核磁共振波谱法讲义课件

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1、第十四章第十四章 核磁共振波谱法核磁共振波谱法张艳玲张艳玲内蒙古大学化学化工学院内蒙古大学化学化工学院E-mail:第十四章第十四章 核磁共振波谱法核磁共振波谱法第一节第一节 NMR简介简介第二节第二节 NMR基本原理基本原理第三节第三节 NMR仪器及组成仪器及组成第四节第四节 化学位移和化学位移和NMR图谱图谱第五节第五节 自旋偶合与自旋分裂自旋偶合与自旋分裂第六节第六节 NMR谱图解析谱图解析2第一节第一节 NMR简介简介1 1、一般认识、一般认识 NMRNMR是研究处于磁场中的是研究处于磁场中的原子核原子核对射频辐射对射频辐射(Radio-(Radio-frequency Radiati

2、on)frequency Radiation)的吸收，它是对各种有机和无机物的的吸收，它是对各种有机和无机物的成分、结构进行定性分析的最强有力的工具之一。成分、结构进行定性分析的最强有力的工具之一。在强磁场中，原子核发生能级分裂在强磁场中，原子核发生能级分裂，当吸收外来电磁辐，当吸收外来电磁辐射时，将发生核能级的跃迁射时，将发生核能级的跃迁-产生所谓产生所谓NMRNMR现象。现象。射频辐射射频辐射原子核原子核(强磁场下能级分裂强磁场下能级分裂)吸收吸收能级跃迁能级跃迁NMRNMR 测定有机化合物的结构，测定有机化合物的结构，1 1HNMRHNMR氢原子的位置、环境氢原子的位置、环境以及官能团和

3、以及官能团和C C骨架上的骨架上的H H原子相对数目。原子相对数目。与与UV-VisUV-Vis和红外光谱法类似，和红外光谱法类似，NMRNMR也属于吸收光谱，只是也属于吸收光谱，只是研究的对象是处于强磁场中的原子核对射频辐射的吸收。研究的对象是处于强磁场中的原子核对射频辐射的吸收。3 2、发展历史、发展历史1924年年：Pauli 预言预言了了NMR 的基本理论，即，有些核同时具有自旋和磁的基本理论，即，有些核同时具有自旋和磁 量子数，这些核在磁场中会发生分裂；量子数，这些核在磁场中会发生分裂；1946年年：Harvard 大学的大学的Purcel和和Stanford大学的大学的Bloch各

4、自首次各自首次发现并证发现并证 实实NMR现象，并于现象，并于1952年分享了年分享了Nobel奖；奖；1953年年：Varian开始商用仪器开始商用仪器开发开发，并于同年制作了第一台高分辨，并于同年制作了第一台高分辨NMR 仪；仪；1956年年：Knight发现元素所处的化学环境对发现元素所处的化学环境对NMR信号有影响，而这一影信号有影响，而这一影 响与物质分子结构有关。响与物质分子结构有关。1970年：年：Fourier(pilsed)-NMR 开始市场化（早期多使用的是连续波开始市场化（早期多使用的是连续波 NMR 仪器）。仪器）。4一、原子核的自旋一、原子核的自旋u原子核为带正电粒子

5、，原子核为带正电粒子，当它的质量数和原子序数有一个是奇当它的质量数和原子序数有一个是奇数时，它就和电子一样有自旋运动，产生磁矩。数时，它就和电子一样有自旋运动，产生磁矩。u原子核的自旋产生小磁场，以核磁矩原子核的自旋产生小磁场，以核磁矩表征，这样的核叫做表征，这样的核叫做磁性原子核磁性原子核。类似电流线圈类似电流线圈产生磁场产生磁场右手定则右手定则5原子核自旋情况，用自旋量子数（原子核自旋情况，用自旋量子数（I）表征。）表征。I的取值由原子核的质子数和种子数决定：的取值由原子核的质子数和种子数决定：4质子数和中子数都为偶数，质子数和中子数都为偶数，I=0（12C,16O，32S,28Si）-无

