核磁共振波谱分析法2
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第二章 核磁共振波谱法-本科生2
各种结构环境中质子的吸收位
特征质子的化学位移值
常用溶剂的质子 的化学位移值
D CHCl3 (7.27)
6—8.5 1.7—3 10.5—12 9—10 4.6—5.9 8 7 6 5 4 3 2 0.2—1.5 1 0 0.5(1)—5.5 2—4.7
OH NH2 NH
13
12
11
ห้องสมุดไป่ตู้
10
9
RCOOH
b.化学式为Ｃ３Ｈ４，确定其结构： 化学式为Ｃ 确定其结构： 化学式为
HC≡C－CH3 －
C3H6O2
IR NMR
3000cm-1
1700cm-1 2.3 (四重峰 2H) 四重峰
11.3 (单峰 1H) 单峰 1.2 (三重峰 3H) 三重峰
CH3CH2COOH
C7H8O IR 3300，3010，1500，1600，730，690cm-1 ， ， ， ， ，
c d a b Cl2CHCH(OCH2CH3)2 (B)
思考题与习题
5-1 下列哪个核没有自旋角动量？ 7Li ，4He ， 16C ，12O ，2D ，14N 3 2 6 6 1 7 5-2 氢核（1H）磁矩为2.79，磷核（31P）磁矩为1.13，试问 在相同磁场条件下，发生核跃迁时何者需要的能量较低。 5-3 何谓化学位移？它们有什么重要性，在1H—NMR中影响 化学位移的因素有哪些？ 5-4 使用60MHz的仪器，TMS和化合物中某质子之间的频率 差为180Hz，如果使用90MHz仪器，则它们之间的频率差 是多少。 5-5 在下列化合物中，质子的化学位移有如下顺序：苯 （7.27）＞乙烯（5.25）＞乙炔（1.80）＞乙烷（0.80）， 试解释之。
２．常见的各类有机物的Ｈ－ＮＭＲ： 常见的各类有机物的Ｈ－ＮＭＲ： 例１．
仪器分析 第十三章 核磁共振波谱分析PPT课件
原子实际上受到的磁场强度B
B= B0-B’=B0-σB0=B0(1-σ)
σ为屏蔽常数， σB0为感应产生的次级磁场强度。
B为氢核真正受到的有效外磁场强度。 核外电子云产生感应磁场，抵消一部分
磁场，产生共振向高磁场方向移动。
2μB
B
h
2
2μB（ 0 1σ）
h
hν B0 2μ(1σ)
B（0 1σ） 2
实际上各种化合物中的氢核的化学环境或结 合情况不同，所产生的共振吸收峰频率不同。
任何原子核都被电子云所包围，当1H核自旋时 ，核周围的电子云也随之转动，在外磁场作用下，会 感应产生一个与外加磁场方向相反的次级磁场，实际 上会使外磁场减弱，这种对抗外磁场的作用称为屏蔽 效应.
