2 核磁共振

核磁共振

从结构到动力学

了解核磁共振原理

常用核磁共振实验技术介绍设备介绍

核磁共振实验的一些技巧

主要内容

一核磁共振原理及参数

二常用的核磁共振技术

三化学所核磁共振仪器介绍 四核磁共振实验的一些技巧

B 0E

ΔE β

α

核磁共振现象

一、核磁共振原理及参数

ΔE =γhB o 2π=h ν

核磁共振条件

原子核按自旋量子数I的数值分为以下三类

1)中子数、质子数均为偶数，则I = 0

2)中子数与质子数其一为偶数，另外一个为奇数，则为半整数，如

I = 1/2；1H, 13C, 15N, 19F, 31P, 77Se, 113Cd, 119Sn, 195Pt, 199Hg等

I = 3/2; 7Li, 9Be, 11B, 23Na, 35Cl, 37Cl, 39K, 63Cu, 79Br等

I = 5/2; 17O, 25Mg, 27Al, 55Mn, 67Zn等

I= 7/2, 9/2等

3) 中子数、质子数均为奇数，则I为整数，例如2H, 6Li, 14N等I= 1

但是只有2）和3）类原子核是核磁共振研究的对象。

它们之中又分为

1）I = 1/2；的原子核，电荷平均分布在原子核表面，核磁谱线窄，最宜于核磁共振检测

2）I>1/2；的原子核，电荷在原子核表面呈非均匀分布，具有电四极矩机制

0.066340.48110.8411/2131P 3.69x10-419.865-5.31881/20.04729Si

0.2126.0774.9765/2127Al

0.092526.4667.080133/2123Na

0.8394.0825.1811/2119F

1.76x10-425.1446.72831/20.0110813C

0.1332.0848.58433/20.804211B

0.2738.86610.39753/20.92587Li

110026.7521/20.999851H

检测灵敏度c 共振频率b 磁旋比a 自旋天然丰度同位素

a 磁旋比的单位是107弧度/特斯拉/秒

b 共振频率以1H 频率为100MHz 作参考

c 检测灵敏度以1H 为1作为参考，并考虑了同位素的天然丰度。

NMR 常用同位素核有关物理参数

exp 1N E E N kT kT βαΔΔ??=?≈?????

B 0E

ΔE βαB k Δ<

0.9999904N N βα≈B 0 = 1.41T 0.99995N N βα

≈B 0 = 7.05T 0.9999N N βα≈B 0 = 14.1T

Sensitivity of NMR Measurements

3/220det ()/exc N T B ns

S N T γγ=

66

1010sample reference

reference sample reference reference v v H H v H δ??=×=×其中

v 为共振频率；H 为磁场强度

化学位移的单位为ppm ，意思是百万分之一

1. 化学位移

核磁实验中以基准物质的谱图作为核磁谱图的坐标原点。不同官能团的原子核谱峰位置相对于原点的距离，反映了它们所处的化学环境，故称为化学位移

核磁共振基本参数

常用化学位移标准物

氢谱：非水溶剂四甲基硅烷（TMS）

水溶液为2,2-二甲基戊硅烷-5-磺酸钠(ＤＳＳ)碳谱：四甲基硅烷（ＴＭＳ）或者氘代试剂中的碳峰硼谱：乙醚三氟化硼或者三甲氧基硼

磷谱：８５％磷酸（但只能作为外标）

锂谱：４Ｍ高氯酸锂溶液

钠谱：1M氯化钠溶液

硅谱：四甲基硅烷，但在低频区则用四乙基正硅酸酯

记住：无论内标还是外标，实际化学位移值随温度变化而变化，而标准物本身就受温度的影响。如温度每改变30K，TMS质子共振信号将变化0.1 ppm。因此，如果做变温试验，最好标明详细的实验过程。

自旋-自旋耦合：

自旋核与自旋核之间的相互作用（也可以称为微扰）

2.自旋-自旋耦合及耦合常数

e1n1n2

e2CH 2

CH 3

低分辨

高分辨

J

耦合常数与分子结构的关系

不同的ν和B，引起主峰间距变化，但Ｊ不变。不是化学位移现象。

它不属于偶极距间的直接相互作用，对于液体来讲，分子翻滚运动很快，偶极距间的作用可近似为零。

与化学键的键型、键角和核自旋有关。

感兴趣的同学可以到所里的ftp上下载如下资料

ftp://https://www.wendangku.net/doc/f818738016.html,/upload/xjf/自旋耦合和裂分.ppt

W e d A p r 12 10:21:20 2000: (u n title d )

