶合所通过的键数有1JCH、2JCH和 3JCH，以1JCH偶合常数最大，为120～320Hz。
13C与杂原子的偶合：主要与9F、31P、D等磁核的偶合。 消除方法：
采用射频脉冲激发在一定范围内所有的欲观测的核，通 过付里叶变换得到NMR谱图。
PFT大大提高了仪器的工作效率。
第6.2节 核磁共振波谱
分析法
6.2 1H－核磁共振波谱
6.2.1 1H-NMR的化学位移 6.2.2 1H-NMR的自旋偶 合与自旋裂分
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 (PMR或1HNMR)
核磁共振氢谱(PMR或1HNMR)核磁共振技术是20世纪50年代中期开始应用于有机化学领域，并不断发展成为有机物结构分析的最有用的工具之一。
它可以解决有机领域中的以下问题：（1）结构测定或确定，一定条件下可测定构型和构象；（2）化合物的纯度检查；（3）混合物分析，主要信号不重叠时，可测定混合物中各组分的比例；（4）质子交换、单键旋转、环的转化等化学变化速度的测定及动力学研究。
NMR的优点是：能分析物质分子的空间构型；测定时不破坏样品；信息精密准确。
NMR通常与IR并用，与MS、UV及化学分析方法等配合解决有机物的结构问题，还广泛应用于生化、医学、石油、物理化学等方面的分析鉴定及对微观结构的研究。
一、基本概念核磁共振（简称为NMR）是指处于外磁场中的物质原子核系统受到相应频率（兆赫数量级的射频）的电磁波作用时，在其磁能级之间发生的共振跃迁现象。
检测电磁波被吸收的情况就可以得到核磁共振波谱。
因此，就本质而言，核磁共振波谱是物质与电磁波相互作用而产生的，属于吸收光谱（波谱）范畴。
根据核磁共振波谱图上共振峰的位置、强度和精细结构可以研究分子结构。
发展历史1．1946 年美国斯坦福大学的F. Bloch 和哈佛大学E.M .Purcell领导的两个研究组首次独立观察到核磁共振信号，由于该重要的科学发现，他们两人共同荣获1952 年诺贝尔物理奖。
NMR发展最初阶段的应用局限于物理学领域，主要用于测定原子核的磁矩等物理常数。
2．1950 年前后W .G. Proctor等发现处在不同化学环境的同种原子核有不同的共振频率，即化学位移。
接着又发现因相邻自旋核而引起的多重谱线，即自旋—自旋耦合，这一切开拓了NMR 在化学领域中的应用和发展。
3．20 世纪60 年代，计算机技术的发展使脉冲傅里叶变换核磁共振方法和谱仪得以实现和推广，引起了该领域的革命性进步。
随着NMR 和计算机的理论与技术不断发展并日趋成熟，NMR 无论在广度和深度方面均出现了新的飞跃性进展，具体表现在以下几方面：1）仪器向更高的磁场发展，以获得更高的灵敏度和分辨率，现己有300、400、500、600MHz，甚至1000MHz 的超导NMR 谱仪；2）利用各种新的脉冲系列，发展了NMR 的理论和技术，在应用方面作了重要的开拓；3）提出并实现了二维核磁共振谱以及三维和多维核磁谱、多量子跃迁等NMR 测定新技术，在归属复杂分子的谱线方面非常有用。
对二甲苯的nmr氢谱
对二甲苯的nmr氢谱
对二甲苯的核磁共振氢谱（ NMR）是一种用于确定分子结构的分析技术。
对二甲苯的（NMR（氢谱通常具有以下特征：
1.（化学位移：对二甲苯的氢原子在（NMR（谱中会显示出不同的化学位移。
这些化学位移可以提供有关分子中氢原子的化学环境和电子云密度的信息。
2.（峰的形状和强度：对二甲苯的（NMR（氢谱中的峰通常呈现出尖峰或馒头峰的形状，并且峰的强度与氢原子的数量成正比。
3.（峰的裂分：对二甲苯的（NMR（氢谱中的峰可能会出现裂分现象，这是由于分子中相邻的氢原子之间的自旋-自旋耦合作用引起的。
4.（质子的归属：通过分析对二甲苯的（NMR（氢谱，可以确定分子中每个氢原子的归属，从而确定分子的结构。
需要注意的是，对二甲苯的（NMR（氢谱可能会受到其他因素的影响，例如样品的纯度、温度和磁场强度等。
因此，在进行（NMR（分析时，需要仔细控制这些因素，以确保结果的准确性。
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磁场强度H0的单位：1高斯（GS）=10-4 T（特拉斯）
6.1.4 核磁共振波谱仪
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 ．射频振荡器：线圈垂 直于外磁场，发射一定频 率的电磁辐射信号。 60MHz或100MHz。
自旋量子数 I=1/2的原子核
（氢核），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：
氢核（I=1/2），两种
取向（两个能级）：
(1)与外磁场平行，能量低，
磁量子数ｍ＝＋1/2;
(2)与外磁场相反，能量高，
磁量子数ｍ＝－1/2;
( 核磁共振现象)
两种取向不完全与外磁场平行，＝54°24’ 和 125 °36’
相互作用, 产生进动(拉莫进动)
进动频率 0； 角速度0；