1H核由于在化合物中所 处的化学环境不同，核外电 子云的密度也不同，受到的 屏蔽作用的大小亦不同，所 以在同一磁场强度B0 下， 化学环境不同 1H核的共振 吸收峰频率不同。
(3)Ｉ＝1/2的原子核 1H，13C，19F，31P
核电荷均匀分布的球体，并象陀螺一样自旋，有磁矩产 生，是核磁共振研究的主要对象，H、C也是有机化合物的主 要组成元素。
I=1/2的核自旋能级裂分与B0的关系
• 1H核在磁场 中，由低能级E1向高能级E2跃迁， 所需能量为
△E=E2－E1= B0 －(－B0) = 2 B0
四甲基硅烷 [(CH3)4Si] TMS
TMS
CH3OCH3
TMS
低场
高场 0
化学位移
TMS的优点
1）单峰：TMS分子中有12个氢核，所有质子等同 ，只有一个吸收峰。
2）TMS的屏蔽系数几乎比所有其他物质的都大(电 子云密度大)，处在高场位置，对大多数有机化合 物氢核吸收峰不产生干扰。规定TMS氢核的 =0， 则其他化合物H核的共振频率都在左侧。
有机化学第11章 波谱(核磁)
δδ==(B(B样标品准-B-B标样准品)*)*11006/6/BB标标准准 质子的吸收峰与四甲基硅烷的吸收峰之间的距离称为δ值。
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。
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。
核磁共振波谱法讲义课件
环境科学中的应用
总结词
核磁共振波谱法在环境科学中也有重要的应 用。
详细描述
核磁共振波谱法可用于研究环境中的污染物 和天然有机物。通过测量水中、土壤中、大 气中有机污染物的核磁共振信号，核磁共振 波谱法能够提供关于污染物的种类、浓度和 分布的信息。此外，核磁共振波谱法还可用 于研究天然有机物（如腐殖质）的组成和降
多维核磁共振技术
多维核磁共振技术是一种通 过使用多个频率和磁场分量 来解析核磁共振信号的技术
。
通过多维核磁共振技术，可 以获得更丰富的化学位移信 息和耦合常数信息，从而更
好地解析分子结构。
多维核磁共振技术被广泛应 用于有机化学、材料科学等 领域，对于研究有机分子结 构、材料组成等具有重要意 义。
06 核磁共振波谱法实验操作演示
药物代谢与动力学研究
总结词
核磁共振波谱法在药物代谢与动力学研 究中具有广泛的应用。
VS
详细描述
核磁共振波谱法可用于研究药物在体内的 代谢过程和动力学行为，进而揭示药物的 作用机制和药效。通过测量药物分子在不 同时间点的代谢产物和浓度，核磁共振波 谱法能够提供关于药物吸收、分布、代谢 和排泄的重要信息，有助于新药开发和优 化治疗方案。
耦合常数
测量相邻原子核间自旋作用的强度和方向，揭示分子结构中的空间构型和相互作用。
04 核磁共振波谱法的实验技术应用
CHAPTER
有机化合物的结构鉴定
要点一
总结词
核磁共振波谱法是一种常用的实验技术，可用于有机化合 物的结构鉴定。
要点二
详细描述
核磁共振波谱法是一种基于核自旋磁矩的实验技术，通过 测量原子核在磁场中的共振频率来确定分子的结构。在有 机化合物的结构鉴定中，核磁共振波谱法可用于确定分子 中各原子的连接方式和化学环境，进而推断出分子的三维 结构。常见的核磁共振波谱法包括一维和二维核磁共振谱 ，其中二维核磁共振谱能够提供更丰富的结构信息。
核磁共振波谱法--2D
We can do a second Fourier transformation in the t1 domain (the first one was in the t2 domain), and obtain a two-dimensional w spectrum: We have a cross-peak where the two lines intercept in the 2D map, in this case on the w F diagonal (correlation with 1 itself). F
1H
CH3
g2 a g1 b g11 g12
d1