W 1: 1H A xis = p p m S c a le = 41.38 H z/c m

6.500 6.000 5.500 5.000 4.500 4.000 3.500 3.000 2.500 2.000 1.500 1.0000.500

W e d A p r 12 10:16:35 2000: (u n title d )

W 1: 1H A xis = p p m S c a le = 41.38 H z/c m

6.500 6.000 5.500 5.000 4.500 4.000 3.500 3.000 2.500 2.000 1.500 1.0000.500

J (OH-CH)≠J CH 2-CH 3OH CH 2

CH 3

高纯乙醇

普通乙醇

3. 弛豫过程

原子核在吸收电磁波，从低能级跃迁到高能级。而在这种条件下，原子核高能级回到低能级，并保持低能级布居数小于高能级布居数的过程就叫做弛豫过程。

如无有效的弛豫过程，高、低能级的布居数很快达到平衡，此时，无核磁共振吸收信号，这种现象叫做饱和。

M

0 B

x

y

z

M

B

x

y

z

M

B

x

y

z

M

B

x

y

z

M

B

x

y

z

二、常用的核磁共振技术

分子结构测定

动态结构测定

新核磁方法

与分子结构测定相关的核磁共振技术1. 一维核磁技术

a. 常规氢谱脉冲序列

90度脉冲

30度脉冲

任意角度脉冲

b. 特殊氢谱脉冲序列

第三章核磁共振谱

第三章核磁共振谱 一、选择题 1．下列哪一组原子核的核磁矩为零；不产生核磁共振信号的是（） A 2H、14N B 19F、12 C C 1H、13C D 16O、12C 2．在外磁场中，其核磁矩只有两个取向的核是( ) A 2H 19F 13C B 1H、2H、13 C C 13C、19F、31P D 19F 31P 12C 3．在外磁场中，质子发生核磁共振的条件为( ) A 照射频率等于核进动频率 B 照射电磁波的能量等于质子进动的能量 C 照射电磁波的能量等于质子进动的两个相邻能级差 D 照射电磁波的能量等于使核吸收饱和所需的能量 4. 不影响化学位移的因素是（） A 核磁共振仪的磁场强度 B 核外电子云密度 C 磁的各向异性效应Ｄ内标试剂 5．自旋量子数I=1/2的原子核在磁场中，相对于外磁场，有多少种不同的能量状态？（） A 1 B ２ C ４ D 0 6. 下列五个结构单元中的质子δ最大的是（） A Ar-H B Ar-CH3 C HC-C=O D RCOOCH３ 7．下面四个化合物中在核磁共振谱中出现单峰的是（） A CH3CH2Cl B CH3CH2OH C CH3CH3 D CH3CH(CH3)2 8．下面四个化合物质子的化学位移最小的者是（） A CH3F B CH4 C CH3Cl D CH3Br 9. 使用60MHz 核磁共振仪，化合物中某质子和四甲基硅烷之间的频率差为120Hz，其化学位移值δ为（） A 120 B 1.20 C 0.20 D 2.0 10. 某化合物中两种相互偶合质子，在100兆周的仪器上测出其化学位移δ差为 1.1，偶合常数(J)为5.2Hz，在200兆周仪器测出的结果为( )。 A δ差为2.2，J为10.4Hz B 共振频率差为220Hz，J为5.2Hz C δ差为 1.1，J为0.4Hz D 共振频率差为110Hz，J为5.2Hz 11. 常见的碳谱是一条条单峰；这是因为 ( ) A 个相邻的碳同为13C的几率很少，它们不会偶合，所以都是单峰 B 除A的原因外，碳氢之间会相互偶合，使图谱相当复杂，常见的碳谱是全去偶得到的谱图 C 除A的原因外，碳氢之间是不同类型的原子核不会偶合，所以都是单峰 D 除A原因外，碳氢之间偶合常数很小，无法观察，所以一般碳谱都为单峰

第三章_核磁共振波谱法习题集及答案

第三章、核磁共振波谱法 一、选择题 ( 共80题 ) 1. 2 分 萘不完全氢化时，混合产物中有萘、四氢化萘、十氢化萘。附图是混合产物的核磁共 振谱图，A 、B 、C 、D 四组峰面积分别为 46、70、35、168。则混合产物中，萘、四氢化萘，十氢化萘的质量分数分别如下： ( ) (1) 25.4%，39.4%，35.1% (2) 13.8%，43.3%，43.0% (3) 17.0%，53.3%，30.0% (4) 38.4%，29.1%，32.5% 2. 2 分 下图是某化合物的部分核磁共振谱。下列基团中，哪一个与该图相符？( ) (1)CH 3C CH 2O CH CH O CH 3(2)CH (3)CH 3CH 2O (4)C H 3O CH O CH H X ：H M ：H A =1：2：3 3. 2 分 在下面四个结构式中 (1) C 3H (2)H C CH 3CH 3(3)H C CH 3CH 33(4) H C H H 哪个画有圈的质子有最大的屏蔽常数 ？ （ ）