0 = 2 0 = H0 磁旋比； H0外磁场强度；
两种进动取向不同的氢核之间
的能级差：E= H0 （磁矩）
6.1.3 核磁共振条件
在外磁场中，原子核能级 产生裂分，由低能级向高能 级跃迁，需要吸收能量。
连续波仪器的缺点是工Байду номын сангаас效率低，因而有被PFT仪器取 代的趋势。
B b. 脉冲付里叶变换（PFT）核磁共振谱仪
采用射频脉冲激发在一定范围内所有的欲观测的核，通 过付里叶变换得到NMR谱图。
PFT大大提高了仪器的工作效率。
第6.2节 核磁共振波谱
分析法
6.2 1H－核磁共振波谱
6.2.1 1H-NMR的化学位移 6.2.2 1H-NMR的自旋偶 合与自旋裂分
6.2.3 积分曲线与质子的数 目
6.2.4 1H-NMR的谱图解析
6.2.1 1H-NMR的化学位移
化学位移(Chemical shift) ——由于化学环境不同所引起的NMR 信号位置的变化。 化学位移常用δ表示。 有机化合物分子中的氢核与裸露的质子不同，其周围还有电子！ 各种化学环境不同的氢核，其周围的电子云密度也不同。 在H0作用下，核外电子的环流运动会产生一感应磁场H感应。 而H感应的方向总是与H0相反，用化学的语言来说，就是核外电 子的存在使1H核受到了屏蔽作用。1H核真正感受到的磁场强度 H实为：
一般有机物的δ＞0，在TMS的低场（左边）出峰。
例：在60MHz的仪器上，测得CHCl3与TMS间 吸收频率之差为437Hz，则CHCl3中1H的化学 位移为：
d样 － 品 0标 样 16＝ 064 0 13 60 7 16＝ 07.28
影响化学位移的因素
1H的化学位移范围约为0～10pmm，取决于以下1H的化 学位移的结构因素：
能级量子化。射频振荡线 圈产生电磁波。
对于氢核，能级差： E= H0 （磁矩） 产生共振需吸收的能量：E= H0 = h 0 由拉莫进动方程：0 = 2 0 = H0 ; 共振条件： 0 = H0 / (2 )
共振条件
(1) 核有自旋(磁性核) (2)外磁场,能级裂分;
(3)照射频率与外磁场的比值0 / H0 = / (2 )
讨论:
共振条件： 0 = H0 / (2 ) （1）对于同一种核 ，磁旋比 为定值， H0变，射频频率变。 （2）不同原子核，磁旋比 不同，产生共振的条件不同，需 要的磁场强度H0和射频频率不同。
（3） 固定H0 ，改变（扫频） ，不同原子核在不同频率处 发生共振（图）。也可固定 ，改变H0 （扫场）。扫场方式
3 ．射频信号接受器（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．样品管：外径5mm的玻璃管, 测量过程中旋转, 磁场作用均匀。
a. 连续波核磁共振仪
根据，连续改变νRF或H0，使观测核一一被激发。
扫频：固定H0，改变νRF； √扫场：固定νRF，改变H0（操作更为方便）。
—— 磁旋比，核 的特征常数
自旋量子数（I）不为零的核都具有磁矩， 原子的自旋情况可以用（I）表征：
质量数 原子序数 自旋量子数I 例
偶数
偶数
0
16O ，12C
偶数 奇数
奇数
1，2，3…. 14N,2H
奇数或偶数 1/2；3/2；5/2…. 1H,13C,31P,19F
6.1.2 核磁共振现象
化学位移的表示方法
在实际测量中，化学位移不是以裸露的1H为标准，而是
以某一标准物为标准，测得样品共振峰与标准样共振 峰的距离。以δ表示：
d 样品 － 标样
6
10
0
ν样品——样品的共振频率；ν标样——标准样的共振频率； ν0 ——仪器的工作频率；乘106是为了读数方便。 标样——TMS（(CH3)4Si）。其分子中只有一种1H，且屏蔽 作用特大，在高场出峰。
常见的各种1H的化学位移如下：
6.2.2 1H-NMR的自旋偶合与自旋裂分
自旋偶合的起因 偶合常数 磁等性质子和磁不等性质子 一级谱图和(n+1)规律
（a）取代基的诱导效应和共轭效应 对H电子云密度的影响：屏蔽与去屏蔽，电子云密度越高，屏蔽效应
就越大，核磁共振就发生在较高场，化学位移止减小，电负性强， 电子云密度降低，化学位移增大。 （b）C原子的杂化状态：C－H键中，s成分高，H的化学位移值增大。 （c）邻近基团磁各向异性效应---远程屏蔽 （d）氢键和溶剂效应。氢键使质子在较低场发生共振，化学位移增 大。氘代溶剂
H 实 H 0H 0 H 0(1)
在真实分子中，发生核磁共振的条件是：
2H0(1)
这里σ是屏蔽常数。 不同化学环境的质子，因其周围电子云密度不同，裸
露程度不同，其σ值也不同，从而发生核磁共振的H0不 同。这就是化学位移的来源。
所以，化学位移也可定义为由于屏蔽程度不同而引起 的NMR吸收峰位置的变化。
第6章 核磁共振波谱
分析法
6.1 核磁共振基本原理
6.1.1 原子核的自旋 6.1.2 核磁共振现象 6.1.3 核磁共振条件 6.1.4 核磁共振波谱仪
6.1.1 原子核的自旋
若原子核存在自旋，产生核磁矩：
自旋角动量： |P|2h I(I1) 核 磁 矩： μ＝ P
I：自旋量子数；
h：普朗克常数；