d1
b a
g2
a b g2 g11 d g12 d
2D COSY of isoleucine in D2O
Total Correlation Spectroscopy (TOCSY)
In a TOCSY experiment, signals are dispersed over a complete spin-system of a molecule by successive scalar coupling interactions. In a TOCSY spectrum, each proton correlates with all other protons in the same spin-system although some protons are apart more than 3 bonds. CH3 CH3 C – Hb – N – C – CO –
Two-Dimensional (2D) NMR Spectroscopy
F
现代仪器分析 第六章 核磁共振波谱法PPT课件
❖核磁共振波谱(NMR spectrum)：以 核磁共振信号强度对照射频率(或磁 场强度)作图所得图谱。
❖核磁共振波谱法：利用核磁共振波 谱进行结构（包括构型、构象）测定 、定性及定量的方法。
第一节 概 述
核：磁性质的原子核 磁：外加磁场 共振：吸收射频辐射产生核自旋能
级跃迁，产生NMR信号
研究的对象是处于强磁场中原子核对射频辐射的吸收
③
H0=0
E＝
h
2
H
0
m＝+1/2
I (I 1) I (I 1)
I＝1/2核的能级分裂
ω0 = 2πν0 = γH0 ν0 = γH0/ (2π)
h 0
E
h 2
H0
0
2
H0
第 三 节 核磁共振波谱仪
（一）主要组成及部件的功能
共振吸收法是利用原子核在磁场中，能级跃迁时核磁矩方 向改变而产生感应电流，来测定核磁共振信号。
结论：质量数和电荷数两者或其一为奇数时，才有非零的核自 旋量子数。
I = 0 时，P = 0，原子核无自旋现象 I≥ ½ 时，原子核有自旋现象
Ｉ＝1/2的原子核
11H ,
163C,
199F ,
175N ,
P 31
15
原子核可看作核电荷均匀分布的球体，并象陀螺一样自旋，有磁 矩产生，是核磁共振研究的主要对象，C，H也是有机化合物 的主要组成元素。
2、物理化学研究方面 可以研究氢键、分子内旋转及测定反应速率常数等。
第一节 概 述
3、在定量方面 可以测定某些药物的含量及纯度检查。
4、医疗与药理研究 由于核磁共振具有能深入物体内部，而不破坏样品的特点，因 而可进行活体研究，在生物化学药品方面也有广泛应用。如酶 活性、生物膜的分子结构、癌组织与正常组织鉴别、药物与受 体间的作用机制等。近年来，核磁共振成像仪，已用于人体疾 病的诊断。
❖核磁共振波谱法：利用核磁共振波 谱进行结构（包括构型、构象）测定 、定性及定量的方法。
第一节 概 述
核：磁性质的原子核 磁：外加磁场 共振：吸收射频辐射产生核自旋能
级跃迁，产生NMR信号
研究的对象是处于强磁场中原子核对射频辐射的吸收
③
H0=0
E＝
h
2
H
0
m＝+1/2
I (I 1) I (I 1)
I＝1/2核的能级分裂
ω0 = 2πν0 = γH0 ν0 = γH0/ (2π)
h 0
E
h 2
H0
0
2
H0
第 三 节 核磁共振波谱仪
（一）主要组成及部件的功能
共振吸收法是利用原子核在磁场中，能级跃迁时核磁矩方 向改变而产生感应电流，来测定核磁共振信号。
结论：质量数和电荷数两者或其一为奇数时，才有非零的核自 旋量子数。
I = 0 时，P = 0，原子核无自旋现象 I≥ ½ 时，原子核有自旋现象
Ｉ＝1/2的原子核
11H ,
163C,
199F ,
175N ,
P 31
15
原子核可看作核电荷均匀分布的球体，并象陀螺一样自旋，有磁 矩产生，是核磁共振研究的主要对象，C，H也是有机化合物 的主要组成元素。
2、物理化学研究方面 可以研究氢键、分子内旋转及测定反应速率常数等。
第一节 概 述