4. 1 分 一个化合物经元素分析，含碳 88.2%，含氢 11.8%，其氢谱只有一个单峰。它是 下列可能结构中的哪一个？ ( ) 5. 1 分 下述原子核中，自旋量子数不为零的是 ( ) (1) F (2) C (3) O (4) He 6. 2 分 在 CH 3- CH 2- CH 3分子中，其亚甲基质子峰精细结构的强度比为哪一组数据 ?（ ） (1) 1 : 3 : 3 : 1 (2) 1 : 4 : 6 : 6 : 4 : 1 (3) 1 : 5 : 10 : 10 : 5 : 1 (4) 1 : 6 : 15 : 20 : 15 : 6 : 1 7. 2 分 ClCH 2- CH 2Cl 分子的核磁共振图在自旋－自旋分裂后，预计 ( ) (1) 质子有 6 个精细结构 (2) 有 2 个质子吸收峰 (3) 不存在裂分 (4) 有 5 个质子吸收峰 8. 2 分 在 O - H 体系中，质子受氧核自旋－自旋偶合产生多少个峰 ? ( ) (1) 2 (2) 1 (3) 4 (4) 3 9. 2 分 在 CH 3CH 2Cl 分子中何种质子 值大 ? ( ) (1) CH 3- 中的 (2) CH 2- 中的 (3) 所有的 (4) 离 Cl 原子最近的 10. 2 分 在 60 MHz 仪器上，TMS 和一物质分子的某质子的吸收频率差为 120Hz ，则该质 子的化学位移为 ( ) (1) 2 (2) 0.5 (3) 2.5 (4) 4 11. 2 分 下图四种分子中，带圈质子受的屏蔽作用最大的是 ( ) C H H H H R C R R H H C R H H H R C R H H H (b)(c)(d)(a) 12. 2 分 质子的（磁旋比）为 2.67×108/(T s)，在外场强度为 B 0 = 1.4092Ｔ时,发生核磁共 振的辐射频率应为 ( ) (1) 100MHz (2) 56.4MHz (3) 60MHz (4) 24.3MHz 13. 2 分 下述原子核没有自旋角动量的是 ( )

