核磁共振氢谱解析
核磁共振氢谱的解析 - 核磁共振氢谱的解析
（3）峰的位移( )：每类质子所处的化学环境。 （4）峰的裂分数：相邻碳原子上质子数。
例1：分子式为C4H7BrO2，NMR谱如图14-7， 推测结构。
(1) U=(2+2×4-8)/2=1
(2)H分布
a峰含H数=
1.6
或
例2：分子式为C10H12O2，NMR谱如下，推测结构并 解释峰归属。
d（5H）
a（3H）
c（2H） b（2H）
8
7
6
5
4
3
0
2
1
① U=5 ② d： d7.11， 5H 单峰
a： d1.9， 3H 单峰
b： d2.8，2H，三重峰 c： d=3.9，2H， 三重峰
O C CH3
O
∴
CH2 CH2 O C CH3
单峰
10H 4.86H O
CH3 C
5H
• b δ=5.0 单峰 • c δ=7.0 单峰
O CH2
可能结构
CH3 C O CH2
第五节 核磁共振氢谱的解析
1. 计算U
2. 氢分布
依据吸收峰的面积（积分高度），计算
氢核数目。
a峰相当的H数
h
a
h
H总数
3. 根据化学位移和峰裂分数 ，判断基团 组成及连接情况。
4. 推出结构式。
H—C—OH —NH
活泼H，重水交换后峰消失 相邻C—H与—OH不发生偶合
单峰
1H-NMR谱图给出信息
例3：某化合物的分子式为C9H10O3，NMR谱如下。IR谱表 明该化合物结构中有羰基，NMR谱图中δ=11.3还有一吸收峰
氢谱解析知识点总结
氢谱解析知识点总结一、氢谱解析的原理氢谱解析是利用核磁共振(NMR)技术对物质中氢原子进行分析的一种方法。
其原理基于氢原子核在外加磁场下发生的磁共振现象，通过测量氢原子核的共振频率和强度，可以得到有关样品组成和结构的信息。
在氢谱解析中，采用的主要是质子核磁共振(1H-NMR)技术，即利用氢原子核的磁共振进行分析。
1.1 原子核的磁矩氢原子核由一个质子组成，其核自旋为1/2，因此具有磁矩。
在外加磁场下，氢原子核会产生磁偶极矩，这导致核在磁场中存在能级分裂现象，从而引起共振现象。
1.2 核磁共振现象当氢原子核处于外部磁场中时，其核磁矩会与外部磁场发生相互作用，导致核的能量发生分裂，分裂的能级差与外部磁场的强度成正比。
当外部磁场的强度等于核的共振频率时，会发生共振吸收，此时氢原子核会发生能级跃迁，产生共振信号。
通过测量共振频率，可以得到氢原子核的化学环境和结构信息。
1.3 化学位移在氢谱解析中，样品中的不同氢原子会由于其化学环境不同而呈现出不同的共振频率。
这是因为，氢原子的共振频率与其周围的化学环境有关，如化学键的种类和数目、邻近的官能团等。
这种现象称为化学位移，通过化学位移可以对不同氢原子进行识别和定量分析。
1.4 耦合效应在一些情况下，样品中的氢原子之间会发生相互耦合，使得它们的共振频率发生变化。
这种现象称为耦合效应，通过耦合效应可以得到关于氢原子之间的相互作用和化学键的信息，进一步帮助解析样品的结构和成分。
以上是氢谱解析的基本原理，了解这些知识点有助于加深对氢谱解析技术的理解，为后续的仪器分析和谱图解析打下基础。
二、氢谱解析的仪器分析氢谱解析的仪器主要是核磁共振谱仪，利用核磁共振谱仪可以对样品进行快速准确的分析。
核磁共振谱仪通常由磁体、射频系统、梯度磁场和检测器等部分组成，其工作原理是利用外部静态磁场和射频辐射来引起样品中核的共振现象。
2.1 磁体核磁共振谱仪中的磁体是用来产生外部静态磁场的装置，常见的磁体有永磁体和超导磁体。
《核磁共振氢谱解析》PPT课件
在解析糖类的氢谱时，需要注意 区分不同糖环类型的影响，以便 准确推断出糖类分子的结构特征 。
由于糖类分子结构的复杂性，其 氢谱信号可能会出现重叠现象， 需要仔细解析以获得准确的结论 。
05
氢谱解析的挑战与展望
复杂样品与混合物的解析
挑战
复杂样品和混合物中的多种成分可能 导致谱线重叠和干扰，增加了氢谱解 析的难度。
峰面积
表示某一峰的强度或高 度，通常与产生该峰的
质子数成正比。
