核磁共振 氢谱的分析
核磁共振氢谱的分析
5.3 帮助分析图谱的一些辅助手段
• 5.3.2 重氢氧化钠交换
• 重氢氧化钠交换可以把羰基的α-氢交换 掉。这个方法对于测定化学结构有很大帮 助。
5.2 分析图谱时，经常碰到的一些问题
• 5.2.1.5 图谱的记录 • 核磁共振图谱给出化学位移δ值，也有以
频率表示的。
5.2 分析图谱时，经常碰到的一些问题
• 5.2.3 杂质峰与溶剂峰 • 在核磁共振氢谱中，经常会碰到杂质峰。杂质
峰一般可以通过其峰面积进行鉴别：如果某峰的 积分面积与其它峰相比不成比例，则可断定其为 杂质峰。 • 核磁共振氢谱中的溶剂峰包括样品本身残留的 溶剂（如结晶溶剂、合成或提取时所用溶剂等） 和做测定时所用溶剂的溶剂峰。样品本身残留的 溶剂的谱峰要根据样品的具体情况做具体分析。 做1HNMR测试时所用溶剂的溶剂峰比较容易识别。
5.3 帮助分析图谱的一些辅助手段
• 如果羟基为酚羟基，则加三氟醋酸酐后， 羟基的邻、对位氢的峰也发生左移。
• 例:下面两个化合物的区别（应用三氟醋 酸酐确定羟基的位置）：
OH O
7
OCH2CH3
2
CH3CH2O O OH
7
2
CH3CH2O
5
4
CH3 CH3CH2O
5
4
CH3
O
O
1
2
5.3 帮助分析图谱的一些辅助手段
O
O
• 当用CDCl3做溶剂时，异丙基的两个甲基以 及另一个甲基的峰重叠非常严重，不能区
分。如改用C6D6作溶剂，则三个甲基可以 获得较好的分离。
thf核磁氢谱
四氢呋喃（THF）的核磁共振氢谱（1H NMR）分析
在进行四氢呋喃的核磁共振氢谱分析时，我们可以观察到几个明显的特征峰。
首先，在较低的化学位移值区域，即在0.7-0.9ppm的位置，我们可以观察到一个明显的峰。
这个峰是由四氢呋喃中的次甲基（CH2）上的氢原子所引起的。
次甲基是连接在氧原子上的两个氢原子，它们呈现出较强的磁性，因此在此范围内产生了显著的信号。
其次，在较高的化学位移区域，大约在3.55-3.75ppm的范围内，我们可以观察到一个较宽的峰。
这个峰是由四氢呋喃中的亚甲基（CH）上的氢原子所引起的。
由于亚甲基连接在氧原子上的碳原子上，并且受到氧原子的影响，这些氢原子表现出略微不同的磁性，因此产生了这个较宽的峰。
这个峰的出现也说明了四氢呋喃分子中亚甲基的存在。
除了这些主要的峰之外，如果四氢呋喃分子中存在其他邻近的质子或电子，这些质子的存在也可能会对核磁共振氢谱产生影响，导致化学位移的变化。
这些变化可以帮助我们更好地理解分子的结构和性质。
总的来说，通过核磁共振氢谱分析，我们可以获得关于四氢呋喃分子中氢原子分布和磁性的重要信息。
这些信息对于理解分子的结构和性质以及进行相关的化学反应研究具有重要的意义。
核磁共振波谱法之氢谱解析
1.6 a峰的氢数 3H 1.6 1.0 0.5 0.6 1.0 b峰的氢数 2H 1.6 1.0 0.5 0.6
同理计算c峰和d峰各相当于1H。
依已知含氢数目的峰的积分值为准，求出一个氢相当的 积分值，而后求出氢分布。 本题中δd10.70很容易认定为羧基氢的共振峰，因而 0.60cm相当于1个氢，因此：
a b O c CH2CH2 O C CH3
3 2
化合物 C10H12O2
2 5
8
7
6
5
4
3
2
1
0
例1 计算下图中a、b、c、d各峰的氢核数目。
C4H7BrO2的核磁共振氢谱
测量各峰的积分高度，a为1.6cm，b为1.0cm，c为0.5cm，d 为0.6cm。氢分布可采用下面两种方法求出。 （1）由每个（或每组）峰面积的积分值在总积分之中所占 的比例求出:
②氢分布：