6、自旋，无无自旋，无NMR 4质子数和中子数一个为奇数，一个为偶数，质子数和中子数一个为奇数，一个为偶数，I为半整数，为半整数，I=1/2（1H，13C，19F，31P）-自旋情况简单，自旋情况简单，NMR主要研究对象主要研究对象 I=3/2（11B，33S，35Cl，79Br，81Br）I=5/2（17O）4质子数和中子数都为奇数，质子数和中子数都为奇数，I为正整数，为正整数，I=1(2H，14N）4凡凡I1，I=1，2，3，,3/2,5/2,自旋情况复杂，目前自旋情况复杂，目前NMR研究较少研究较少6二、原子核能级的分裂及其描述：二、原子核能级的分裂及其描述：在无外加磁场时，核能级是简并的，

7、各状态的能量相同。在无外加磁场时，核能级是简并的，各状态的能量相同。有外加磁场（有外加磁场（B B0 000）时，原子核自旋运动受限，）时，原子核自旋运动受限，表现为：表现为：自旋取向受限自旋取向受限（核自旋方向有特定取向），相对外加磁场方（核自旋方向有特定取向），相对外加磁场方向，只有向，只有2I+12I+1种取向。种取向。对氢核来说，对氢核来说，I=1/2I=1/2，只能有，只能有2 2 1/2+1=21/2+1=2个取向：个取向：+1/2+1/2和和-1/21/2。也即表示。也即表示 H H 核在磁场中，自旋轴只有两种取向：核在磁场中，自旋轴只有两种取向：与外加磁场方向相同，与外加磁场方

8、向相同，m=+1/2m=+1/2，磁能级较低，磁能级较低 与外加磁场方向相反，与外加磁场方向相反，m=-1/2m=-1/2，磁能级较高，磁能级较高 7*B0m=1/2m=-1/2m=1m=-1m=0m=2m=1m=0m=-1m=-2I=1/2I=1I=2zzzE2=+m Bm B0 0E=E2 E1=2m Bm B0 0E1=m Bm B0 0 受限下的核运动受限下的核运动 原子核运动原子核运动=自旋自旋+回旋回旋 （拉摩尔进动）（拉摩尔进动）自旋：绕自旋轴（感应磁场轴）旋转自旋：绕自旋轴（感应磁场轴）旋转 回旋：绕回旋轴（外加磁场轴）旋转回旋：绕回旋轴（外加磁场轴）旋转 进动频率进动频率=表

9、征不同原子核的进动情况表征不同原子核的进动情况9 当外来射频辐射能量（当外来射频辐射能量（hvhv0 0）等于）等于E E时，则原子核时，则原子核吸收吸收电磁辐射能量，发生核能级的跃迁电磁辐射能量，发生核能级的跃迁-产生所谓产生所谓NMRNMR现象。现象。即，即，也就是说，当外来射频辐射的频率满足上式时就会引起能级也就是说，当外来射频辐射的频率满足上式时就会引起能级跃迁并产生吸收。跃迁并产生吸收。核磁共振条件核磁共振条件00B2 002hBhEh磁旋比磁旋比原子核特征常数原子核特征常数外加磁场强度外加磁场强度-单位为特斯单位为特斯拉拉(T)(T)10 总之，自旋量子数总之，自旋量子数 I OI

10、 O的原子的原子核在磁场中核在磁场中都将发生分裂，可以吸收一定频率的辐射而发生能都将发生分裂，可以吸收一定频率的辐射而发生能级跃迁，发生核磁共振。级跃迁，发生核磁共振。00B2 核磁共振条件核磁共振条件11例例1 1：许多现代：许多现代NMRNMR仪器所使用的磁场强度为仪器所使用的磁场强度为4.69T4.69T。请问在此磁场中，氢核可吸收多大频。请问在此磁场中，氢核可吸收多大频率的辐射？率的辐射？MHz200s1000.22)T69.4)(sT1068.2(2B1811800 12第三节第三节 核磁共振波谱仪核磁共振波谱仪一、仪器组成：一、仪器组成：磁体：磁体：产生强的静磁场。产生强的静磁场。