积分线
对谱线进行积分，得到 积分线，可以用于定量
分析。
校正因子
由于不同化学环境对质 子自旋耦合的影响，需 要引入校正因子来准确
计算质子数。
03
氢谱解析实践
简单分子的氢谱解析
总结词
掌握基础解析方法
01
总结词
熟悉常见峰型
03
总结词
注意杂质的干扰
解决方案
采用先进的谱图解析技术和化学位移 差异法，结合分子结构和物理状态信 息，对重叠的谱线进行分离和鉴别。
高磁场下的氢谱解析
挑战
高磁场条件下，氢谱的分辨率和灵敏度得到提高，但同时也带来了谱线复杂化 和解析难度增加的问题。
解决方案
利用高磁场下的多量子跃迁和异核耦合等效应，结合计算机模拟和量子化学计 算，对高磁场下的氢谱进行解析。
氢谱解析技巧与注意事项
总结词
重视峰的归属与确认
总结词
在复杂氢谱中，应注意分辨和区分重 叠的峰，运用适当的技巧和方法进行 解析。
详细描述
在解析氢谱时，应重视每个峰的归属 与确认，确保解析结果的准确性。
详细描述
注意峰的重叠与分辨
04
氢谱解析案例分析
案例一：醇类的氢谱解析
图谱解析 核磁共振图谱-氢谱
21
SKLF
这种共振频率的差异是十分小的。
例如， CH3Cl, CH3F, 72Hz (1.41Tesla, 60MHz) 要想达到这种精确度，检测到精确的频率是十分困难 的;因此，不要试图测量每一个质子的精确的共振频率 标准的参照物： (CH3)4Si, TMS; 直接测量共振频率的 差异。 参照TMS，特定质子的共振频率同外加磁场的强度密 切相关。
自旋状态+1/2 具有较 低的能量，因为其磁 矩与磁场方向相同； 自旋状态1/2具有较 高的能量，因为其磁 矩与磁场方向相反.
图4.2 条形磁铁的顺磁和逆磁排列
7
SKLF
因此，当有外加磁场存在时，简并的磁旋状态被分 为能量不同的两种
-1/2 和磁场方向相反
+1/2
E
+1/2 和磁场方向相同
-1/2
吸收频率, v (MHz) 42.6 60.0 100.0 200.0 300.0 6.5 10.7 15.1 25.0 50.0 75.0 40.0 17.2
13
磁旋比 γ (radians/Tesla) 267.53
41.1 67.28
251.7 108.3
SKLF
4.4 核磁共振的吸收原理
由于地球重力磁场 的影响，顶端沿着 自己轴进动. 当有外加磁场存在 时，原子核开始沿 着自身自旋的轴以 角速度进动 (拉莫 尔频率).
化合物 CH3X 元素 X X 的电负性 化学位移 CH3F F 4.0 4.26 CH3OH O 3.5 3.40 CH3Cl Cl 3.1 3.05 CH3Br Br 2.8 2.68 CH3I I 2.5 2.16 CH4 H 2.1 0.23 (CH3)4Si Si 1.8 0
第一章核磁共振氢谱解析
1. 2. 2 分类讨论耦合常数
谱线裂分产生的裂距，反映两个核之间的作用力强弱，单位 Hz。与两核之间相隔的化学键数目关系很大：
nJ n化学键的个数。 2J 同碳上的氢，无耦合。不同种磁性核时，有耦合。 3J 相邻碳上的氢。如HA-CH2-CH2-HB, HA与HB的耦合。 4J 相隔4个化学键，耦合作用很弱。
也就是说在测定核磁共振氢谱时当使用非手性溶剂时这两个相同基团才会具有相同的化学位移数值当使用手性溶剂时这两个相同基团可能具有不同的化学位移数如果该分子存在分子内运动则对于每一种构象来说都应该存在平分xcx角的对称面这两个相同基团才是对映异位的在用非手性溶剂测定核磁共振谱时才会具有相同的化学位移数值
第一章 核磁共振氢谱的解析
耦合作用
每类氢核不总表现为单峰， 有时多重峰。
原因：相邻两个氢核之间的 自旋耦合（自旋干扰）；
n+1 规律的内容是：如果所讨论基团的相邻基团含有n 个 氢原子， 所讨论的基团将被这个相邻的基团裂分为n+1 重峰. 一定要注意：n + 1 规律中的n是产生耦合裂分的磁性核的数 目，而不是所讨论的基团(在氢谱中就是所讨论的含氢的官能 团)的氢原子数目.