③ a 2.42 单峰 3H CH 3 CO 而不是与氧相连（CH3-O-的δ 为3.5~3.8）
d 7.35 单峰 5H 单取代苯，与烃基直接 相连
④由分子式中扣除CH3-CO-及C6H5-，余C2H2Br2而c、d皆 为二重峰，而化学位移δb4.91、 δc5.33，说明存在着-CHBrCHBr-基团。 ⑤结构式： 综上所述，未知物结构式为：
第五节
核磁共振氢谱的解析
要求：
1、掌握核磁共振氢谱中峰面积与氢核数目的 关系； 2、掌握核磁共振氢谱的解析步骤； 3、熟悉并会解析一些简单的核磁共振氢谱。
一、谱图中化合物的结构信息 1、核磁共振氢谱提供的信息：由化学位移、偶合常数 及峰面积积分曲线分别提供含氢官能团、核间关系及氢 分布等三方面的信息。具体如下： （1）峰的数目：标志分子中磁不等价质子的种类，多少种；
核磁共振氢谱结构表征
核磁共振氢谱结构表征
核磁共振氢谱是通过测量氢原子核在强磁场中的能级跃迁而得到的，可以提供有关分子结构的信息。
在核磁共振氢谱中，不同分子中的氢原子核会产生不同的峰，每个峰对应一个能级跃迁。
氢谱结构表征包括以下几个方面：
1. 化学位移：氢原子核在磁场中所处的化学环境不同，会导致其共振频率发生变化，从而产生不同的化学位移。
化学位移可以用来确定不同官能团的存在，以及分子中不同氢原子核的化学环境。
2. 峰形及峰面积：峰形可以提供有关分子内部的旋转、振动等运动的信息。
不同的谱线形状可能反映了分子的不同亚结构。
峰面积可以用来计算不同种类氢原子核的数量比例。
3. 耦合常数：当一个氢原子核与周围的其它氢原子核发生相互作用时，会出现谱线的分裂现象，称为核磁共振耦合。
耦合常数可以提供有关氢原子核之间相互作用的信息，例如相邻原子核之间的键合情况、官能团的位置等。
4. 卫星峰：当某个氢原子核旁边有多个等效的邻近氢原子核时，可以观察到卫星峰。
卫星峰能提供有关分子中多个等效原子核之间的相互作用信息。
通过对核磁共振氢谱进行分析，可以确定分子的化学结构、官能团、立体构型等，为化学研究和结构鉴定提供了重要的工具。
核磁共振 氢谱的分析
2．谱图解析
例 某分子式为C5H12O的化合物，含有五组不等性质子， 从NMR谱图中见到： a 在δ= 0.9处有一个二重峰(6H) b 在δ=1.6处有一个多重峰(1H) (6+1) (1+1) = 14重峰 c 在δ=2.6处有一个八重峰(1H) (3+1) (1+1) = 8重峰 d 在δ=3.6处有一个单峰(1H) e 在δ=1.1处有一个双重峰(3H) 解析得其结构为：
积分曲线示意图
故核磁共振谱不仅揭示了各种不同H的化学位移，并且表示了 各种不同氢的数目。
四、峰的裂分和自旋偶合
1．峰的裂分 应用高分辨率的核磁共振仪时，得到等性质子的吸收峰不是一 个单峰而是一组峰的信息。这种使吸收峰分裂增多的现象称为峰 的裂分。 例如：乙醚的裂分图示如下。
CH3 CH2 TMS TMS CH3
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
(3)氢核交换对化学位移的影响
（4）氢键对化学位移的影响
10.93 HO
O
OH 12.40
O
OH 9.70
小结：影响化学位移大小的因素
电子云密度（吸电诱导、共轭、插烯规则等） 磁各向异性
一、基本知识
1.核的自旋与磁性 由于氢原子是带电体，当自旋时，可产生一个磁场， 因此，我们可以把一个自旋的原子核看作一块小磁铁。 2．核磁共振现象 原子的磁矩在无外磁场影响下，取向是紊乱的，在外 磁场中，它的取向是量子化的，只有两种可能的取向。 当ms= +1/2时，如果取向方向与外磁场方向平行， 为低能级（低能态） 。 当ms= - 1/2 时，如果取向方向与外磁场方向相反， 则为高能 级（高能态）。