11、射频源：射频源：用来激发核磁能级之间的跃迁。用来激发核磁能级之间的跃迁。探头：探头：位于磁体中心的圆柱形探头作为位于磁体中心的圆柱形探头作为NMRNMR信号检测器，是信号检测器，是NMRNMR谱仪的核心部件。样品管放置于探头内的检测线圈中。谱仪的核心部件。样品管放置于探头内的检测线圈中。接收机：接收机：用于接收微弱的用于接收微弱的NMRNMR信号，并放大变成直流的电信信号，并放大变成直流的电信号。号。匀场线圈：匀场线圈：用来调整所加静磁场的均匀性，提高谱仪的分用来调整所加静磁场的均匀性，提高谱仪的分辨率。辨率。计算机系统：用来控制谱仪，并进行数据显示和处理。计算机系统：用来控制谱仪，并进行数据

12、显示和处理。1314 1）磁体：）磁体：产生一个恒定的、均匀的磁场。磁场强度增加，产生一个恒定的、均匀的磁场。磁场强度增加，灵敏度增加。灵敏度增加。永久磁铁：永久磁铁：提供提供0.7046T（30MHz）或）或1.4092T（60MHz）的场强。）的场强。特点特点是稳定，耗电少，不需是稳定，耗电少，不需 冷却，但对室温的冷却，但对室温的变化敏感，因此必须将其置于恒温槽内，恒温槽不能断电否变化敏感，因此必须将其置于恒温槽内，恒温槽不能断电否则要将温度升到规定指标要则要将温度升到规定指标要23天！天！15 电磁铁：电磁铁：提供提供2.3T的场强，由软磁铁外绕上激磁线圈做成的场强，由软磁铁外绕上激磁

13、线圈做成，通电产生磁场。它对外界温度不敏感，达到稳定状态快，通电产生磁场。它对外界温度不敏感，达到稳定状态快，但耗电量大，需要水冷，日常维护难。但耗电量大，需要水冷，日常维护难。超导磁铁：超导磁铁：提供提供10-17.5 T 的场强，由金属（如的场强，由金属（如Nb、Ta合合金）丝在低温下（液氮）的超导特性而形成的，通电闭合后金）丝在低温下（液氮）的超导特性而形成的，通电闭合后，电流可循环不止，产生强磁场。特点是场强大、稳定性好，电流可循环不止，产生强磁场。特点是场强大、稳定性好，但仪器价格昂贵，日常维护费用极高。，但仪器价格昂贵，日常维护费用极高。16 二、分类：二、分类：v按磁场来源：永久

14、磁铁、电磁铁、超导磁铁按磁场来源：永久磁铁、电磁铁、超导磁铁v按照射频率：按照射频率：60MHz、90MHz、200MHz.v按扫描方式：连续波按扫描方式：连续波NMR仪（仪（CW-NMR）和脉）和脉冲傅立叶变换冲傅立叶变换NMR仪（仪（PFT-NMR）17(一一)连续波核磁共振仪连续波核磁共振仪：CW-NMR 连续波连续波(Continuous Wave,CW)是指射频的频率或外磁场是指射频的频率或外磁场的强度是连续变化的的强度是连续变化的,即进行连续扫描即进行连续扫描,一直到被观察的核依次一直到被观察的核依次被激发发生核磁共振。被激发发生核磁共振。实现核磁共振可采用两种方式：实现核磁共振可