氢谱中很重要的一点是, 如果两个氢原子具有相同的化学 位移数值，在氢谱中它们之间的耦合裂分就不会反映出来； 反之，如果它们具有不同的化学位移数值，在氢谱中它们之 间的耦合裂分就会反映出来，而且由于它们仅相距两根化学 键，耦合常数为2J.
总之，无论是连接在同一个碳原子上的两个氢原子，还 是连接在同一个碳原子上的两个相同基团. 它们的化学位移 数值是否相等是不能简单地判定的.
核磁共振氢谱的主要参数有3个：化学位移、峰的裂分和偶合 常数J、峰面积. 核磁共振氢谱的横坐标是化学位移，也就是说化学位移是官能 团出峰位置的表征；核磁共振氢谱的纵坐标是谱峰的强度， 由于氢谱中的谱峰都有一定的宽度，因此以谱峰的面职的积分 数值来量度峰的大小. 从各峰组的积分数值比可以找到各峰组所对应的氢原子数目比. 如果测试的样品是混合物，用这种定量关系则可确定各组分的 定量比.
核磁共振氢谱的解析
2.2核磁共振氢谱的解析1、自旋偶合系统及分类（1）自旋－自旋偶合机理自旋核与自旋核之间的相互作用称自旋－自旋偶合（spin-spin coupling），简称自旋偶合。
下图是1,1，2－三氯乙烷的1HNMR谱。
双峰和三峰的出现是由于相邻的氢核在外加磁场B中产生不同的局部磁场且相互影响造成的。
CHCl2中有两种取向，与B同向和与B反向，粗略认为二者几率相等。
同向取向使CH2Cl的氢感受到外磁场强度稍稍增强，其共振吸收稍向低场（高频）位移，反向取向使CH2Cl的氢感受到的外磁场强度稍稍降低，其共振吸收稍向高场（低频）端位移，故CH使CH2裂分为双峰。
这种自旋－自旋偶合机理，认为是空间磁性传递的，即偶极－偶极相互作用。
对自旋－自旋偶合的另一种解释，认为是接触机理。
即自旋核之间的相互偶合是通过核之间成键电子对传递的。
根据Pauling原理（成键电子类的自旋方向相反）和Hund规则（同一原子对成键电子应自旋平行）及对应的电子自旋取向与核的自旋取向相同时，势能稍有降低，以Ha －C－C－Hb为例分析。
无偶合时Hb有一种跃迁方式，所吸收的能量为，在Ha 的偶合作用下，Hb有两种跃迁方式，对应的能量分别为E1，E2。
在Hb 的偶合作用下，Ha也被裂分为双峰，分别出现在处，峰间距等于Jab，J为偶合常数。
所以自旋－自旋偶合是相互的，偶合的结果产生谱线增多，即自旋裂分。
偶合常数（J）是推导结构的又一重要参数。
在1HNMR谱中，化学位移（δ）提供不同化学环境的氢。
积分高度（h）代表峰面积，其简化为各组数目之比。
裂分峰的数目和J值可判断相互偶合的氢核数目及基团的连接方式。
（2）n+1规律某组环境完全相等的n个核(I=1/2)，在B中共有(n+1)种取向，使与其发生偶合的核裂分为(n+1)条峰。
这就是(n+1)规律，概括如下：某组环境相同的氢若与n个环境相同的氢发生偶合，则被裂分为（n ＋1）条峰。
某组环境相同的氢，若分别与n个和m个环境不同的氢发生偶合，且J值不等，则被裂分为(n+1)(m+1)条峰。
核磁共振氢谱几种解析方法（精华版）
2.3核磁共振氢谱解析方法1、核磁共振氢谱谱图的解析方法a.检查整个氢谱谱图的外形、信号对称性、分辨率、噪声、被测样品的信号等。
b.应注意所使用溶剂的信号、旋转边带、C卫星峰、杂质峰等。
c.确定TMS的位置，若有偏移应对全部信号进行校正。
d.根据分子式计算不饱和度u。
e.从积分曲线计算质子数。
f.解析单峰。
对照附图I是否有－CH3-O-、CHCOCH3N=、CH3C、RCOCH2Cl、RO-CH2-Cl等基团。
g.确定有无芳香族化合物。
如果在6.5-8.5范围内有信号，则表示有芳香族质子存在。
如出现AA`BB`的谱形说明有芳香邻位或对位二取代。
h.解析多重峰。
按照一级谱的规律，根据各峰之间的相系关系，确定有何种基团。
如果峰的强度太小，可把局部峰进行放大测试，增大各峰的强度。
i.把图谱中所有吸收峰的化学位移值与附图I相对照，确定是何官能团，并预测质子的化学环境。