核磁共振氢谱简单看法
核磁共振氢谱简单看法核磁共振氢谱被广泛应用于化学、生物学、医学等领域。
在此，我将就核磁共振氢谱的原理、应用和局限性进行简要阐述。
一、原理1.1 基本原理：该技术利用核磁共振现象分析分子结构和物理化学性质。
当仪器中的样品处于强磁场中时，其中所有含有氢原子的分子核都会进入共振状态，此时通过给样品输入特定的射频能量，使得样品中的核自由翻转。
当射频脉冲消失后，核重新回到原来的方向，并在此过程中辐射射频信号，这种现象就是核磁共振信号。
1.2 谱图解读：核磁共振谱的横坐标是化学位移（δ值），纵坐标是信号强度，参照化合物的谱图特征，可以推断未知的谱图所代表的化合物原子结构和数量。
化学位移与核所处的环境有关，如通过测量质子受到的电子环境（即相邻原子所带的电荷）来得出。
因此，核磁共振谱是一种极为敏感的定量和结构分析方法，可测量数目庞大的化合物和类似物。
二、应用2.1 化学：核磁共振氢谱广泛应用于化学分析，包括分析化合物组分、确定纯度和鉴定未知样品。
它还可以用于分析化合物的立体结构和有机反应动力学。
2.2 生物：核磁共振氢谱可用于分析体内分子，包括蛋白质、核酸和代谢产物等。
这项技术已广泛应用于疾病诊断和治疗、药物研发等方面。
2.3 医学：核磁共振氢谱被广泛应用于医学诊断和监测，例如诊断肿瘤和肝脏疾病等。
它还可以评估治疗效果、预测患者的预后、了解代谢、血流和组织结构等信息。
三、局限性3.1 磁场不均：核磁共振氢谱中分析结果的准确性受到磁场均匀性的影响。
磁场不均会导致信号的失真和分离，从而降低分析结果的精度。
3.2 样本准备：核磁共振氢谱的分析结果受样本准备技术的影响。
样品需要通过特定的处理方法才能得到准确的分析结果。
3.3 噪声影响：核磁共振氢谱机器本身的噪声会对分析结果产生干扰，降低分析结果的精度和可靠性。
总体来说，核磁共振氢谱是一种准确、灵敏且广泛应用的分析方法，对于化学、生物学、医学等领域都具有重要的意义。
但是，为了得到准确的分析结果，需要注意磁场均匀性、样本准备技术和噪声干扰等因素的影响。
核磁共振氢谱解析步骤
核磁共振氢谱解析步骤
核磁共振氢谱解析步骤如下：
1.观察图谱是否符合要求：如四甲基硅烷的信号是否正常、杂音大
不大、基线是否平、积分曲线中没有吸收信号的地方是否平整。
如果存在问题，需要重新测试图谱。
2.根据积分曲线，观察各信号的相对高度，计算样品化合物分子式
中的氢原子数目：可以利用可靠的甲基信号或孤立的次甲基信号为标准计算各信号峰的质子数目。
3.先解析图中CH3O、CH3N、、CH3C=O、CH3C=C、CH3-C等孤
立的甲基质子信号，然后再解析偶合的甲基质子信号。
4.解析羧基、醛基、分子内氢键等低磁场的质子信号。
5.解析芳香核上的质子信号。
核磁共振氢谱原理
核磁共振氢谱原理核磁共振氢谱是一种重要的分析技术，它利用核磁共振现象来研究分子的结构和性质。
核磁共振氢谱原理是基于氢原子核的磁共振行为，通过测定样品中氢原子核的共振频率和强度，可以得到关于样品分子结构和环境的信息。
下面将详细介绍核磁共振氢谱的原理。
首先，核磁共振现象是指处于外加磁场中的原子核会发生共振吸收放射的现象。
在外加磁场的作用下，原子核会产生磁偶极矩，当外加射频场的频率与原子核的共振频率相同时，原子核会吸收能量并发生共振。
在实验中，通过改变外加磁场的强度或者改变射频场的频率，可以得到原子核的共振频率和共振信号的强度。
其次，氢原子核的核磁共振行为是核磁共振氢谱的基础。