核磁共振谱光谱

第八章核磁共振谱光谱 学习要求： 1、学会如何借助光学技术来分析化合物的结构。 2、掌握谱图分析，了解各种质子化学位移的位置。 3、知道影响化学位移的因素。 由上面的讨论可知，对于一个未知物，红外光谱可以迅速地鉴定出未知物分子中具有的哪些官能团，能指出是什么类型的化合物，但它难以确定未知物的精细结构。自20世纪50年代中期，核磁共振技术开始应用于有机化学，对有机化学产生了巨大的影响，已发展成为研究有机化学最重要的工具之一，成为有机化合物结构测定不可缺少的手段。 8.1基本原理 （1）核磁共振现象 核磁共振是由原子核的自旋运动引起的。不同的原子核，自旋运动的情况不同，它们可以用核的自旋量子数I来表示。核的自旋量子数与原子的质量数和原子序数之间存在着一定的关系：当原子的质量数和原子序数两者之间是奇数或两者均为奇数时，I≠0，该原子核就有自旋现象，产生自旋磁矩。如等。当原子的质量数和原子序数均为偶数时，I=0，原子核不能产生自旋运动，也没有磁矩，如等。 当I≠0的原子核置于一均匀的外磁场（H O）中时，核的自旋具有（2I+1）个不同的取向。对于氢原子核（I=1/2），其自旋产生的磁矩在外磁场中可有两种取向：一种是与外磁场方向相同，称为顺磁取向。该取向的磁量子数m=+1/2,或用α表示。另一种是与外磁场方向相反，称为反磁取向。该取向的磁量子数m=-1/2，或用β表示。 反磁取向的能量较顺磁取向的能量高，这两种取向的能量差⊿E与外加磁场的强度成正比。 ⊿E= 式中h为普朗克常量，γ为核常数，称为核磁比。对于氢原子，γ=26750。以上关系如图9-28所示。不过即使在很强的外加磁场中，⊿E数值也很小。对于氢原子核，当 H0=14092G（高斯，1G=10-4T）时，⊿E仅为2.5×10-5kJ/mol,当H0=23468G时，⊿E约为4×10-5kJ/mol,相当于电磁波谱中射频区的能量。 若外界提供电磁波，其频率适当，能量恰好等于核的两个自旋能级之差，hγ=⊿E则此原子核就可以从低能级跃迁到高能级，发生核磁共振吸收。核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance）谱就是描述在不同电磁频率下的核磁共振吸收情况。 由上面的公式可得：bfsdjbchvbhsd 从上式可看出，一个特定的核（γ=常数），只有一种共振频率能使核从低能级跃迁至高能级，发生核磁共振。上式又叫共振条件。例如1H，当H0=1.0×104G时，γ=100MHz。而当H0=14092G时，13C和19F产生核磁共振所需要的频率分别为24.29和15.08MHz。 有机化学中研究得最多，应用得最广泛的是氢原子核（即质子1H）的核磁共振谱，又叫质子磁共振谱(Proton Magnetic Resonance),简写为PMR或1HNMR。近年来13C的核磁共振谱（13CNMR）有较大的发展，限于篇幅，这里只介绍核磁共振氢谱（1HNMR）。 （2）核磁共振仪简介： 图9-29为核磁共振仪示意图。其核心部件是一个强度很大的磁铁，样品管放在磁铁两极之间，样品管周围为射频线圈。其轴垂直于磁场方向，输入线圈的轴垂直输出线圈的轴。因而三者相互垂直，互不干扰。实现核磁共振的方法有两种：一是固定磁场H0，改变频率γ，这种方法叫扫频；另一是固定频率γ改变磁场H0，这种方法叫扫场。一般的核磁共振仪中多用扫场的方法。当磁场Ho和频率满足共振条件时，样品中的质子便发生能级跃迁，接收器就会收到信号，有记录仪记录下来。实验室中常用的核磁共振仪有60MHz,90MHz,100MHz,220MHz,甚至可到400MHz。 （3）化学位移和屏蔽效应：

第三章核磁共振波谱法

第三章核磁共振波谱法 核磁共振（NMR ）现象的发现 1945年，Stanford大学F. Bloch （波塞尔）领导的研究小组和Harvard大学E. M. Purcell （布洛赫）领导的研究小组几乎同时发现了核磁共振（Nuclear Magn etic Reso nan ce, NMR现象，他们分别观测到水、石蜡中质子的核磁共振信号。 对NMR作出贡献的12位Nobel得主 他们二人因此获得1952 年诺贝尔物理学奖。 Richard R. Ernst 唯一一位因为在核磁共振方面的突出贡献获而得Nobel化学奖的科学家. 应用领域广泛 今天，核磁共振已成为鉴定有机化合物结构及研究化学动力学等的极为重要的方法。在有机化学、生物化学、药物化学、物理化学、无机化学及多种工业部门中得到广泛的应用。另外，核磁共振成像技术已经普遍应用于临床。 【基本要求】理解核磁共振谱的基本原理，基本概念和常用术语掌握核磁共振谱与有机化合物分子结构之间的关系掌握运用核磁共振谱解析分子结构的方法 【重点难点】核磁共振谱与有机化合物分子结构之间的关系核磁共振谱解析分子结构的方法 §1 核磁共振的基本原理 1.1 原子核的自旋和自旋磁矩 量子力学和实验都证明原子核的自旋运动与自旋量子数I 有关，而自旋量子数I取决于原子的质量数（A）和原子序数（Z）:

Z A I A x z 偶数偶数 12厂1￡飞 Vfi. Mg, 3*16 奇数或偶数 12 “0皿195Pr?e.旳甌等 奇数 3/2 7Li3.也即23Na11T J3S l6. 35C117. 37C117T 39K19t阳g妙仍Cuss, 79Br J5.叫抵等 52l7O fi. 25Nlg12, 55Mibs,旳Z I珈等奇数偶数1W…応14N7, SS C O27.LO B5 原子核是由中子与质子组成。质子与中子数为偶数的核，其自旋量子数1=0, 没有自旋运动，例如12C、180、32S等核。质子数与中子数其中之一为奇数I工0 具有自旋现象，例如％、13c、19F、31P> 14N、35Cl等核。（质子数=核电荷数= 原子序数） 自旋量子数I工0的原子核都有自旋运动，并且核带有一定的正电荷。这些 电荷也围绕着自旋轴旋转，从而产生循环电流，循环电流就会产生磁场。因此凡 是I工的原子核都会产生磁矩。其自旋磁矩卩=丫P M是一个矢量，其方向与自 旋轴重合；为磁旋比，代表磁核的性质，是核的特征常数。如，1H核的值为26.7519 W7 T-1s-1（每秒特斯拉，磁感应强度B的单位为特斯拉（T））; 13C核的值为6.7283 X07 T-1s-1。P为自旋角动量为: h—普朗克常数。I—自旋量子数。 有自旋磁矩的原子核通常称为磁性核。丫（磁旋比）值越 大，核的磁性越强，检测灵敏度越高。 自旋量子数I工0的原子核都有自旋磁矩存在，都有核磁共振现象。I = 1/2 的原子核，电荷均匀地分布在原子核表面，核磁共振的谱线窄，是核磁共振研究最适宜的对象。下面主要以自旋量子数I = 1/2、旋磁比比较大的氢核为代表，介 绍核磁共振的基本原理。先来了解具有磁性的原子核的运动 1.2原子核在外磁场B。中的自旋运动——进动 療子核的自疑和自旋楼矩 n 轴

