核磁共振氢谱(化学位移)PPT课件
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2020高中化学竞赛-现代化学仪器分析-核磁共振氢谱(共146张PPT)
➢电负性基团的吸电子诱导效应沿化学键延伸， 相隔的化学键越多，影响越小。如，在甲醇、乙 醇和正丙醇中的甲基随着离OH基团的距离增加， 化学位移向高场移动，分别为3.39,1.18和0.93.可 见取代基对α位上的质子影响最大，对β位上质子 虽有影响，但影响程度大大降低，而对γ位质子影 响可以忽略不计。
h
⊿E
=
—— 2π
H0
n射 = —H—0
2π
• 磁场强度与射频频率成正比。 • 仪器的射频频率越大，磁场强度越大，谱图分辨率越高。
产生NMR条件
（1） I 0 的自旋核
（2） （3）
外磁场 H0
与 H0 相互垂直的射频场B1 n射
=
—H—0
2π
信号
吸 收 能 量
0 低 场 H0 高 场
要满足核磁共振条件，可通过二种方法来实现： 扫频 — 固定磁场强度，改变射电频率对样品扫描 扫场 — 固定射电频率，改变磁场强度对样品扫描
3.5 NMR谱的结构信息
化学位移 （ ），积分高度 （n个H）， 偶合常数 （J）
化学位移 偶合常数 积分高度
氘代溶剂的干扰峰
CDCl3 CD3CN CD3OD CD3COCD3 CD3SOCD3 D2O C6D6
7.27(s) 2.0 3.31（5）, 2.1（5） , 2.5 （5）, 4.7(s) 7.3(s)
2020高中化学竞赛 现代仪器分析 核磁共振氢谱
目录
1. 核磁共振的基本原理 2. 核磁共振仪 3. 氢的化学位移 4. 影响化学位移的因素 5. 各类质子的化学位移 6. 自旋偶合和自旋裂分 7.偶合常数与分子结构的关系 8. 核磁共振氢谱解析 9.常见天然产物1H NMR特征
重点掌握
h
⊿E
=
—— 2π
H0
n射 = —H—0
2π
• 磁场强度与射频频率成正比。 • 仪器的射频频率越大，磁场强度越大，谱图分辨率越高。
产生NMR条件
（1） I 0 的自旋核
（2） （3）
外磁场 H0
与 H0 相互垂直的射频场B1 n射
=
—H—0
2π
信号
吸 收 能 量
0 低 场 H0 高 场
要满足核磁共振条件，可通过二种方法来实现： 扫频 — 固定磁场强度，改变射电频率对样品扫描 扫场 — 固定射电频率，改变磁场强度对样品扫描
3.5 NMR谱的结构信息
化学位移 （ ），积分高度 （n个H）， 偶合常数 （J）
化学位移 偶合常数 积分高度
氘代溶剂的干扰峰
CDCl3 CD3CN CD3OD CD3COCD3 CD3SOCD3 D2O C6D6
7.27(s) 2.0 3.31（5）, 2.1（5） , 2.5 （5）, 4.7(s) 7.3(s)
2020高中化学竞赛 现代仪器分析 核磁共振氢谱
目录
1. 核磁共振的基本原理 2. 核磁共振仪 3. 氢的化学位移 4. 影响化学位移的因素 5. 各类质子的化学位移 6. 自旋偶合和自旋裂分 7.偶合常数与分子结构的关系 8. 核磁共振氢谱解析 9.常见天然产物1H NMR特征
重点掌握
《核磁共振氢谱》PPT课件
3. 影响化学位移的因素：
= d + p + a + s H核外只有s电子，故d 起主要作用， a 和s对也有一定的 作用。
影响化学位移的因素---诱导效应
核外电子云的抗磁性屏蔽是影响质子化学位移的主要因素。
核外电子云密度与邻近原子或基团的电负性大小密切相关， 电负性强的原子或基团吸电子诱导效应大，使得靠近它们的 质子周围电子云密度减小，质子所受到的抗磁性屏蔽（ d）
范德华效应
当两个原子相互靠近时，由于受到范德华力作用， 电子云相互排斥，导致原子核周围的电子云密度降低 ，屏蔽减小，谱线向低场方向移动，这种效应称为范 德华效应。
这种效应与相互影响的两个原子之间的距离密切相关 ，当两个原子相隔 0.17nm（即范德华半径之和）时 ，该作用对化学位移的影响约为 0.5，距离为 0 . 2 0 nm 时 影 响 约 为 0 . 2 ， 当 原 子 间 的 距 离 大 于 0.25nm 时可不再考虑。
共轭效应
在共轭效应中，推电子基使H减小，拉电子基使H增
大。
(+1.43)
H
O CH 3 H
H
(+1.29)
H
(-1.10)
H
H
(-0.59)
H
O
H
(0.00)
H
(-0.21)
H
(-0.81)
相连碳原子的杂化态影响
碳碳单键是碳原子 sp杂化轨道重叠而成的，而碳碳双键和三键分别 是 sp2和 sp杂化轨道形成的。s电子是球形对称的，离碳原子近， 而离氢原子较远。所以杂化轨道中 s成分越多，成键电子越靠近碳 核，而离质子较远，对质子的屏蔽作用较小。
芳烃的各向异 8.9；环内H 在受到高度的屏蔽作 用，故 : -1.8
核磁氢谱解析ppt课件
三键,双键,苯环由于磁各项异性都会产生屏蔽区和去屏蔽区,所以 这些也是影响化学位移的重要因素，经常借此因素来区分异构体。单 键也有磁各向异性,所以C3CH>C2CH2>CCH3
4) 共轭作用和诱导作用(对不饱和烷烃影响) 对不饱和烷烃共轭作用和诱导作用要综合考虑。
共轭作用有p-π共轭给电子,π-π共轭吸电子；诱导效 应主要是吸电子效应。
2. 在有机化学中使苯环活化的邻, 对位定位基, 主要是有 p-π共轭作用. 这类有: -OH, -OR, -NH2, -NHR.