15、采用两种方式：固定磁场固定磁场B0，改变射频的频率产生核磁共振，称为扫频法。，改变射频的频率产生核磁共振，称为扫频法。固定射频的频率，改变磁场固定射频的频率，改变磁场B0产生核磁共振，称为扫场法。产生核磁共振，称为扫场法。（常用）（常用）扫扫描速度不能太快，通常全扫描时间为描速度不能太快，通常全扫描时间为200-300s。若扫描。若扫描太快，共振来不及弛豫，信号将严重失真（畸变）。太快，共振来不及弛豫，信号将严重失真（畸变）。灵敏度低、所需样品量大（灵敏度低、所需样品量大（数数10mg，或，或0.1-0.5 mol/L）。）。对一些难以得到的样品，无法进行对一些难以得到的样品，无法进行NMR分

16、析。分析。18 （二）脉冲傅立叶变换核磁共振仪二）脉冲傅立叶变换核磁共振仪 （Pulsed Fourier Transform NMR，PFTNMR）v 采用恒定的磁场，用一定频率的射频强脉冲辐照试样，采用恒定的磁场，用一定频率的射频强脉冲辐照试样，激发全部欲观测的核，得到全部共振信号。对此信号作激发全部欲观测的核，得到全部共振信号。对此信号作傅立叶变换处理后，转换为常用的扫场波谱。傅立叶变换处理后，转换为常用的扫场波谱。v 灵敏度提高（灵敏度提高（100倍）；倍）；试样量：试样量：1 mg甚至更低甚至更低v 测量速度快，时间大大降低。测量速度快，时间大大降低。19三、样品处理方法：三、样品处

17、理方法：1、对样品的要求、对样品的要求 样品要纯；样品量不能太小，通常为样品要纯；样品量不能太小，通常为1-3mg（低灵敏度（低灵敏度NMR仪需仪需10-30mg）；固体样品要用合适溶剂溶解；加入内）；固体样品要用合适溶剂溶解；加入内标，如标，如TMS（四甲基硅烷）（四甲基硅烷）2、对溶剂的要求、对溶剂的要求 不含质子、沸点低、不与样品缔合、溶解度好，如不含质子、沸点低、不与样品缔合、溶解度好，如CCl4,CS2,CHCl3。为防干扰，多采用。为防干扰，多采用D代试剂，如代试剂，如CHCl3-d1,(CH3)2CO-d6,H2O-d2(水溶性试剂）水溶性试剂）TMS只能在测定时加入，不要加入过

18、早。只能在测定时加入，不要加入过早。思考：在思考：在 NMR NMR 测量时，要求将样品高速旋转，为什么？测量时，要求将样品高速旋转，为什么？20 第四节第四节 化学位移和化学位移和NMR图谱图谱一、一、化学位移化学位移现象现象及产生原因及产生原因 大多数有机物都含有氢原子大多数有机物都含有氢原子(1H 核核)，从公式，从公式 可见：在可见：在B0一定的磁场中，若分子中的所有一定的磁场中，若分子中的所有 1H 都是一都是一样的性质，即样的性质，即 H 都相等，则共振频率都相等，则共振频率 0一致，这时只将出一致，这时只将出现一个吸收峰，这对现一个吸收峰，这对NMR来说，将毫无意义。来说，将毫无

19、意义。事实上，质子的共振频率不仅与事实上，质子的共振频率不仅与B0有关，而且与核的磁旋比有关，而且与核的磁旋比 有关，而磁旋比有关，而磁旋比 与质子在化合物中所处的与质子在化合物中所处的化学环境化学环境有关。有关。换句话说，处于不同化合物中的质子或同一化合物中不换句话说，处于不同化合物中的质子或同一化合物中不同位置的质子，其共振吸收频率会稍有不同，或者说产生了同位置的质子，其共振吸收频率会稍有不同，或者说产生了化学位移！化学位移！通过测量或比较质子的化学位移通过测量或比较质子的化学位移了解分子结了解分子结构构这使这使 NMR 方法的存在有了意义。方法的存在有了意义。00B2 21 化学位移：化