j.用重水交换确定有无活泼氢。
k.连接各基团，推出结构式，并用此结构式对照该谱图是否合理。
再对照已知化合物的标准谱图。
2、核磁共振氢谱谱图解析举例例1：已知某化合物分子式为C3H7NO2。
测定氢谱谱图如下所示，推定其结构。
解析计算不饱和度u=1,可能存在双键，1.50和1.59ppm有小峰，峰高不大于1个质子，故为杂质峰。
经图谱可见有三种质子，总积分值扣除杂质峰按7个质子分配。
从低场向高场各峰群的积分强度为2：2：3，可能有－CH2－、－CH2－、－CH3－基团。
各裂分峰的裂距（J），低场三重峰为7Hz，高场三重峰为8Hz，所以这两个三峰没有偶合关系，但它们与中间六重峰有相互作用。
这六重峰的质子为2个，所以使两边信号各裂分为三重峰。
则该化合物具有CH3－CH2－CH2－结构单元。
参考所给定的分子式应为CH3－CH2－CH2－NO2，即1－硝基丙烷。
例2：已知某化合物分子式为C7H16O3，其氢谱谱图如下图所示，试求其结构。
解析计算不饱和度u=0，为饱和化合物。
核磁共振氢谱解析
核磁共振氢谱解析
核磁共振氢谱（NMR）是一种分析有机分子结构的技术。
在该技术中，核磁共振仪会对样品中的氢原子进行激发，使其产生共振信号，然后测量该信号的频率和强度。
利用核磁共振氢谱技术可以确定分子中不同类型氢原子的相对数量和结构。
每种氢原子所产生的信号的位置、强度和形状均有所不同，可以通过与已知的标准进行比较，从而确定分子结构中每个氢原子的位置和数目。
在解析核磁共振氢谱时，可以通过以下步骤进行：
1. 确定信号的化学位移：信号的化学位移是指共振信号在谱图中所处位置的数值。
该数值可以通过将信号的频率与参考化合物的信号频率进行比较得出。
2. 确定信号的数量：每种不同类型的氢原子所产生的信号数量是确定的，可以通过比较谱图中各个信号的峰的面积或积分来确定每种氢原子的相对数量。
3. 确定信号的形状：不同类型氢原子产生的信号的形状可以有所不同，可能是单峰、双峰或多峰。
该信号形状可以提供分子结构的信息。
4. 确定化合物的结构：通过确定化学位移、数量和形状，可以确定化合物中氢原子的位置和数目，从而确定化合物的结构。
总之，核磁共振氢谱解析是一种能够确定有机分子结构的技术，对有机化学和药物化学等领域具有重要的应用价值。
分析化学课件-核磁共振氢谱的解析
二、核磁共振氢谱的解析方法
（一）解析顺序 1．首先检查内标物的峰位是否准确，底线是否平坦，
溶剂中残存的 1H 信号是否出现在预定的位置。 2．根据已知分子式，算出不饱和度U。 3．根据氢谱的积分曲线计算出各个信号对应的 H
数即氢分布。
4．先解析孤立甲基峰，例如，CH3－O－ 、CH3－N －及CH3－Ar等均为单峰。
(b)
图14-9 C9H9Br02 1H-NMR谱
(a) (b)
解析：（1）计算不饱和度
U 2 2 9 10 5 2
（2）推测结构式
由紫外光谱得知有 B 带和 R 带，说明 2个结 构式中均含有苯环和羰基。又由红外光谱得知化合物 (a)在指纹区位于840cm-1处有一吸收带，可以推测可 能为对取代苯；化合物(b)在指纹区800cm-1，890cm-1 左右有两个吸收峰，可能为间取代苯。
2．氢分布
a: 6H(1.8cm) b: 1H(0.3cm) c: 2H(0.6cm) d: 2H(0.6cm) e: 2H(0.6cm)
可能有苯环
3. 推断
a: 二重峰（6个H） 可能为
CH3 CH
CH3
b: 七重峰（1个H）
CH3 CH
CH3
可能为
c: (2H) 单峰
C9H13N C6H4 --) C3H7
3.51 单峰
2
3.60 单峰
3
7.20 单峰
5
可能结构式为：
可能基团 CH2 CH3
相邻基团
O CH2 C
O CH3
O CH2 C O CH3
(1) O
CH2 O C CH3
(2)
O O CH2 C CH3