3、在定量方面 可以测定某些药物的含量及纯度检查。
4、医疗与药理研究 由于核磁共振具有能深入物体内部，而不破坏样品的特点，因 而可进行活体研究，在生物化学药品方面也有广泛应用。如酶 活性、生物膜的分子结构、癌组织与正常组织鉴别、药物与受 体间的作用机制等。近年来，核磁共振成像仪，已用于人体疾 病的诊断。
核磁共振波谱法
核磁共振波谱法
新方法、新技术如二维核磁共振谱(2D-NMR) 等不停涌现和完善，使NMR波谱在化学、医药、 生物学和物理化学等领域应用愈为广泛。
第4页
第二节 核磁共振基本原理
一1.、自原旋子分核类自旋
原子核含有质量并带正电荷，大多数核有自旋现象，在 自旋时产生磁矩，磁矩方向可用右手螺旋定则确定，核 磁矩和核自旋角动量P都是矢量，方向相互平行。核自旋特 征用自旋量子数I来描述,核自旋按I为零、半整数及整数分 为三种类型:
屏蔽效应越强，即值越大, 共振信号越在高场出现。
核磁共振波谱法
CH3CH2Cl
第28页
化学位移：
chemical shift
屏蔽作用使氢核产生共振需要更 大外磁场强度（相对于裸露氢核）， 来抵消屏蔽影响。
因为屏蔽效应存在，不 一样化学环境氢核共振频率 不一样，这种现象称为化学 位移。
核磁共振波谱法
为了防止溶剂本身信号干扰！
核磁共振波谱法
第24页
16.3 化学位移
屏蔽效应 化学位移表示 化学位移影响原因 不一样类别质子化学位移
核磁共振波谱法
第25页
实现核磁共振要满足特定核共振条件：
2
H0
同一个核，磁旋比相同。固定
了磁场强度，全部1H必定含有相
同共振频率。在NMR波谱上就
只有一个吸收信号。
第11页
2.共振吸收条件
核有自旋(磁性核)
v0 = v: 照射频率等于核进动频率
吸收电磁波能量E等于ΔE，即： E = hv0 =ΔE
代入式 E = E2 - E1 =
h 2
H0
得：
0
2
H0
当v0 =v时，照射电磁波就与核磁矩发生作用，使处于低 能级核吸收电磁波能量跃迁到高能级，核磁矩对H0取向发生 倒转。这种现象叫做核磁共振。
《仪器分析》——核磁共振波谱法
标准物
～ 有机溶剂时常用四13甲C 基m硅g烷（TMS）
重水时 4，4-二甲基-4硅代戊磺酸钠（DSS）
扫描范围 足够的谱带宽度
19
➢ 当电磁辐射的 0= 时， 产生共振吸收
H
02
0
E
无磁场
1
m =-
2
1
m =+
外加磁场
2
I＝1/2核的能级分裂
1 2
H0
❖ 屏蔽效应 ❖ 屏蔽常数 ❖ 化学位移
20
环内 =-2.99 环外 =9.28
十八碳环壬烯C18H18
1 2
H0
27
苯环
正屏蔽区
负屏蔽区
=7.27
负屏蔽 （向左，低场）
H0
正屏蔽 （向右，高场）
1 2
H0
28
双键
负屏蔽区
负屏蔽 峰左移
H0
正屏蔽区
烯氢的质子处于负屏蔽区， 左移（4.5-5.7）
乙烯氢 5.25
29
叁键
正屏蔽 峰右移
炔氢的质子处于正屏蔽区， 右移 例如：乙炔氢 2.88，乙烯氢 5.25
n
2 3.1 4 1.3 8 10 300
1.0000099
低能态的核仅比高能态核多十万分之一 强射频波照射，吸收饱和，NMR信号消失
高能态核
恢复至低能态
14
三、自旋弛豫
非辐射途径
高能态核
恢复至低能态
T-半衰期（驰豫过程所需时间）
两种形式： 1.自旋-晶格弛豫（纵向驰豫） T1 2.自旋-自旋弛豫（横向驰豫） T2
自旋感应产生核磁矩( µ)
µ= P ❖磁旋比 是原子核的特征常数
核磁共振波谱法 2
9
自旋偶合与自旋裂分
如果H 邻近没有其他质子， 共振条件为： 如果Ha邻近没有其他质子，则Ha共振条件为：
ν0 = [γ / (2π ) ](1- σ)H0 π
由公式9-6和9-8 由公式 和
邻近有H 存在， Ha邻近有Hb存在，Hb 在外磁场中有两 种自旋取向，相应产生两种自旋磁场， 种自旋取向，相应产生两种自旋磁场，对Ha 核有干扰。 核有干扰。
O CH 3 H 3C C N CH 3
O H H 3C C N H
与手性碳相连的CH2的两个氢化学不等价。 的两个氢化学不等价。 ⑷ 与手性碳相连的