20、学位移：在一定的辐射频率在一定的辐射频率(或外加磁场强度或外加磁场强度条件条件)下，处于不同化学环境的有机化合物中的质子，下，处于不同化学环境的有机化合物中的质子，产生核磁共振的磁场强度产生核磁共振的磁场强度(或共振吸收频率或共振吸收频率)不同的现不同的现象，称为化学位移。象，称为化学位移。低场低场 高场高场HCHOCCHHHHOH3CCH3CH3CH3600 HzB00B2 22高分辨（高分辨（60MHz 60MHz）NMRNMR仪测定结果仪测定结果23 化学位移产生原因化学位移产生原因 原因：原因：分子中的原子核处在核外电子氛围中，电子在外分子中的原子核处在核外电子氛围中，电子在外加磁场加

21、磁场 B0 的的作用下产生次级磁场，该原子核受到了屏蔽，的的作用下产生次级磁场，该原子核受到了屏蔽，结果：结果：原子核实受磁场原子核实受磁场 外加磁场外加磁场 B为核实际受到的磁为核实际受到的磁 场，场，由电子云密度由电子云密度 决定的屏蔽常数，决定的屏蔽常数，与与 化学结构密切相关。化学结构密切相关。000)1(BBBB24二、化学位移表示方法二、化学位移表示方法 由于不同核化学位移相差不大，有时会发生共振吸收频由于不同核化学位移相差不大，有时会发生共振吸收频率漂移，因此，实际工作中，化学位移不能直接精确测定，率漂移，因此，实际工作中，化学位移不能直接精确测定，一般以相对值表示。一般以相对值

22、表示。具体做法：具体做法：于待测物中加一标准物质（如于待测物中加一标准物质（如TMSTMS），分别），分别测定待测物和标准物的吸收频率测定待测物和标准物的吸收频率 x x 和和 s s，以下式来表示化，以下式来表示化学位移学位移 ：无量纲，对于给定的质子峰，其值与射频辐射无关。无量纲，对于给定的质子峰，其值与射频辐射无关。采用比值，消除仪器因素，采用比值，消除仪器因素，具有可比性。具有可比性。)ppm(106ssx 25 在在NMRNMR中，通常以中，通常以四甲基硅烷四甲基硅烷(TMS)(TMS)作标准物，作标准物，因为：因为：a)a)由于四个甲基中由于四个甲基中12 12 个个H H 核所处

23、的化学环境完全相同，核所处的化学环境完全相同，因此在核磁共振图上只出现一个尖锐的吸收峰；因此在核磁共振图上只出现一个尖锐的吸收峰；b)b)屏蔽常数屏蔽常数(sigma)(sigma)较大，因而其吸收峰远离待研究的峰较大，因而其吸收峰远离待研究的峰的低场（高频）的低场（高频）区；区；c)TMSc)TMS化学惰性、溶于有机物、易被挥发除去。化学惰性、溶于有机物、易被挥发除去。SiCH3CH3H3CCH326常见常见NMR NMR 谱图谱图 TMSTMS内标，溶剂内标，溶剂氘代溶剂氘代溶剂10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 p pm化学位移化学位移屏蔽效应屏蔽效应高场高场低频低频低场低场高

24、频高频27三、影响化学位移的因素三、影响化学位移的因素 从前式从前式 可知，凡是影响屏蔽常数可知，凡是影响屏蔽常数（电子云密度）的因素均可影响化学位移，即影响（电子云密度）的因素均可影响化学位移，即影响NMR吸吸收峰的位置。收峰的位置。1、诱导效应、诱导效应(Induction)：分子与高电负性基团相连：分子与高电负性基团相连-分分子电子云密度下降子电子云密度下降(去屏蔽去屏蔽)-下降下降-产生共振所需磁场强度产生共振所需磁场强度小小-吸收峰吸收峰向向低场低场移动移动；化学位移增大化学位移增大。=3.5 左右左右000B)1(BBB CClHHH28 2、共轭效应、共轭效应(Conjugate