3. 第三类取代基是有机化学中使苯环钝化的间位定位基. 主要是纯在π-π共轭, 同时杂原子拉电子性, 使苯电子云密 度降低, 尤其是邻位.这类集团有: -CHO, -COR, -COOR, COOH, -CONHR, -NO2, -N=NR 等.
谢谢！
感谢亲观看此幻灯片，此课件部分内容来源于网络， 如有侵权请及时联系我们删除，谢谢配合！
2)S－P杂化 从sp3（碳碳单键）到sp2（碳碳双键）s 电子的成分从25％增加到33％，键电子 更靠近碳原子，因而对相连的氢原子有 去屏蔽作用，即共振位移移向低场. (芳 环与烯烃比饱和烷烃的化学位移低场的 原因)
3)磁各向异性 根据S-P杂化原理, 炔烃应该比烯烃更低场,苯环与烯烃相近.但实
还有些化合物在一种溶剂里不稳定,做出来的谱图比较杂,这时可 以换一种溶剂来做。
如 成盐后氮旁边的CH2会低场偏移0.5 ppm，同 样在CDCl3或DMSO做溶剂的谱图中没有成盐之前的氨活 泼氢在0.5－4.0ppm处，但成盐后活泼氢会出在10－ 12ppm处，并且是两个NH.HCl，这也是鉴定氨是否成盐 的一种方法。
下面是我们比较常见的两种结构的互变异构.在有些化合物中只表现一种 构型.有些化合物中两种构型皆有，此时在核磁管里面加入浓盐酸1－2滴，会 发现变为单一的构型，这样的方法比升温要方便。
4) 共轭作用和诱导作用(对不饱和烷烃影响) 对不饱和烷烃共轭作用和诱导作用要综合考虑。
共轭作用有p-π共轭给电子,π-π共轭吸电子；诱导效 应主要是吸电子效应。
2. 在有机化学中使苯环活化的邻, 对位定位基, 主要是有 p-π共轭作用. 这类有: -OH, -OR, -NH2, -NHR.
3. 第三类取代基是有机化学中使苯环钝化的间位定位基. 主要是纯在π-π共轭, 同时杂原子拉电子性, 使苯电子云密 度降低, 尤其是邻位.这类集团有: -CHO, -COR, -COOR, COOH, -CONHR, -NO2, -N=NR 等.
谢谢！
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2)S－P杂化 从sp3（碳碳单键）到sp2（碳碳双键）s 电子的成分从25％增加到33％，键电子 更靠近碳原子，因而对相连的氢原子有 去屏蔽作用，即共振位移移向低场. (芳 环与烯烃比饱和烷烃的化学位移低场的 原因)
3)磁各向异性 根据S-P杂化原理, 炔烃应该比烯烃更低场,苯环与烯烃相近.但实
还有些化合物在一种溶剂里不稳定,做出来的谱图比较杂,这时可 以换一种溶剂来做。
如 成盐后氮旁边的CH2会低场偏移0.5 ppm，同 样在CDCl3或DMSO做溶剂的谱图中没有成盐之前的氨活 泼氢在0.5－4.0ppm处，但成盐后活泼氢会出在10－ 12ppm处，并且是两个NH.HCl，这也是鉴定氨是否成盐 的一种方法。
下面是我们比较常见的两种结构的互变异构.在有些化合物中只表现一种 构型.有些化合物中两种构型皆有，此时在核磁管里面加入浓盐酸1－2滴，会 发现变为单一的构型，这样的方法比升温要方便。
化学位移ppt课件
由于存在溶剂效应，在查阅或报道核磁共振数据时应 注意标明测试时所用的溶剂。如使用混合溶剂，还应 说明两者的比例。
31
4.2.2．各类1H的化学位移
1~2：相邻没有电负性基团的饱和碳上的氢（CCHn）、烯烃或 炔烃α-H 2~4.5：相邻有电负性基团（如：C=O、O、N、S、Cl、Br等） 的饱和碳上的氢 （XCHn）、苯环α-H 其它氢核：炔氢：2~3 烯氢：4.5~8 芳氢(ArH): 6.0~9.0
23
c)围绕部分双键（受阻旋转）的互变 DMF:
24
• 活泼氢的快速交换反应
分子中的-OH、-NH2、-SH和-COOH等活泼氢可在分子间进行 快速交换。
因此， 酸性氢核的化学位移是不稳定的，与交换快慢、 交换是否进行有关。
交换速率：-OH > -NH > -SH
25
(5) 氢键的影响
两个电负性基团与氢相连，产生吸电子诱导作用，共振发 生在低场。
O
C
.. N
CH3 b
H
CH3 a
OC
+ N
CH3 b
H
CH3 a
在氘代氯仿溶剂中，b2.88；a2.97。
逐步加入各向异性溶剂苯，a和b甲基的化学位移逐渐
靠近，然后交换位置。
29
30
溶剂效应的产生是由于溶剂的磁各向异性造成或者是 由于不同溶剂极性不同,与溶质形成氢键的强弱不同引 起的.