氢原子核是由一个质子组成，其核自旋为1/2，因此具有核磁矩。
在外加磁场中，氢原子核会产生核磁矩，并且具有两个取向，即沿外加磁场方向的平行取向和反平行取向。
这两种取向对应着不同的能级，其能级差由外加磁场的强度决定。
当外加射频场的频率与氢原子核的共振频率相同时，氢原子核会吸收能量并发生共振。
最后，核磁共振氢谱的原理是基于样品中氢原子核的共振行为。
在核磁共振实验中，样品会被置于外加磁场和射频场中，通过测定吸收的能量和共振信号的强度，可以得到样品中氢原子核的共振频率和共振信号的强度。
这些信息可以用来研究样品分子的结构和环境，例如化学键的性质、分子的构象和溶剂的作用等。
总之，核磁共振氢谱原理是基于核磁共振现象和氢原子核的核磁共振行为，通过测定样品中氢原子核的共振频率和共振信号的强度，可以得到关于样品分子结构和环境的信息。
这项技术在化学、生物化学、药物研发等领域具有重要的应用价值，对于研究物质的结构和性质有着重要的意义。
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
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。
核磁共振氢谱的操作方法
核磁共振氢谱的操作方法核磁共振氢谱（Proton Nuclear Magnetic Resonance，简称1H NMR）是一种常用的分析技术，用于确定化合物的结构和分析样品的组成。
下面是1H NMR的操作方法，包括样品制备、仪器设置和数据分析等步骤。
1. 样品制备：a. 准备适量的待测化合物，通常为液体样品。
确保样品纯度高，无杂质干扰。
b. 使用干燥剂（例如无水氯化钙或无水硫酸铜）除去样品中的水分。
c. 将样品溶解在适当的溶剂中，常用的溶剂包括氯仿、二氯甲烷、二甲基甲酰胺等。
溶剂选择要避免与待测化合物相互作用或干扰信号。
2. 仪器设置：a. 打开核磁共振仪，确保仪器处于正常工作状态。
b. 调节仪器的温度控制，一般选择室温或其他适当的温度。
c. 选择适当的核磁共振频率，通常为300 MHz至800 MHz，具体取决于仪器性能和需求。
3. 样品装填：a. 使用适当的样品管（通常为NMR试管）装填样品。
确保样品管干净，无杂质。
b. 使用移液器将样品转移至样品管中，通常需要10-15毫升样品。
c. 安装样品管到核磁共振仪的样品槽中，确保样品正确安装并固定。
4. 参数设置：a. 打开核磁共振软件，设置相关参数。
包括扫描数目、扫描时间、脉冲宽度等。
b. 设置核磁共振仪的基线校正，确保仪器的信号稳定和准确。
5. 数据采集：a. 点击软件中的"开始"按钮，启动数据采集过程。
b. 仪器会发送一系列脉冲和信号来激发样品中的氢原子。
c. 接收到的信号将被转换为频谱图，并在计算机屏幕上显示。
6. 数据分析：a. 在频谱图上观察峰的位置和强度。
每个峰对应于样品中的不同氢原子环境。
b. 使用参考物质（例如三氯甲烷或二氯乙烷）作为内部标准，可以确定峰的化学位移（chemical shift）。
c. 使用积分曲线测量峰的面积，可以确定不同类型氢原子的相对数量。
d. 通过与已知化合物进行比较，可以确定待测化合物的结构和组成。
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。
核磁共振氢谱的基本特点
核磁共振氢谱的基本特点
核磁共振氢谱(1H NMR)是一种通过检测有机化合物分子中氢原子在磁场中的核磁共振现象来分析化合物结构的技术。
以下是核磁共振氢谱的基本特点：