25、d)：使电子云密度平均化，可使吸：使电子云密度平均化，可使吸收峰收峰向向高场或低场移动高场或低场移动；与与 C2H4（乙烯）（乙烯）比：比：a）图：氧孤对电子与图：氧孤对电子与C2H4双键双键 形成形成 p-共轭，共轭，CH2上质子电子云密度增加，移向高场。上质子电子云密度增加，移向高场。b）图：羰基双键与图：羰基双键与 C2H4 -共轭，共轭，CH2上质子电子上质子电子云密度降低，移向低场。云密度降低，移向低场。CCHHHOCH3CCHHHCH3CO293 3、磁各向异性效应：磁各向异性效应：在分子中，质子与某一官能团的空间在分子中，质子与某一官能团的空间关系，有时会影响质子的化学位移。这种

26、效应称为磁各向异关系，有时会影响质子的化学位移。这种效应称为磁各向异性效应（性效应（magnetic anisotropymagnetic anisotropy）。）。u磁各向异性效应是磁各向异性效应是通过空间通过空间起作用，而前述诱导效应和共起作用，而前述诱导效应和共轭效应是轭效应是通过化学键通过化学键起作用的。起作用的。u置于外加磁场中的分子产生的感应磁场置于外加磁场中的分子产生的感应磁场(次级磁场次级磁场)，使分，使分子所在空间出现屏蔽区和去屏蔽区，导致不同区域内的质子子所在空间出现屏蔽区和去屏蔽区，导致不同区域内的质子移向高场和低场。移向高场和低场。3031u图图1 1：羰基：羰基 电

27、子云分布于电子云分布于 键所在平面上下方，感应磁场将空间分成键所在平面上下方，感应磁场将空间分成屏蔽区（屏蔽区（+）和去屏蔽区（）和去屏蔽区（-）u醛基质子醛基质子处于去屏蔽区，且受处于去屏蔽区，且受O电负性影响，电负性影响，故移向更低场故移向更低场（=910）u烯基质子烯基质子类似（类似（=4.56.5)u乙烷乙烷:C2H6（=0.85）图图2 2：乙炔乙炔C C2 2H H2 2 中三键中三键 电子云分布围绕电子云分布围绕C-CC-C键呈对称圆筒状键呈对称圆筒状分布，质子处于屏蔽区，其共振信号位于高场（分布，质子处于屏蔽区，其共振信号位于高场（=1.8=1.8）。）。3233图图3：苯环上

28、的苯环上的6 6个个 电子产生较强的诱导磁场，质子位于其磁力线上，与外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，处于去屏蔽区。磁场方向一致，处于去屏蔽区。苯分子与苯分子与C2H4的情况相同，即的情况相同，即苯的质子苯的质子移向低场（移向低场（=78）。）。化学位移简表化学位移简表34第五节第五节 自旋偶合与自旋分裂自旋偶合与自旋分裂一、定义：一、定义：现象：现象：CHCH3 3CHCH2 2OHOH中有三个不同类型的质子，因此有三中有三个不同类型的质子，因此有三 个不同位置的吸收峰。个不同位置的吸收峰。然而，在高分辨然而，在高分辨 NMR NMR 中，中，CHCH2 2和和

29、CHCH3 3中的质子出中的质子出 现了更多的峰，这表明它们发生了分裂。如图。现了更多的峰，这表明它们发生了分裂。如图。35 原因：质子自旋产生的局部磁场，可通过成键的价电原因：质子自旋产生的局部磁场，可通过成键的价电子传递给相邻碳原子上的氢，即氢核与氢核之间相互影响子传递给相邻碳原子上的氢，即氢核与氢核之间相互影响，使各氢核受到的磁场强度发生变化！，使各氢核受到的磁场强度发生变化！或者说，在外磁场中，由于质子有两种不同的自旋取或者说，在外磁场中，由于质子有两种不同的自旋取向，因此，与外磁场方向相同的取向加强磁场的作用，反向，因此，与外磁场方向相同的取向加强磁场的作用，反之，则减弱磁场的作用。