H2 R1 R C C R2 R3
H 2 CH 3 R 1 C C C R2 CH 3 R 3
自旋体系的分类
核磁共振氢谱谱图分分为一级谱和高级谱（不要求） 核磁共振氢谱谱图分分为一级谱和高级谱（不要求）。 高级谱 一级谱的特征： 一级谱的特征：
22
谱Байду номын сангаас解析的步骤 (3)已知分子式，计算不饱和度 已知分子式，
2x + 2 − y Ω= 2
23
(4)利用化学位移确定各吸收峰所对应的 氢核类型
谱图解析的步骤
（5）根据重峰数、偶合常数及峰形确定基团的连接关系 根据重峰数、 利用n+1规律） n+1规律 （利用n+1规律） 结合元素分析、红外光谱、紫外光谱、质谱、 ( 6) 结合元素分析 、 红外光谱 、 紫外光谱 、 质谱、 13 C 核 磁共振谱和化学分析的数据推导化合物的结构。 磁共振谱和化学分析的数据推导化合物的结构。 (7)仔细核对个组信号的化学位移和偶合常数与推定的结 7)仔细核对个组信号的化学位移和偶合常数与推定的结 构是否相符，必要时， 构是否相符，必要时，找出类似化合物的共振谱进行 比较， 比较，进而确定化合物的结构式 。
核磁共振波谱法--2D
目前所知 NMR 检测浓度可以低到约 1 微克溶于 0.5 mL 溶剂。如果浓度再稀, 可以进一步靠增加扫描次数弥补。 以时间换信号灵敏度, 也是 NMR 检测的特点。
3、NOESY和HMBC的应用领域主要有哪些？
核磁共振的 NOESY以及HMBC是检测化合物结构 的独特利器。许多异购物在各种谱图中无法分辨出来， 例如 IR，UV，MS，元素分析，氢谱，碳谱等都无法 区别，最后就得靠 NOESY与HMBC的信息加以辨别。
g2 d1
a
d1
b g11 g12
g2 g1
b
a
a b g2 g11 d g12 d
2D COSY of isoleucine in D2O
Total Correlation Spectroscopy (TOCSY)
In a TOCSY experiment, signals are dispersed over a complete spin-system of a molecule by successive scalar coupling interactions. In a TOCSY spectrum, each proton correlates with all other protons in the same spin-system although some protons are apart more than 3 bonds.
126.1
1 1 8 .0
OH
7.45
3.16 2.78
H
H
H H 3.61
1 1 8 .8
1 2 6 .1
2 3 .2
5 7 .6
7.00 H
OH
121.4 136.4 1 1 1 .2
3、NOESY和HMBC的应用领域主要有哪些？
核磁共振的 NOESY以及HMBC是检测化合物结构 的独特利器。许多异购物在各种谱图中无法分辨出来， 例如 IR，UV，MS，元素分析，氢谱，碳谱等都无法 区别，最后就得靠 NOESY与HMBC的信息加以辨别。
g2 d1
a
d1
b g11 g12
g2 g1
b
a
a b g2 g11 d g12 d
2D COSY of isoleucine in D2O
Total Correlation Spectroscopy (TOCSY)
In a TOCSY experiment, signals are dispersed over a complete spin-system of a molecule by successive scalar coupling interactions. In a TOCSY spectrum, each proton correlates with all other protons in the same spin-system although some protons are apart more than 3 bonds.