27
(6) 范德华效应
当两个质子在空间结构上非常靠近时，电子云就会互相排 斥，从而使这些质子周围的电子云密度减少，屏蔽作用下降， 共振信号向低场移动，这种效应称为范德华效应。这种效应 与相互影响的两个原子之间的距离密切相关。
28
31
4.2.2．各类1H的化学位移
1~2：相邻没有电负性基团的饱和碳上的氢（CCHn）、烯烃或 炔烃α-H 2~4.5：相邻有电负性基团（如：C=O、O、N、S、Cl、Br等） 的饱和碳上的氢 （XCHn）、苯环α-H 其它氢核：炔氢：2~3 烯氢：4.5~8 芳氢(ArH): 6.0~9.0
23
c)围绕部分双键（受阻旋转）的互变 DMF:
24
• 活泼氢的快速交换反应
分子中的-OH、-NH2、-SH和-COOH等活泼氢可在分子间进行 快速交换。
因此， 酸性氢核的化学位移是不稳定的，与交换快慢、 交换是否进行有关。
交换速率：-OH > -NH > -SH
25
(5) 氢键的影响
两个电负性基团与氢相连，产生吸电子诱导作用，共振发 生在低场。
O
C
.. N
CH3 b
H
CH3 a
OC
+ N
CH3 b
H
CH3 a
在氘代氯仿溶剂中，b2.88；a2.97。
逐步加入各向异性溶剂苯，a和b甲基的化学位移逐渐
靠近，然后交换位置。
29
30
溶剂效应的产生是由于溶剂的磁各向异性造成或者是 由于不同溶剂极性不同,与溶质形成氢键的强弱不同引 起的.
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(6) 范德华效应
当两个质子在空间结构上非常靠近时，电子云就会互相排 斥，从而使这些质子周围的电子云密度减少，屏蔽作用下降， 共振信号向低场移动，这种效应称为范德华效应。这种效应 与相互影响的两个原子之间的距离密切相关。
28
核磁共振氢谱PPT课件
•
m=I, I-1, I-2, ……-I
• 每种取向各对应一定能量状态
• I=1/2的氢核只有两种取向
• I=1的核在B0中有三种取向
.
10
z
z
z
m =+1
m =
B0
m = +1/2
m =
m =
m =
m = 1/2
m = 1
m = 1 m = 2
I = 1/2
I=1
I=2
I=1/2的氢核 与外磁场平行，能量较低，m=+1/2, E 1/2= －B0
与外磁场方向相反, 能量较高, m= -1/2, .
E -1/2=1B1 0
• 核磁矩与外磁场相互作用而产生的核磁场作用能 E, 即各能级的能量为 E=－ZB0
E 1/2= －B0 E-1/2= B0
.
12
I=1/2的核自旋能级裂分与B0的关系
• 由式 E = －ZB0及图可知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
代入上式得: h I(I1) 2
当I=0时,P=0,原子核没有自旋现象,只有I﹥0,原 子核才有自旋角动量和自旋现象
.
9
二、核自旋能级和核磁共振
(一)核自旋能级
• 把自旋核放在场强为B0的磁场中,由于磁矩 与磁 场相互作用,核磁矩相对外加磁场有不同的取向,共 有2I+1个,各取向可用磁量子数m表示
.
6
• 自旋角动量
– 一些原子核有自旋现象，因而具有自旋角动 量。由于核是带电粒子，故在自旋同时将产 生磁矩。核磁矩与角动量都是矢量，磁矩的 方向可用右手定则确定。
核磁共振氢谱解析ppt课件
第三章 核磁共振氢谱
1. 核磁共振的基本原理 2. 核磁共振仪与实验方法 3. 氢的化学位移 4. 各类质子的化学位移 5. 自旋偶合和自旋裂分 6. 自旋系统及图谱分类 7. 核磁共振氢谱的解析
前言
过去50年，波谱学已全然改变了化学家、生物学家和 生物医学家的日常工作，波谱技术成为探究大自然中 分子内部秘密的最可靠、最有效的手段。NMR是其中 应用最广泛研究分子性质的最通用的技术：从分子的 三维结构到分子动力学、化学平衡、化学反应性和超 分子集体、有机化学的各个领域。 1945年 Purcell（哈佛大学） 和 Bloch（斯坦福大学） 发现核磁共振现象，他们获得1952年Nobel物理奖 1951年 Arnold 发现乙醇的NMR信号，及与结构的关 系 1953年 Varian公司试制了第一台NMR仪器
• 驰豫时间与谱线宽度的关系 ：即谱线宽度与驰豫 时间成反比。
• 饱和：高能级的核不能回到低能级，则NMR信号 消失的现象。
核磁共振仪
分类：按磁场源分：永久磁铁、电磁铁、超导磁场 按交变频率分：40 ，60 ，90 ，100 ， 200 ，500，--，800
MHZ（兆赫兹），频率越高，分辨率越高 按射频源和扫描方式不同分：连续波NMR谱仪（CW-NMR) 脉冲傅立叶变换NMR谱仪(FT-NMR)