30、即谱线发生了之，则减弱磁场的作用。即谱线发生了“分裂分裂”。这种相邻的质子之间相互干扰的现象称之为这种相邻的质子之间相互干扰的现象称之为自旋自旋-自旋自旋偶合偶合。该种偶合使原有的谱线发生分裂的现象称之为该种偶合使原有的谱线发生分裂的现象称之为自旋自旋-自自旋分裂旋分裂。3637 二、偶合作用的种类二、偶合作用的种类一般认为：自旋一般认为：自旋-自旋偶合作用通过化学键传递自旋偶合作用通过化学键传递 种类种类 H-H-C-H H-C-C-H C-H H-C-C-H H-C-C-C-HH-C-C-C-H 同碳偶合同碳偶合 邻碳偶合邻碳偶合 远程偶合远程偶合 不表现不表现 常见常见 很弱很弱 偶合常

31、数（偶合常数（J J）用来衡量偶合作用的大小。简单理解：峰裂距用来衡量偶合作用的大小。简单理解：峰裂距 影响因素：核间距、电子云密度，与影响因素：核间距、电子云密度，与B B0 0无关无关38三、偶合裂分规律三、偶合裂分规律（1 1）峰分裂数：对于）峰分裂数：对于邻碳邻碳核之间的偶合，核之间的偶合，n+1 n+1 规律；一个规律；一个(组组)质子与相邻碳上的质子与相邻碳上的n n个质子偶合，将产生个质子偶合，将产生n+1n+1重峰。重峰。如，如，CHCH3 3CHCH2 2I I（2+12+1；3+13+1）（2 2）分裂峰强度比：符合二项式）分裂峰强度比：符合二项式(a+b)(a+b)n n

32、的展开式系数之比；的展开式系数之比；1 1 1 11 1 1 2 1 1 2 1 1 3 3 1 1 3 3 11 4 6 4 1 1 4 6 4 1 39 1 1 1 11 1 1 2 1 1 2 1 1 3 3 1 1 3 3 11 4 6 4 1 1 4 6 4 1 峰的强度比峰的强度比vn=0 单峰单峰 (s)vn=1 二重峰二重峰(d)vn=2 三重峰三重峰(t)vn=3 四重峰四重峰(q)vn=4 五重峰五重峰(p)多重峰多重峰(m)40四、四、峰面积峰面积 不同种类氢核数之比不同种类氢核数之比 =积分曲线高度之比积分曲线高度之比 =相对峰面积之比相对峰面积之比 峰面积与同类质子数

33、成正比，峰面积与同类质子数成正比，仅能确定各类质子之间的仅能确定各类质子之间的相对比例。相对比例。峰面积由谱图上的积分线给出。峰面积由谱图上的积分线给出。化合物化合物 C C1010H H1212O O2 25 52 22 23 341第六节第六节 NMR谱图解析谱图解析 一、谱图中化合物的结构信息一、谱图中化合物的结构信息（1 1）峰的数目：标志分子中质子的种类，）峰的数目：标志分子中质子的种类，多少种多少种;（2 2）峰的位移）峰的位移()：每类质子所处的化学环境，每类质子所处的化学环境，化合物中化合物中位置位置;（3 3）峰的分裂数：）峰的分裂数：相邻碳原子上质子数相邻碳原子上质子数;（