1. 氢原子具有高磁矩：氢原子是所有元素中磁矩最高的，因此对磁场有强烈的响应，适合用于核磁共振分析。
2. 化学位移：核磁共振氢谱中，氢原子的化学环境不同会导致其对应的共振频率发生偏移，这种偏移称为化学位移。
化学位移是核磁共振氢谱中最重要的特征之一，可以用来推测化合物的结构和鉴定化合物。
3. 自旋-自旋耦合：核磁共振氢谱中，相邻的氢原子之间会产生自旋-自旋耦合(spin-spin coupling)。
这种耦合会导致信号的分裂和多重峰，可以提供分子结构的信息。
4. 峰的强度：核磁共振氢谱中，每个氢原子对应的峰的强度反映了该氢原子在分子中的数量和所处化学环境。
峰的强度可以用于定性和定量分析。
5. 分辨率：核磁共振氢谱的分辨率受到多种因素的影响，如磁场强度、射频脉冲的质量、化合物的结构和温度等。
高分辨率的核磁共振氢谱可以提供更详细的分子结构信息。
这些特点使得核磁共振氢谱成为一种强有力的分析工具，广泛应用于有机化学、生物化学、药物化学等领域。
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。
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分子吸收光谱可分为三类：
（1）转动光谱 分子所吸收的光能只能引起分子转动能级的跃迁，
转动能级之间的能量差很小，位于远红外及微波区内， 在有机化学中用处不大。
（2）振动光谱 分子所吸收的光能引起震动能级的跃迁，吸收波长大 多位于2.5~16μm内(中红外区内),因此称为红外光谱。
（3）电子光谱 分子所吸收的光能使电子激发到较高能级（电子能
N
S
扫描发生器
记录显示器
如上图，装有样品的玻璃管放在磁场强度很大的电磁铁 的两极之间，用恒定频率的无线电波照射通过样品。 在扫描发生器的线圈中通直流电流，产生一个微小磁场， 使总磁场强度逐渐增加，当磁场强度达到一定的值H0时， 样品中某一类型的质子发生能级跃迁，这时产生吸收， 接受器就会收到信号，由记录器记录下来，得到 核磁共振谱。
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
3．化学位移值
化学位移值的大小，可采用一个标准化合物为原点， 测出峰与原点的距离，就是该峰的化学位移值，一般采 用四甲基硅烷为标准物（代号为TMS）。
化学位移是依赖于磁场强度的。不同频率的仪器测出 的化学位移值是不同的，
为了使在不同频率的核磁共振仪上测得的化学位移值 相同（不依赖于测定时的条件），通常用δ来表示， δ的定义为：
δ=
υ 样品 υ TMS υ 仪器所用频率
× 106 标准化合物TMS的δ值为0。
4．影响化学位移的因素
（1）诱导效应 1°δ值随着邻近原子或原子团的电负性的增加而增加。 2° δ值随着H原子与电负性基团距离的增大而减小。 3° 烷烃中H的δ值按伯、仲、叔次序依次增加。
如右图，氢原子位于产
2.分子吸收光谱 分子吸收幅射，就获得能量，分子获得能量后，
可以增加原子的转动或振动，或激发电子到较高的能级。 但它们是量子化的，因此只有光子的能量恰等于两个能 级之间的能量差时（即ΔE）才能被吸收。所以对于某 一分子来说，只能吸收某一特定频率的辐射，从而引起 分子转动或振动能级的变化，或使电子激发到较 高的能级，产生特征的分子光谱。
当ms= +1/2时，如果取向方向与外磁场方向平行， 为低能级（低能态） 。
当ms= - 1/2 时，如果取向方向与外磁场方向相反， 则为高能 级（高能态）。
两个能级之差为ΔE：
1H
高能态
Δ E=r
h 2π
Ho
r为旋核比，一个核常数，