《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。
核磁共振氢谱图谱解析
核磁共振氢谱图谱解析1. 引言核磁共振氢谱是一种利用核磁共振技术研究物质中氢原子的化学环境和结构的方法。
氢是最常见的元素之一，广泛存在于化学化工、生物医药等领域。
通过核磁共振氢谱图谱的解析，可以了解样品的分子结构、官能团和化学环境等信息，对于化学合成、物质性质研究、质量控制等具有重要意义。
本文将介绍核磁共振氢谱图谱的基本原理、谱峰解析步骤和谱峰解析的应用实例，帮助读者更好地理解和应用核磁共振氢谱图谱解析技术。
2. 核磁共振氢谱基本原理核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance, NMR）基于原子核的磁性和电磁波的相互作用，通过施加磁场和射频脉冲来激发样品中的氢原子核，根据吸收或发射电磁波的频率差异来获得谱图信息。
核磁共振氢谱图谱的横坐标表示化学位移或称为化学位移标尺（Chemical Shift, δ），单位为ppm（parts per million）。
纵坐标表示吸收强度或强度积分。
3. 核磁共振氢谱图谱解析步骤3.1 样品准备样品是进行核磁共振氢谱图谱解析的基础，需要制备纯度高、浓度适宜的样品。
样品制备时要注意避免杂质的干扰，需选用适合的溶剂，并校正溶剂的化学位移标尺。
3.2 光谱仪参数设置在进行核磁共振实验前，需要根据样品的特点和要研究的问题来调整光谱仪的参数。
如调节磁场强度、扫描速度、脉冲宽度和接收增益等。
3.3 谱峰解析核磁共振谱峰的位置、形状和峰面积等参数与样品的结构和环境密切相关，通过分析谱峰的特征来推断样品的化学结构。
谱峰解析通常包括以下几个方面的内容：3.3.1 化学位移解析化学位移是谱图上谱峰的位置信息，表示了不同原子在化学环境中所受到的磁场强度的差异。
通过与参考物质的化学位移进行比较，可以推断样品中含有的官能团和化学结构。
3.3.2 耦合常数解析耦合常数是指谱图上峰之间的距离信息，用于描述不同耦合离子对之间的相互作用。
通过分析谱峰之间的相对位置和大小关系，可以预测样品中的化学键和官能团。
核磁共振氢谱解析方法
核磁共振氢谱解析方法核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance, NMR）是一种广泛应用于化学、生物化学、医学等领域的分析技术。
其中，核磁共振氢谱分析是最常见也是最重要的核磁共振技术之一、通过测定样品中氢原子的核磁共振现象，可以获得关于物质结构、分子运动、相互作用等方面的信息。
核磁共振氢谱的解析方法包括信号强度的归属和信号位置的解读等方面。
首先，核磁共振氢谱的解析方法通常涉及信号强度的归属。
在核磁共振氢谱中，不同化学环境下的氢原子会表现出不同的化学位移，并以峰的形式出现在谱图中。
根据这些峰的积分强度可以推测化学位移的数量关系。
因为化学位移受到化学键的极性和电子云密度的影响，不同化学环境下的氢原子会有不同的化学位移。
通过和参考标准物质的化学位移进行比较，可以准确确定样品中各个峰的归属。
其次，核磁共振氢谱的解析方法还涉及信号位置的解读。
不同化学环境下的氢原子在核磁共振谱图中会出现在不同的位置。
一般来说，氢原子所在的官能团会对化学位移产生明显的影响。
因此，通过分析氢原子在谱图中的位置，可以初步判断物质中存在的官能团。
此外，还可以通过同位素效应、溶剂效应等对信号位置进行解读。
通过综合这些信息，可以进一步确定分子的结构。
除了以上两个方面，核磁共振氢谱的解析方法还包括对耦合常数和峰形的解析。
在核磁共振谱图中，不同化学位移的氢原子之间会发生磁耦合。
耦合常数可以提供关于化学键的数目和相互作用方式的信息。
通过检测氢原子之间的耦合模式，可以推测出分子中的基团。
此外，峰的形状也可以提供有关官能团之间相互作用的信息。