频率扫描（扫频）：固定磁场强度，改变射频频率 磁场扫描（扫场）：固定射频频率，改变磁场强度 实际上多用后者。 各种核的共振条件不同，如：在1.4092特斯拉的磁场,各 种核的共振频率为：
1H
60.000 MHZ
13C
15.086 MHZ
19F
56.444 MHZ
31P
24.288 MHZ
对于1H 核，不同的频率对应的磁场强度：
1. 核磁共振的基本原理 2. 核磁共振仪与实验方法 3. 氢的化学位移 4. 各类质子的化学位移 5. 自旋偶合和自旋裂分 6. 自旋系统及图谱分类 7. 核磁共振氢谱的解析
前言
过去50年，波谱学已全然改变了化学家、生物学家和 生物医学家的日常工作，波谱技术成为探究大自然中 分子内部秘密的最可靠、最有效的手段。NMR是其中 应用最广泛研究分子性质的最通用的技术：从分子的 三维结构到分子动力学、化学平衡、化学反应性和超 分子集体、有机化学的各个领域。 1945年 Purcell（哈佛大学） 和 Bloch（斯坦福大学） 发现核磁共振现象，他们获得1952年Nobel物理奖 1951年 Arnold 发现乙醇的NMR信号，及与结构的关 系 1953年 Varian公司试制了第一台NMR仪器
• 驰豫时间与谱线宽度的关系 ：即谱线宽度与驰豫 时间成反比。
• 饱和：高能级的核不能回到低能级，则NMR信号 消失的现象。
核磁共振仪
分类：按磁场源分：永久磁铁、电磁铁、超导磁场 按交变频率分：40 ，60 ，90 ，100 ， 200 ，500，--，800
MHZ（兆赫兹），频率越高，分辨率越高 按射频源和扫描方式不同分：连续波NMR谱仪（CW-NMR) 脉冲傅立叶变换NMR谱仪(FT-NMR)
频率扫描（扫频）：固定磁场强度，改变射频频率 磁场扫描（扫场）：固定射频频率，改变磁场强度 实际上多用后者。 各种核的共振条件不同，如：在1.4092特斯拉的磁场,各 种核的共振频率为：
1H
60.000 MHZ
13C
15.086 MHZ
19F
56.444 MHZ
31P
24.288 MHZ
对于1H 核，不同的频率对应的磁场强度：
核磁共振氢谱2化学位移PPT教案
H2C
H2C
CH2 0.30 CH2 0.90
CH2 1.30
CH2 2.70
CH2 3.81
对番烷
H
H
HH H
H2.99H
HH H
H
H 9.28
H
H
H
HH
第26页/共55页
18轮烯
sp3杂化原子上的质子：单键 C-C单键的σ电子产生的各向异性较小。
第27页/共55页
四、 Van der Waals效应
第33页/共55页
2、苯对二甲基甲酰胺1H-NMR谱的影响 由于共轭效应，赋予N-CO 键以部分双键性质，氮上 两个甲基是不等价的。
在苯中，苯与二甲基甲酰胺形成复合 物，苯环较多地靠近带正电荷的氮而 远离带负电荷的氧，使α-甲基受到苯 环的屏蔽，所以向高场位移。
第34页/共55页
在CDCl3-C6D6混合溶剂中，随着苯溶剂 的增加，α-甲基的化学位移逐渐移向 高场，最后越过β-甲基。
四、 活泼氢 • 常见的活泼氢：-OH，-NH2，-SH。 • 在溶剂中活泼氢交换速度较快，浓度、温度、溶
剂对δ值影响较大。 • 高温使OH、NH等氢键程度降低, δ值减小。 • 识别活泼氢可采用重水交换。
第45页/共55页
完
第46页/共55页
重氢环己烷C6D11H 的低温1H-NMR谱
第31页/共55页
八、 溶剂效应 • 溶剂不同使化学位移改变的效应。 • 原因：溶剂与化合物发生相互作用。
如形成氢键、瞬时配合物等。 • 一般化合物在CCl4和CD3Cl中NMR谱重现性好。
在苯中溶剂效应则较大。
第32页/共55页
苯的溶剂效应: 1、苯对环己酮衍生物1H-NMR谱的影响 在氯仿与苯中测定的化学位移差值Δ(δCDCl3-δC6H6)对环 己酮羰基邻位的直立氢或直立甲基为正值(屏蔽)，而对 邻位平伏氢或甲基氢则为很小的正值或负值(去屏蔽)。
H2C
CH2 0.30 CH2 0.90
CH2 1.30
CH2 2.70
CH2 3.81
对番烷
H
H
HH H
H2.99H
HH H
H
H 9.28
H
H
H
HH
第26页/共55页
18轮烯
sp3杂化原子上的质子：单键 C-C单键的σ电子产生的各向异性较小。
第27页/共55页
四、 Van der Waals效应
第33页/共55页
2、苯对二甲基甲酰胺1H-NMR谱的影响 由于共轭效应，赋予N-CO 键以部分双键性质，氮上 两个甲基是不等价的。
在苯中，苯与二甲基甲酰胺形成复合 物，苯环较多地靠近带正电荷的氮而 远离带负电荷的氧，使α-甲基受到苯 环的屏蔽，所以向高场位移。
第34页/共55页
在CDCl3-C6D6混合溶剂中，随着苯溶剂 的增加，α-甲基的化学位移逐渐移向 高场，最后越过β-甲基。
四、 活泼氢 • 常见的活泼氢：-OH，-NH2，-SH。 • 在溶剂中活泼氢交换速度较快，浓度、温度、溶