Ho
1H
Δ E = hυ
低能态
h为Planck常数，6.626×10-34J.S。 氢原子在外加磁场中的取向
吸
收
强
OH
度
CH2
CH3
乙醇的 1HNMR 图 Ho
这种由于氢原子在分子中的化学环境不同，因而在不同 磁场强度下产生吸收峰,峰与峰之间的差距称为化学位移。
2．屏蔽效应——化学位移产生的原因
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。
从原则上说，凡是自旋量子数不等于零的原子核， 都可发生核磁共振。H1，叫氢谱，常用1HNMR表示； 13C叫碳谱，常用13CNMR表示。我们仅讨论氢谱。
一、基本知识
1.核的自旋与磁性 由于氢原子是带电体，当自旋时，可产生一个磁场，
因此，我们可以把一个自旋的原子核看作一块小磁铁。 2．核磁共振现象
原子的磁矩在无外磁场影响下，取向是紊乱的，在外 磁场中，它的取向是量子化的，只有两种可能的取向。
级的跃迁）吸收波长在100—400nm，为紫外光谱。
第二节 核磁共振谱
核磁共振技术是珀塞尔（Purcell）和布洛齐 （Bloch）始创于1946年，至今已有近六十年的历史。 自1950年应用于测定有机化合物的结构以来，经过 几十年的研究和实践，发展十分迅速，现已成为测定 有机化合物结构不可缺少的重要手段。
ΔE与磁场强度（Ho）成正比。给处于外磁场的质子 辐射一定频率的电磁波，当辐射所提供的能量恰好等于 质子两种取向的能量差（ΔE）时，质子就吸收电磁辐 射的能量，从低能级跃迁至高能级，这种现象称为 核磁共振。
3．核磁共振谱仪及核磁共振谱的表示方法
（1）核磁共振谱仪基本原理示意图
无线电 振荡器
信号 接受器
补充 氢谱的 基本原理及应用
第一节 电磁波的一般概念
一、光的频率与波长
光是电磁波，有波长和频率两个特征。电磁波包括了一个极广
阔的
区域，从波长只有千万分之一纳米的宇宙线到波长用米，甚至千
米计
的无线电波都包括再内，每种波长的光的频率不一样，但光速都
一样
即3×1010cm/s。
波长与频率的关系为： υ= c /λ
CH3F 4.3
CH3Cl 3.1
CH3Cl 2.6
CH3Cl 2.2
• （2）磁各向异性的影响（次级磁场的屏蔽作 用）
• 试比较CH3CH3; CH2CH2; CHCH δ的大小？
• 烯烃、醛、芳环等中，π电子在外加磁场作用 下产生环流，使氢原子周围产生感应磁场，其 方向与外加磁场相同，即增加了外加磁场，所 以在外加磁场还没有达到Ho时，就发生能级的 跃迁，因而它们的δ很大（δ= 4.5~12）。
υ=频率，单位：赫（HZ）； λ=波长，单位：厘米（cm），表示波长的单位很多。 如：1nm=10-7cm=10-3μm λ=300nm的光，它的频率为（1HZ=1S1）
c υ= =
3× 1010cm/s
= 1015s-1
λ
300×10-7cm
二、光的能量及分子吸收光谱
1.光的能量 每一种波长的电磁辐射时都伴随着能量。 E=hυ=hc/λ h-普郎克常数（6.626×10-34J.S）
(2)核磁共振谱图的表示方法
吸
信号
收
强
度
低场
高场
磁场强度（Ho ）
若固定Ho ，改变υ ，叫扫频 固定υ ，改变Ho，叫扫场 现多用扫场方法得到谱图
二、屏蔽效应和化学位移
1．化学位移 氢质子（1H）用扫场的方法产生的核磁共振，理论上都在同一
磁场强度（Ho）下吸收，只产生一个吸收信号。实际上，分子中 各种不同环境下的氢，再不同Ho下发生核磁共振，给出不同的吸 收信号。例如，对乙醇进行扫场则出现三种吸收信号，在谱图上 就是三个吸收峰。如图：