126.1
1 1 8 .0
OH
7.45
3.16 2.78
H
H
H H 3.61
1 1 8 .8
1 2 6 .1
2 3 .2
5 7 .6
7.00 H
OH
121.4 136.4 1 1 1 .2
天大《有机波谱分析》 2D核磁共振谱2
LR-COSY
4.3.2 异核化学位移相关谱 HETCOR
(Heteronuclear chemical shift correlation, 1H - 13C COSY)
• 1. C, H-COSY谱（氢碳化学位移相关谱） • 2. COLOC（远程氢碳化学位移相关谱) • 3. 1H检测的异核化学位移相关谱
谷氨酸 的氢接力H, H-COSY谱 (p207)
氢接力的C, H-COSY (H-Relayed C, H-COSY) • 磁 位 化 H以A化 的 转 通→矢另移过HBH量一到→A从个与指C一其1B认H接个 相核邻力连1（位H。的核 HC如BBC（）的果BH的上化已A磁，）学确化再磁位认矢通化移了量过转H上移HA，B，到把就称邻磁可之
SW
167.039 ppm
FnMODE
undefined
F2 - Processing parameters
SI
1024
SF
500.1300144 MHz
WDW
QSINE
SSB
0
LB
0.00 Hz
GB
0
PC
0.20
F1 - Processing parameters
SI
512
MC2
QF
SF
125.7577961 MHz
NAME
buttoc10
EXPNO
1
PROCNO
1
F2 - Acquisition Parameters
Date_
20001102
Time
4.14
INSTRUM
DRX500
PROBHD
5 mm TBI 1H/
PULPROG
4.3.2 异核化学位移相关谱 HETCOR
(Heteronuclear chemical shift correlation, 1H - 13C COSY)
• 1. C, H-COSY谱（氢碳化学位移相关谱） • 2. COLOC（远程氢碳化学位移相关谱) • 3. 1H检测的异核化学位移相关谱
谷氨酸 的氢接力H, H-COSY谱 (p207)
氢接力的C, H-COSY (H-Relayed C, H-COSY) • 磁 位 化 H以A化 的 转 通→矢另移过HBH量一到→A从个与指C一其1B认H接个 相核邻力连1（位H。的核 HC如BBC（）的果BH的上化已A磁，）学确化再磁位认矢通化移了量过转H上移HA，B，到把就称邻磁可之
SW
167.039 ppm
FnMODE
undefined
F2 - Processing parameters
SI
1024
SF
500.1300144 MHz
WDW
QSINE
SSB
0
LB
0.00 Hz
GB
0
PC
0.20
F1 - Processing parameters
SI
512
MC2
QF
SF
125.7577961 MHz
NAME
buttoc10
EXPNO
1
PROCNO
1
F2 - Acquisition Parameters
Date_
20001102
Time
4.14
INSTRUM
DRX500
PROBHD
5 mm TBI 1H/
PULPROG
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nuclear magnetic resonance and chemical shift
21:45:56
一、核磁共振与化学位移
nuclear magnetic resonance and chemical shift
1.屏蔽作用与化学位移
理想化的、裸露的氢核；满足共振条件：
0 = H0 / (2 )
21:45:56
位移的表示方法
与裸露的氢核相比，TMS 的化学位移最大，但规定
TMS=0，其他种类氢核的位
移为负值，负号不加。
小，屏蔽强，共振需
要的磁场强度大，在高场出 现，图右侧；
大，屏蔽弱，共振需
要的磁场强度小，在低场出 现，图左侧；
= [（ 样 - TMS) / TMS ] 106 (ppm)
①饱和烃
-CH3: -CH2: -CH:
CH3=0.791.10ppm CH2 =0.981.54ppm CH= CH3 +(0.5 0.6)ppm
O CH3 N CH3
C C CH3 O C CH3
CH3
H=3.2~4.0ppm H=2.2~3.2ppm H=1.8ppm H=2.1ppm H=2~3ppm
O
H
C OH C O
O ~2.1
H3C C
~3.0
~1.8
H 3C N H3C C C
~3.7 H H3C O
H CC
~0.9 H3C C
15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 化学位移 δ(ppm)
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内容选择：
• 第一节 核磁共振基本原理
principle of nuclear magnetic resonance
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各类有机化合物的化学位移 ②烯烃
端烯质子：H=4.8~5.0ppm 内烯质子：H=5.1~5.7ppm 与烯基，芳基共轭：H=4~7ppm
③芳香烃
芳烃质子：H=6.5~8.0ppm 供电子基团取代-OR，-NR2 时：H=6.5~7.0ppm 吸电子基团取代-COCH3，-CN，-NO2 时：H=7.2~8.0ppm
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化学位移：
chemical shift
0 = [ / (2 ) ]（1- ）H0