剂对δ值影响较大。 • 高温使OH、NH等氢键程度降低, δ值减小。 • 识别活泼氢可采用重水交换。
第45页/共55页
完
第46页/共55页
重氢环己烷C6D11H 的低温1H-NMR谱
第31页/共55页
八、 溶剂效应 • 溶剂不同使化学位移改变的效应。 • 原因：溶剂与化合物发生相互作用。
如形成氢键、瞬时配合物等。 • 一般化合物在CCl4和CD3Cl中NMR谱重现性好。
在苯中溶剂效应则较大。
第32页/共55页
苯的溶剂效应: 1、苯对环己酮衍生物1H-NMR谱的影响 在氯仿与苯中测定的化学位移差值Δ(δCDCl3-δC6H6)对环 己酮羰基邻位的直立氢或直立甲基为正值(屏蔽)，而对 邻位平伏氢或甲基氢则为很小的正值或负值(去屏蔽)。
《氢的化学位移》课件
氢的化学位移的测量方法
核磁共振（NMR）仪
核磁共振是目前最常用的测量 氢化学位移的方法。
氢谱仪的原理
氢谱仪利用核磁共振现象来测 量样品中氢原子的化学位移。
氢谱图的解释
氢谱图可通过峰的位置和强度 来确定氢原子的化学位移。
氢的化学位移的应用
1
化学反应的研究
2
通过监测氢原子的化学位移，可以研究
化学反应的进行和过程。
《氢的化学位移》PPT课 件
这是关于《氢的化学位移》的PPT课件。在本课程中，我们将探讨氢的化学 位移的概述、影响因素、测简介
化学位移是指分子中氢原子相对于某一参考物质的化学环境发生的变化。
氢的化学位移定义
氢的化学位移是指氢原子在核磁共振谱中相对于参考化合物发生的频率偏移。
3
化学结构的鉴定
氢的化学位移可以帮助确定分子的化学 结构和组成。
药物研发中的应用
氢的化学位移在药物研发过程中起着重 要的作用，帮助确定候选药物的结构。
总结
氢的化学位移在化学中的重要性
氢的化学位移是化学分析中关键的参数，有助于了 解分子结构和化学反应。
未来的发展方向
随着技术的不断发展，氢的化学位移将在更广泛的 领域得到应用，并推动化学研究的进步。
化学位移的量度
化学位移通常以ppm（parts per million）作为单位来表示。
影响化学位移的因素
1 分子的化学结构
氢原子的化学位移受分子 的化学结构和键的类型影 响。
2 磁场的强度和方向
磁场的强度和方向对氢原 子的化学位移产生影响。
3 化学环境
分子中其他原子和基团的 存在会改变氢原子的化学 位移。
《核磁共振氢谱》课件
芳烃的氢谱解析
芳烃的氢谱特征
芳烃的氢谱峰形较复杂，有多个峰，且峰与峰之间的距离较近。
芳烃的氢谱解析要点
根据峰的数量和位置，确定芳烃的类型和碳原子数；根据峰的强度 和形状，确定氢原子的类型和数量。
实例分析
以苯为例，其氢谱有多个峰，分别对应于不同位置上的氢原子。
PART 04
氢谱解析中的常见问题与 解决策略
偶合常数
当两个氢原子之间的距离足够近时， 它们的核磁共振信号会发生偶合，导 致峰分裂成双重峰。偶合常数是衡量 两个氢原子之间距离的指标。
氢谱解析的一般步骤
确定峰的位置和强度
根据核磁共振氢谱中的峰位置和强度，可以推断出分子中氢原子 的类型和数量。
确定氢原子的连接关系
通过分析峰的偶合常数，可以确定氢原子之间的连接关系，从而确 定分子的结构。
峰的简化问题
总结词
峰的简化问题是指某些情况下氢谱峰的数量过多，使得解析变得复杂。
详细描述
在某些情况下，由于分子结构中存在多个等效氢原子，会产生大量的重叠峰。这增加了氢谱解析的难 度。解决策略包括利用分子对称性来简化氢谱，以及利用去偶技术来消除某些峰的干扰，从而使得氢 谱更加简洁明了。
解析中的不确定性问题
多核共振技术
总结词
多核共振技术能够同时研究多个原子核的相 互作用和动态行为，有助于更全面地了解分 子结构和化学反应过程。
详细描述
多核共振技术是一种新兴的技术，它通过同 时研究多个原子核的相互作用和动态行为， 能够提供更全面、更深入的分子结构和化学 反应过程信息。这一技术的应用，将有助于 推动化学、生物学、物理学等领域的发展， 为解决复杂体系的研究提供新的手段。
2023-2026
ONE
核磁共振氢谱PPT课件
TMS
7.0 6.0 5.0 4.0 3.0 2.0 1.0 0
图１：乙基苯(10% CCpplt精4 选溶版液)于100兆赫的NMR
25
2. 化学位移的表示
由于化学位移的差别范围很小(10×10-6), 所以精确测出绝对数 值比较困难。现均以相对数表示：即以被测质子共振时的磁场 强度B0样与某一标准物质的质子共振时的磁场强度B0标之差和标 准物质共振时磁场强度B0标的比值δ来表示:
ppt精选版
24
例如: 图1给出了乙基苯在100MHz时的高分辨率核
磁共振图谱. 在乙基苯的分子中, -CH3 上的三个质子, -CH2- 上的两个质子， C6H5－上的五个质子.它们在 不同的磁场强度下产生共振吸收峰, 也就是说,它们
有着不同的化学位移.