34、4 4）峰的强度）峰的强度(面积面积)：每类质子的数目：每类质子的数目(相对相对)，多少个多少个;42二、谱图解析二、谱图解析1.1.谱图解析谱图解析 6 6个质子处于完全相同的化学环境，单峰。个质子处于完全相同的化学环境，单峰。没有直接与吸电子基团（或元素）相连，在高场出现。没有直接与吸电子基团（或元素）相连，在高场出现。43谱图解析（谱图解析（2 2）质子质子a a与质子与质子b b所所处的化学环境不同，处的化学环境不同，两个单峰。两个单峰。质子质子b b直接与吸电子元素相连，产生去屏蔽效应，峰在直接与吸电子元素相连，产生去屏蔽效应，峰在低场（相对于质子低场（相对于质子a a）出现。）出现

35、。质子质子a a也受其影响，峰也向低场位移。也受其影响，峰也向低场位移。44谱图解析（谱图解析（3 3）裂分与位移裂分与位移45谱图解析（谱图解析（4 4）苯环上的质子在低场出现。为什么？苯环上的质子在低场出现。为什么？为什么为什么1H1H比比6H6H的化学位移大？的化学位移大？46不饱和度不饱和度 =1+n=1+n4 4+(n+(n3 3-n-n1 1)/2)/2=0 =0 饱和化合物饱和化合物 =1 =1 一个双键或一个脂环一个双键或一个脂环=2 =2 二个双键或二个脂环或一个叁键二个双键或二个脂环或一个叁键=4 =4 一个苯环一个苯环475223化合物化合物 C10H12O28 7 6

36、5 4 3 2 1 02 2、谱图解析与结构确定、谱图解析与结构确定48谱图解析与结构确定谱图解析与结构确定(1)(1)5223化化 合合 物物 C10H12O28 7 6 5 4 3 2 1 0C C1010H H1212O O2 2 =1+10+(0-12)/2=5=1+10+(0-12)/2=53.03.0和和4.304.30三重峰和三重峰三重峰和三重峰 OCH2CH2OCH2CH2相互偶合峰相互偶合峰 2.1 2.1单峰三个氢，单峰三个氢，CH3CH3峰峰 结构中有氧原子，可能具有：结构中有氧原子，可能具有：COCH3 7.3 7.3芳环上五个氢，单峰芳环上五个氢，单峰,烷基单取代烷基

37、单取代正确结构：正确结构：CH2CH2OCOCH3abc49u 某一化合物分子式为某一化合物分子式为 C10H12O2，推断其结构。推断其结构。7.35H 5.212H2.32H1.23H50谱图解析与结构确定谱图解析与结构确定(2)(2)51CH3OCCH2CH2CH3OCCH2CH3CH3OCH2O1、2、正确结构式是正确结构式是 1 1 谱图解析与结构确定谱图解析与结构确定(3)(3)v（1）化合物）化合物A（C9H10O），它在），它在IR光谱光谱1690cm-1处有处有一强的红外吸收峰，一强的红外吸收峰，A的的1HNMR谱如下：谱如下：:1.2(3H,t);3.0(2H,q);7.7

38、(5H,m)（2）化合物）化合物B是是A的异构体，它在的异构体，它在1705cm-1处有一强的红处有一强的红外吸收峰，外吸收峰，B的的1HNMR谱如下：谱如下：:2.0(3H,s);3.5(2H,s);7.1(5H,m)试推求试推求A、B的结构式。的结构式。52谱图解析与结构确定谱图解析与结构确定(4)(4)复习思考题复习思考题v 1 1、简述核磁共振产生的条件。、简述核磁共振产生的条件。v 2 2、简述核磁共振仪器的基本构成。、简述核磁共振仪器的基本构成。v 3 3、什么是屏蔽常数？影响屏蔽常数的因素有哪些？、什么是屏蔽常数？影响屏蔽常数的因素有哪些？v 4 4、简述化学位移是如何定义的？、简述化学位移是如何定义的？v 5 5、简述利用核磁共振谱图能够得到哪些信息？、简述利用核磁共振谱图能够得到哪些信息？