由于屏蔽作用的存在，氢核产生 共振需要更大的外磁场强度（相对 于裸露的氢核），来抵消屏蔽影响。
在有机化合物中，各 种氢核 周围的电子云密度 不同（结构中不同位置） 共振频率有差异，即引起 共振吸收峰的位移，这种 现象称为化学位移。
• 第五节 13C核磁共振波谱
• 13C nuclear magnetic resonance
结束
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产生单一的吸收峰； 实际上，氢核受周围不断运动着的电子影响。在外磁场作 用下，运动着的电子产生相对于外磁场方向的感应磁场，起 到屏蔽作用，使氢核实际受到的外磁场作用减小：
H=（1- ）H0 ：屏蔽常数。 越大，屏蔽效应越大。
0 = [ / (2 ) ]（1- ）H0
屏蔽的存在，共振需更强的外磁场(相对于裸露的氢核)。
-O-H，
-C-H，
大
小
低场
高场
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电负性对化学位移的影响
3.5
3.0
O CH3 N CH3
3.42-4.02 2.12-3.10
2.5 C CH3
0.77-1.88
F CH3 Cl CH3 Br CH3
4.26
3.05
2.68
碳杂化轨道电负性：SP>SP2>SP3
I CH3 2.60
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各类有机化合物的化学位移
-COOH：H=10~13ppm
-OH： （醇）H=1.0~6.0ppm （酚）H=4~12ppm
-NH2：（脂肪）H=0.4~3.5ppm （芳香）H=2.9~4.8ppm （酰胺）H=9.0~10.2ppm
-CHO：H=9~10ppm
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常见结构单元化学位移范围
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二、影响化学位移的因素
factors influenced chemical shift
1．电负性--去屏蔽效应
与质子相连元素的电负性 越强，吸电子作用越强，价 电子偏离质子，屏蔽作用减 弱，信号峰在低场出现。
-CH3 ， =1.6~2.0，高场；
-CH2I， =3.0 ~ 3.5,
H
H3CH2C O H O CH2CH3 5.72ppm CCl4 3.7ppm
OH OH
H OO
CH3
7.45ppmCCl4 4.37ppm
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3.空间效应 δ 1.77
O H3C C H
δ 2.31
O H C CH3
δ 3.55
OH H
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δ 3.75
HO H
空间效应
第十九章 核磁共振波谱
分析法
nuclear magnetic resonance spectroscopy
第二节 核磁共振与化学位移
一、核磁共振与化学位移
nuclear magnetic resonance and chemical shift
二、影响化学位移的因素
factors influenced chemical shift
• 第二节 核磁共振与化学位移
nuclear magnetic resonance and chemical shift
• 第三节 自旋偶合与自旋裂分
spin coupling and spin splitting
• 第四节 谱图解析与结构确定
• analysis of spectrograph and estimate structure of compound
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影响化学位移的因素3
价电子产生诱导磁 场，质子位于其磁力线 上，与外磁场方向一致， 去屏蔽。
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影响化学位移的因素4
苯环上的6个电子产生较 强的诱导磁场，质子位于其磁 力线上，与外磁场方向一致， 去屏蔽。
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2.氢键效应
形成氢键后1H核屏蔽作用减少，氢键属于去屏蔽效应。
去屏蔽效应
δ
1.H10Cδ
2.40 δ 4.68
HbHa OH
δ 0.88
HC
δ 3.55 δ
HbHO
3.92
Ha
(A)
Ha=4.68ppm Hb=2.40ppm Hc=1.10ppm
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(B)
Ha=3.92ppm Hb=3.55ppm Hc=0.88ppm
4.各类有机化合物的化学位移
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2. 化学位移的表示方法
(1)位移的标准 没有完全裸露的氢核，没
有绝对的标准。
相对标准：四甲基硅烷 Si(CH3)4 （TMS）（内标）
位移常数 TMS=0
(2) 为什么用TMS作为基准? a. 12个氢处于完全相同的化学环境，只产生一个尖峰； b.屏蔽强烈，位移最大。与有机化合物中的质子峰不重迭； c.化学惰性；易溶于有机溶剂；沸点低，易回收。
H3C Br H3CH2C Br CH3(CH2)2 Br CH3(CH2)3 Br
2.68
1.65
1.04
0.90
H3C Cl 3.05
Cl H2C Cl
5.33
Cl HC Cl
Cl 7..效应
价电子产生诱导磁 场，质子位于其磁力线 上，与外磁场方向一致， 去屏蔽。