C6H5－
3H 2H
－CH3
5H
－CH2－
21
高场
低频
0
ppm
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28
位移的标准
四甲基硅烷 Si(CH3)4 （TMS）
规定：TMS=0
为什么用TMS作为基准?
（1 ） 12个氢处于完全相同的化学环境，只产生一个吸收峰；
（2）屏蔽强烈，位移最大（0）。与一般有机化合物中的质子峰 不重叠；
（3）化学惰性；易溶于有机溶剂；沸点低，易回收。
H+
H+
H+
自旋
H+
β
能量较高 ΔE
H+
H+
H+
α 自旋
H+
能量较低
没有磁场
有磁场B0
质子在没有磁场和有磁场情况下的磁矩方向 ppt精选版
B0
《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
谱图分析课件第2章核磁共振氢谱
表示不同氢原子核之间的相互作用， 通过测量偶合常数可以了解分子内部 的结构和相互位置关系。
峰的裂分与自旋系统
峰的裂分
由于相邻氢原子核的相互作用，一个峰可能会分裂成多个小峰。根据裂分的程 度和规律，可以推断出分子内部的氢原子排列方式和相互位置关系。
自旋系统
表示一组相互作用的氢原子核，根据自旋系统的类型，可以判断分子内部的结 构和对称性。
05
氢谱的局限性与发展趋势
氢谱的局限性
分辨率较低
由于氢原子在分子中的分布较为 广泛，导致氢谱的分辨率较低， 难以区分相近的化学环境。
受样品限制
氢谱分析需要使用液体样品，对 于固体样品和不易溶解的物质， 氢谱分析存在局限性。
对仪器要求高
氢谱分析需要高精度和高灵敏度 的核磁共振谱仪，仪器成本较高， 普及程度有限。
氢谱的表示方法
氢谱通常以频率或波数表示，横 坐标为化学位移，纵坐标为信号
强度。
化学位移表示氢原子核所处的化 学环境，即周围的官能团类型， 通过化学位移可以推断出氢原子
所属的化合物类型。
信号强度表示该化学环境下氢原 子核的数量，信号强度越大，表
示该类型的氢原子数量越多。
02
氢谱的组成与特征
峰的位置与化学位移
注意事项
确保实验过程中样品温度和磁场稳定性，避免外界干扰，及时记录异常情况。
数据处理与分析方法
数据处理
对采集的原始数据进行预处理，如基线校正、相位调整等，以提 高谱图质量。
峰识别与标注
根据峰的位置、强度和形状，识别和标注不同氢原子类型。
数据解析与推断
结合化学位移、耦合常数等信息，解析氢原子所处的化学环境， 推断分子结构。
人工智能技术在数据处理和分析方面具有 优势，与核磁共振技术结合有望提高氢谱 分析的效率和准确性。
峰的裂分与自旋系统
峰的裂分
由于相邻氢原子核的相互作用，一个峰可能会分裂成多个小峰。根据裂分的程 度和规律，可以推断出分子内部的氢原子排列方式和相互位置关系。
自旋系统
表示一组相互作用的氢原子核，根据自旋系统的类型，可以判断分子内部的结 构和对称性。
05
氢谱的局限性与发展趋势
氢谱的局限性
分辨率较低
由于氢原子在分子中的分布较为 广泛，导致氢谱的分辨率较低， 难以区分相近的化学环境。
受样品限制
氢谱分析需要使用液体样品，对 于固体样品和不易溶解的物质， 氢谱分析存在局限性。
对仪器要求高
氢谱分析需要高精度和高灵敏度 的核磁共振谱仪，仪器成本较高， 普及程度有限。
氢谱的表示方法
氢谱通常以频率或波数表示，横 坐标为化学位移，纵坐标为信号
强度。
化学位移表示氢原子核所处的化 学环境，即周围的官能团类型， 通过化学位移可以推断出氢原子
所属的化合物类型。
信号强度表示该化学环境下氢原 子核的数量，信号强度越大，表
示该类型的氢原子数量越多。
02
氢谱的组成与特征
峰的位置与化学位移
注意事项
确保实验过程中样品温度和磁场稳定性，避免外界干扰，及时记录异常情况。
数据处理与分析方法
数据处理
对采集的原始数据进行预处理，如基线校正、相位调整等，以提 高谱图质量。
峰识别与标注
根据峰的位置、强度和形状，识别和标注不同氢原子类型。
数据解析与推断
结合化学位移、耦合常数等信息，解析氢原子所处的化学环境， 推断分子结构。
人工智能技术在数据处理和分析方面具有 优势，与核磁共振技术结合有望提高氢谱 分析的效率和准确性。
《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。
核磁共振之氢谱_图文
偶
偶
原子序数（Z ）
奇或偶
奇
偶
I
半整数 整数 0
I=1/2,3/2,5/2… I= 1, 2…
I=0
I=1/2: 1H1 13C6
15N7
19F9
31P15
57Fe26 77Se34 195Pt78 199Hg80 …
I=3/2: 7Li3 9Be4 11B5 23Na11 33S16
39K19 63Cu29 65Cu29 35Cl17 37Cl17 79Br35 81Br35 ...