通过对峰形的解析，可以了解分子的动力学行为和分子内的相互作用等。
总之，核磁共振谱图中的信号强度、位置、耦合常数和峰形等都可以提供关于物质结构和性质的重要信息。
通过对这些信息的解析，可以确定分子的结构和官能团的存在，为进一步研究物质的性质和反应机制提供重要的线索。
核磁共振氢谱解析方法的应用，对于化学、生物化学和医药等领域的研究具有重要的意义。
mest核磁共振氢谱解析
mest核磁共振氢谱解析
核磁共振氢谱（1H-NMR）是利用核磁共振技术测定有机化合物中氢原子核的共振频率，从而确定该物质的一种谱图。
通过核磁共振氢谱，可以获得许多关于有机化合物结构的信息，如化学位移、耦合常数等。
首先，化学位移是一个重要的参数，它反映了氢原子核在磁场中的相对位置。
通过比较标准物质（如四甲基硅烷）的化学位移，我们可以确定目标化合物的氢原子核所处的化学环境。
例如，质子附近的键若带有给电子基团，其化学位移值会向低场移动；若带有吸电子基团，其化学位移值会向高场移动。
其次，耦合常数是核磁共振氢谱中的另一个重要参数。
它反映了不同氢原子核之间的相互作用。
通过分析耦合常数，可以推断出分子中氢原子的连接方式和排列顺序。
例如，甲基上的三个氢原子之间的耦合常数通常为7.2 Hz左右，而醛基上的氢原子与甲基氢原子之间的耦合常数可能会有所不同，这为我们判断分子中的特定结构提供了依据。
除此之外，核磁共振氢谱的峰型和峰面积也能提供重要信息。
峰型可以反映氢原子核的磁不等价性，而峰面积则与相应氢原子核的数目成正比。
通过比较不同峰的面积，我们可以大致计算出目标化合物中各种类型氢原子的数目比。
综上所述，通过核磁共振氢谱解析，我们可以获得关于有机化合物结构的丰富信息，如化学位移、耦合常数、峰型和峰面积等。
这些信息对于有机化学、药物化学和材料科学等领域的研究具有重要意义。
例如，在药物研发中，通过核磁共振氢谱解析可以深入了解药物分子的三维结构，为其优化设计和合理改造提供有力支持。
同时，核磁共振氢谱技术也在食品安全、环境监测等领域得到广泛应用，为保障人类健康和社会可持续发展发挥了重要作用。
乙醇核磁共振氢谱解析
乙醇核磁共振氢谱解析乙醇，这玩意儿在咱们日常生活里可太常见了，喝酒的时候就有它。
可你知道吗，在化学的微观世界里，乙醇的核磁共振氢谱就像一幅独特的画像，能把乙醇分子里氢原子的秘密都给揭露出来。
咱先得知道啥是核磁共振氢谱。
你就把它想象成是一个超级精密的探测器，专门用来查看分子里氢原子的情况。
这个探测器能把氢原子所处的不同环境都给区分开，就像一个特别厉害的侦探，能分清不同人在不同地方干的事儿一样。
乙醇的化学式是C₂H₅OH。
在这个分子里，氢原子可不是都一样的。
这里面有三种不同环境的氢原子。
一种是和碳相连的甲基（-CH₃）上的氢原子，这些氢原子就像是住在同一个小区里的一群小伙伴，它们的环境差不多。
还有一种是和另一个碳相连的亚甲基（-CH₂-）上的氢原子，这就好比是住在另一个小区的另一群小伙伴，虽然大家都是氢原子，但环境和甲基上的氢原子不太一样了。
最后呢，还有羟基（-OH）上的氢原子，这就像是一个特别的独行侠，它的环境又和前面两种氢原子有区别。
那这个核磁共振氢谱上怎么体现这些不同呢？一般来说，在谱图上会有不同的峰。
甲基上的氢原子会在一个特定的位置出峰，就像是这些小伙伴在一个固定的地方集合一样。
亚甲基上的氢原子呢，会在另一个位置出峰，这就是它们自己的小天地。
羟基上的氢原子最特别了，它出峰的位置又不一样。
而且呀，这些峰的面积比还能反映出不同环境氢原子的数量比。
就好比是每个小团体的人数比例，你从这个比例就能大概知道每个环境里氢原子的数量情况。
比如说，甲基上有3个氢原子，亚甲基上有2个氢原子，羟基上有1个氢原子，那这些峰的面积比大概就是3 : 2 : 1。
这多神奇啊，就像看一幅画，你能从画里不同颜色的比例知道每种颜色用了多少一样。
要是咱们拿到一个未知物的核磁共振氢谱图，怎么判断它是不是乙醇呢？这就像是猜谜语一样。