常规记谱900脉冲, M0 正好从Z轴转向xy平 面, 接收到的FID信号最大.
MYˊ 在xy平面上的衰减( T2过程 )
Free Induction Decay,FID
脉冲傅立叶变换 NMR
FID → ADC F(t) → DAC F(ν)
Fourier Transform: F(t)
I = 1/2的自旋核，共有2种取向 （+1/2，-1/2）
I = 1的自旋核，共有3种取向 （+1，0， -1）
在B0中：
自旋角动量在Z轴（B0轴）上的投影
：
PZ = m
磁矩在Z轴（B0轴）上的投影：
Z = ·PZ = · m
磁矩与磁场相互作用能E：
E = -Z·B0=- · m ·B0
核磁共振之氢谱_图文.ppt
第一节 核磁共振基本原理
核自旋, 核磁矩 核磁共振 核弛豫
一、核自旋和核磁矩
原子核是带正电的微粒（由质子 +中子组成），大 多数原子核都具有自旋现象。 核的自旋现象，用自旋量子数I表示，I值与原子核
的质量A和核电荷数（质子数或原子序数）Z有关。
偶
原子序数（Z ）
奇或偶
奇
偶
I
半整数 整数 0
I=1/2,3/2,5/2… I= 1, 2…
I=0
I=1/2: 1H1 13C6
15N7
19F9
31P15
57Fe26 77Se34 195Pt78 199Hg80 …
I=3/2: 7Li3 9Be4 11B5 23Na11 33S16
39K19 63Cu29 65Cu29 35Cl17 37Cl17 79Br35 81Br35 ...
常规记谱900脉冲, M0 正好从Z轴转向xy平 面, 接收到的FID信号最大.
MYˊ 在xy平面上的衰减( T2过程 )
Free Induction Decay,FID
脉冲傅立叶变换 NMR
FID → ADC F(t) → DAC F(ν)
Fourier Transform: F(t)
I = 1/2的自旋核，共有2种取向 （+1/2，-1/2）
I = 1的自旋核，共有3种取向 （+1，0， -1）
在B0中：
自旋角动量在Z轴（B0轴）上的投影
：
PZ = m
磁矩在Z轴（B0轴）上的投影：
Z = ·PZ = · m
磁矩与磁场相互作用能E：
E = -Z·B0=- · m ·B0
核磁共振之氢谱_图文.ppt
第一节 核磁共振基本原理
核自旋, 核磁矩 核磁共振 核弛豫
一、核自旋和核磁矩
原子核是带正电的微粒（由质子 +中子组成），大 多数原子核都具有自旋现象。 核的自旋现象，用自旋量子数I表示，I值与原子核
的质量A和核电荷数（质子数或原子序数）Z有关。
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四甲基硅(TMS)作为标准物质的优点：
•TMS化学性质不活泼，与样品之间不发生化学反应和分子间缔合 ； •TMS是一个对称结构，四个甲基的化学环境完全相同，不论在氢 谱还是碳谱都只产生一个吸收峰； •Si的电负性小(1.9)，TMS中氢核与碳核周围的电子云密度高，屏 蔽效应大，产生NMR信号所需的磁场强度比一般有机物中的氢核 和碳核产生NMR信号所需的磁场强度大得多，处于较高场，与绝 大部分样品信号不发生重叠和干扰； •TMS沸点低(27℃)，容易去除，有利于回收样品。
核磁共振氢谱(1H-NMR)
——化学位移(chemical shifts)
Produced by Jiwu Wen
.
1
内容提要
化学位移的产生 化学位移的表示方法与测定 影响化学位移的因素 不同质子的化学位移
.
2
化学位移的产生
•核磁共振条件及面临的问题
1. 核磁共振的条件小结:
(1)自旋核(I≠0)
直立键上的氢核处于屏蔽区，在较高场，平伏键上的氢核处于去屏 蔽区，在较低场，化学位移值大约相差0.5 ppm。
.
12
影响化学位移的因素
5. 氢键：分子形成氢键后，氢核周围的电子云密度降低 ，产生去屏蔽作用，化学位移向低场移动，增大。
6. 温度：大多数信号的共振位置受温度影响很小，但OH, -NH和-SH在升高温度时形成氢键的程度降低，化学 位移移向高场，降低。 7. 溶剂效应：溶剂的磁各向异性和溶质与溶剂之间形成氢 键将对溶质中不同位置的氢核的化学位移产生影响。
由于屏蔽效应不同导致化学环境不同的 原子核共振频率不同，因而在不同的位 置上出现吸收峰，这种现象称为化学位 移。
.
4
化学位移的表示方法与测定
•高场与低场的区分
•化学位移的表示方法——位移常数
•测定和计算方法——标准物质(通常用TMS，即四甲基 硅)对照法：
样品TMS 106 仪器
.
5
化学位移的表示方法与测定
.
13
不同质子的化学位移
.
14
不同质子的化学位移
.
15
不同质子的化学位移
.
16
Thank You!
.
17
3. 杂化效应
.
8
影响化学位移的因素
4. 磁各向异性效应，屏蔽与去屏蔽 (1) 双键的磁各向异性效应
.
9
影响化学位移的因素
(2)苯环的磁各向异性效应
环内氢 = -2.99 环外氢 = 9.28
.
10
影响化学位移的因素
(3)叁键的磁各向异性效应
.