如果谱图上有三组峰，而且面积比大概是3 : 2 : 1，这就很有可能是乙醇了。
当然啦，还得结合其他的一些信息，比如说化学位移的具体数值。
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0.00
0.00 2.2 2.6 3.1 4.3 4.3
CH2Cl2
CHCl3
5.5
7.3
14
3）化学位移的影响因素 （2）磁各向异性
烯氢：4.5~5.7 醛氢：9.4~10.0 6.0-9.0
RH
～1
1.8~3.0
15
单键的磁各向异性
H C C H H
C C C H H
C C C C H
甲基 0.85～0.95
R
O C 2.2 CH3
AR
O O 2.1 CH3
13
3）化学位移的影响因素 （1）电负性 随着相连基团电负性的增加氢核外围电子云密度不断降低， 故化学位移值（d ）不断增大
化 合 物 氢核的化学位移
(CH3)4Si
(CH3)3-Si(CD2)2CO2－Na+ CH3I CH3Br CH3Cl CH3F CH3NO2
第三章 核磁共振（NMR spectroscopy）
1. 基本原理：
核的自旋与核磁矩
μ（核磁距）= （磁旋比）P（自旋角动量）
1
原子核的自旋量子数（I）与质量数（A）及原子序数（Z）的关系
质量数 （A） 奇数
偶数
原子序数 （Z）
自旋量子数（I）
例
13C，1H，19F， 31P，15N 17O，35Cl，79Br
5
核的进动与拉摩尔频率
=H0/2
6
产生核磁共振的必要条件
在外加静磁场中，核从低能级向高能级跃迁时需要
吸收一定的能量。通常这能量可由照射体系的电
磁辐射来供给。对处于进动中的核，只有当照射用
电磁辐射的频率与自旋核的进动频率相等时，能量
才能有效地从电磁辐射向核转移，使核由低能级跃 迁到高能级，实现核磁共振。
C=CH 5.28
≡CH 1.80
RH ～1
CH 1.40-1.65
CH2 1.20-1.40
CH3 0.85-0.95
12
-COOH
-CHO
ArOH
ROH(RNH2)
10～12
9～10
4 ～8
0.5 ～5
O C O CH3 4.0
O CH3 3.7
R
O O
3.65 CH3
O 2.6 CH3
2.25 CH3
以氢核为例，实受 磁场强度：
HN=H0(1-σ)
σ为屏蔽常数，表
示电子屏蔽效应的 大小。其数值取决
于核外电子云密度
10
2. 1H-NMR（氢核磁共振） 1）化学位移的定义 d =[(u sample-u ref)/u 0]×106 2）基准物质
11
2）常见结构类型的质子化学位移
Ar-H 7.28
25
谱学知识介绍
26
O H3CO
HO
27
O H3CO
HO
28
磁等同氢核与磁不等同氢核
磁等同氢核：化学环境相同、化学位移也同，且对组外氢核表 现出相同偶合作用强度的氢核，相互之间虽有自旋偶合却不产 生裂分。 磁不等同氢核： 1）化学环境不相同的氢核 2）处于末端双键上的氢核 3）若单键带有双键性质时也会产生磁不等同氢核
亚甲基 d 1.20～1.40
次甲基 d d 1.40～1.65
Hb
+
3 5 4 2 1 6
Ha
-
Ha比Hb的化学位移数值稍大， 处于低场。
环己烷构象中平伏键受到的屏蔽效应
16
氢核交换对化学位移的影响
17
3）化学位移的影响因素 （3）分子内（间）氢键
10.93 HO
O
OH 12.40
O
OH 9.70
4
饱和和弛豫
低能态的核吸收能量自低能态跃迁到高能态，能
量将不再吸收。与此相应，作为核磁共振的信号
也将逐渐减退，直至完全消失。此种状态称作 “饱和”状态。
在核磁共振条件下，在低能态的核通过吸收能量
向高能态跃迁的同时，高能态的核也通过以非辐
射的方式将能量释放到周围环境中由高能态回到
低能态，从而保持Boltzman分布的热平衡状态。这 种通过无辐射的释放能量途径核由高能态回到低 能态的过程称作“弛豫”。