11
影响化学位移的因素
(4)单键的磁各向异性效应
(2)外加磁场B0 (3)外加射频的能量hv等于自旋核磁能级的能量差：
hv
E
h
2
B0
Байду номын сангаас
1 2
B0
2. 面临的问题：
从核磁共振条件式可以看出，磁性原子核的共振频率ν只和
磁旋比γ和外加磁场强度B0有关。那么，在一定条件下测定 时，所有1H只产生一条谱线，所有的13C也只产生一条谱线
，这样对于有机物结构分析就没有什么意义。
.
3
化学位移的产生
•核外电子的影响，屏蔽效应，化学位移
修正的核磁共振条件
：
h
h
2
B0(1
)
1
2
B0(1
)
核外电子在外加磁场作用下产生电子环 流，电子环流产生相应的感应磁场，感 应磁场的方向与原外加磁场的方向相反 ，磁场强度等于σB0，此时原子核实际 受到的磁场强度小于原外加磁场强度B0 ，这种核外电子对原子核的影响称为屏 蔽效应，σ称为屏蔽常数。
.
6
化学位移的表示方法与测定
2.05 3.66
.
7
影响化学位移的因素
1. 诱导效应：吸电子诱导效应降低原子核周围的电子云 密度，化学位移向低场移动，增大。
CH3X中甲基和各种取代基连接后的化学位移
-X
F OCH3 Cl Br CH3 H
4.26 3.24 3.05 2.68 0.88 0.2
2. 共轭效应
•TMS化学性质不活泼，与样品之间不发生化学反应和分子间缔合 ； •TMS是一个对称结构，四个甲基的化学环境完全相同，不论在氢 谱还是碳谱都只产生一个吸收峰； •Si的电负性小(1.9)，TMS中氢核与碳核周围的电子云密度高，屏 蔽效应大，产生NMR信号所需的磁场强度比一般有机物中的氢核 和碳核产生NMR信号所需的磁场强度大得多，处于较高场，与绝 大部分样品信号不发生重叠和干扰； •TMS沸点低(27℃)，容易去除，有利于回收样品。
核磁共振氢谱(1H-NMR)
——化学位移(chemical shifts)
Produced by Jiwu Wen
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1
内容提要
化学位移的产生 化学位移的表示方法与测定 影响化学位移的因素 不同质子的化学位移
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2
化学位移的产生
•核磁共振条件及面临的问题
1. 核磁共振的条件小结:
(1)自旋核(I≠0)
直立键上的氢核处于屏蔽区，在较高场，平伏键上的氢核处于去屏 蔽区，在较低场，化学位移值大约相差0.5 ppm。
.
12
影响化学位移的因素
5. 氢键：分子形成氢键后，氢核周围的电子云密度降低 ，产生去屏蔽作用，化学位移向低场移动，增大。
6. 温度：大多数信号的共振位置受温度影响很小，但OH, -NH和-SH在升高温度时形成氢键的程度降低，化学 位移移向高场，降低。 7. 溶剂效应：溶剂的磁各向异性和溶质与溶剂之间形成氢 键将对溶质中不同位置的氢核的化学位移产生影响。
由于屏蔽效应不同导致化学环境不同的 原子核共振频率不同，因而在不同的位 置上出现吸收峰，这种现象称为化学位 移。
.
4
化学位移的表示方法与测定
•高场与低场的区分
•化学位移的表示方法——位移常数
•测定和计算方法——标准物质(通常用TMS，即四甲基 硅)对照法：
样品TMS 106 仪器
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化学位移的表示方法与测定
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不同质子的化学位移
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14
不同质子的化学位移
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不同质子的化学位移
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Thank You!
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3. 杂化效应
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影响化学位移的因素
4. 磁各向异性效应，屏蔽与去屏蔽 (1) 双键的磁各向异性效应
.
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影响化学位移的因素
(2)苯环的磁各向异性效应
环内氢 = -2.99 环外氢 = 9.28
.
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影响化学位移的因素
(3)叁键的磁各向异性效应
.
11
影响化学位移的因素
(4)单键的磁各向异性效应
(2)外加磁场B0 (3)外加射频的能量hv等于自旋核磁能级的能量差：
hv
E
h
2
B0
Байду номын сангаас
1 2
B0
2. 面临的问题：
从核磁共振条件式可以看出，磁性原子核的共振频率ν只和
磁旋比γ和外加磁场强度B0有关。那么，在一定条件下测定 时，所有1H只产生一条谱线，所有的13C也只产生一条谱线
，这样对于有机物结构分析就没有什么意义。
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化学位移的产生
•核外电子的影响，屏蔽效应，化学位移
修正的核磁共振条件
：
h
h
2
B0(1
)
1
2
B0(1
)
核外电子在外加磁场作用下产生电子环 流，电子环流产生相应的感应磁场，感 应磁场的方向与原外加磁场的方向相反 ，磁场强度等于σB0，此时原子核实际 受到的磁场强度小于原外加磁场强度B0 ，这种核外电子对原子核的影响称为屏 蔽效应，σ称为屏蔽常数。
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6
化学位移的表示方法与测定
2.05 3.66
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影响化学位移的因素
1. 诱导效应：吸电子诱导效应降低原子核周围的电子云 密度，化学位移向低场移动，增大。
CH3X中甲基和各种取代基连接后的化学位移
-X
F OCH3 Cl Br CH3 H
4.26 3.24 3.05 2.68 0.88 0.2
2. 共轭效应