18
小结：影响化学位移大小的因素
原子的杂化状态 电子云密度（吸电诱导、共轭、插烯规则等）
磁各向异性
氢 键
19
谱学知识介绍
1H-NMR化学位移总结：
sp3杂化碳上的质子化学位移范围： 烷烃类化合物：δ～1 与双键相连：δ～2 与O相连：δ～＜4 与N相连：δ～3（由于N的电四极矩效应，使与之连接的碳
21
质子化学位移的经验计算
取代基对苯环芳氢的影响（d=7.27+Ss）
取代基 供电基团 -OH -OCH3 -CH3 吸电基团 -COCH3 +0.64 +0.09 +0.30 -0.50 -0.43 -0.17 -0.14 -0.09 -0.09 -0.40 -0.37 -0.18 o m p
记忆方法 取代基 供电基团 o m p 之和
4）与不对称碳原子相连的CH2上的两个氢核
5）CH2上的两个氢核如果位于刚性环上或不能自由旋转的单 键上时
6）芳环上取代基的邻位质子也可能是磁不等同的
29
低级偶合（符合n+1规律）
30
高级偶合（不符合n+1规律，峰强变化也不规则）
31
32
谱学知识介绍
5）偶合常数(J) a.偶合裂分是由原子核间相互干扰引起的,通过化学键传递; b.相互偶合的H核其J值相同; c.一级图谱峰的裂分遵循n+1规律; d.根据J值大小可以判断偶合氢核之间的关系，归属H核。 偶合分类 偕偶(Jgem)又为同碳偶合 sp3 J=10-15Hz; sp2 C=CH2 J=0-2Hz, N=CH2 J=7.6-17Hz
-OH（或-OCH3）
-R 吸电基团 -COR
-0.5
-0.2 +0.6
-0.1
-0.1 +0.1
-0.4
-0.2 +0.3
-1.0
-0.5 +1.0
22
2. 1H-NMR（氢核磁共振）
23
2. 1H-NMR（氢核磁共振）
4) 峰的裂分：由相邻的两个（组）磁性核之间的自旋偶合或 自旋干扰所引起
24
芳环: Jo=6-9Hz,.
35
36
远程偶合: 如烯丙偶合 J4=0-3Hz，苯环的间位Jm=1-3Hz和对 位偶合Jp=0-1Hz
H H
H3CO H O O
H
H H
H
37
38
半整数 奇数或偶数 (1/2, 3/2, 5/2,…) 偶数 零 整数(1, 2, 3,…)
，125I 12C，16O，32S
2H，14N
偶数
奇数
2
自旋取向数=2I+1
3
核在能级间的定向分布及核跃迁
通常在热力学平衡条件下，自旋核在两个能级间 的定向分布数目遵从Boltzmann分配定律，即低能 态核的数目比高能态的数目稍多一些。 在一定条件下，低能态的核能吸收外部能量从低 能态跃迁到高能态，并给出相应的吸收信号。
33
34
偶合分类
邻偶(Jvic):与键长、取代基的电负性、两面角以及CC-H间键角大小有关。 饱和型: 自由旋转J=7Hz 构象固定: 0-18Hz,与两面角有关, J90=0Hz, J180 >Jo (7.5Hz);
烯型：Jcis =6-14Hz(10), Jtrans=11-18Hz(15)
上的质子信号变宽）
与芳环相连：δ2.3～2.9
与羰基相连：δ2.0～2.2
20
谱学知识介绍
sp2杂化碳上的质子化学位移范围： a. 烯 烃 结构类型 环外双键 环内双键 末端双键 开链双键 末端连烯 一般连烯 a,b-不饱和酮 化学位移范围 4.4～4.9 5.3～5.9 4.5～5.2 5.3～5.8 4.4 4.8 a-H 5.3～5.6 b-H 6.5～7.0
7
扫频：固定外加磁场 强度H0，通过逐渐改 变电磁辐射频率来检 测共振信号。
扫场：固定电磁辐射 频率，通过逐渐改变 磁场强度来检测共振 信号。
核磁共振所需辐射频率：=（2μ/h）H0
8
9
屏蔽效应
核外电子在与外加磁场垂直的平面上绕核旋转同时将产生一 个与外加磁场相对抗的第二磁场。结果对氢核来说，等于增 加了一个免受外加磁场影响的防御措施。这种作用叫做电子 的屏蔽效应。