第三章 核磁共振氢谱 习题

第三章核磁共振氢谱习题 一、判断题 [1] 核磁共振波谱法与红外吸收光谱法一样，都是基于吸收电磁辐射的分析法。 [2] 质量数为奇数，核电荷数为偶数的原子核，其自旋量子数为零。 [3] 自旋量子数I=1的原子核在静磁场中，相对于外磁场，可能有两种取向。 [4] 氢质子子在二甲基亚砜中的化学位移比在氯仿中要小。 [5] 核磁共振波谱仪的磁场越强，其分辨率越高。 [6] 核磁共振波谱中对于OCH3、CCH3和NCH3，NCH3的质子的化学位移最大。 [7] 在核磁共振波谱中，耦合质子的谱线裂分数目取决于临近氢核的个数。 [8] 化合物CH3CH2OCH(CH3)2的1H NMR中，各质子信号的面积比为9:2:1。 [9] 核磁共振波谱中出现的多重峰是由于临近核的核自旋相互作用。 [10] 化合物Cl2CH—CH2Cl的核磁共振波谱中，H的精细结构为三重峰。 [11] 苯环和双键氢质子的共振频率出现在低场是由于π电子的磁各向异性效应。 [12] 氢键对质子的化学位移影响较大，所以活泼的氢的化学位移在一定范围内变化。 [13] 不同的原子核核产生共振条件不同，发生共振所必须的磁场强度B0和射频频率υ不同。 [14] (CH3)4Si分子中1H核共振频率处于高场，比所有有机化合物中的1H核都高。 [15] 羟基的化学位移随氢键的强度变化而移动，氢键越强，化学位移值就越小。 二、选择题（单项选择） [1]氢谱主要通过信号特征提供分子结构信息，以下选项中不是信号特征的是（）。 A. 峰的位置 B. 峰的裂分 C. 峰高 D. 积分线高度 [2]以下关于“核自旋弛豫”的标书中，错误的是（）。 A. 没有弛豫，就不会产生核磁共振 B. 谱线宽度与弛豫时间成反比 C. 通过弛豫，维持高能态核的微弱多数 D. 弛豫分为纵向弛豫和横向弛豫 [3]具有以下自旋量子数的原子核中，目前研究最多用途最广的是（）。 A. I=1/2 B. I=0 C. I=1 D. I>1 [4]进行已知成分的有机混合物的定量分析，宜采用（）。 A. 极谱法 B. 色谱法 C. 红外光谱法 D. 核磁共振法 [5]CH3CH2COOH在核磁共振波谱图上有几组峰？最低场有几个氢？（）。 A. 3(1H) B. 6(1H) C. 3(3H) D. 6(2H) [6]下列化合物中在核磁共振谱中出现单峰的是（）。 A. CH3CH2Cl B. CH3CH2OH C. CH3CH3 D. CH3CH(CH3)2 [7]核磁共振波谱解析分子结构的主要参数是（）。 A. 质荷比 B. 波数 C. 化学位移 D. 保留值 [8]分子式为C5H10O的化合物，其1H NMR谱上只出现两个单峰，最有可能的结构式为（）。 A. (CH3)CHCOCH3 B. (CH3)C-CHO C. CH3CH2CH2COOH D. CH3CH2COCH2CH3

第三章核磁共振波谱法复习材料及规范标准答案

第三章、核磁共振波谱法 一、选择题( 共80题) 1. 2 分 萘不完全氢化时，混合产物中有萘、四氢化萘、十氢化萘。附图是混合产物的核磁共振谱图，A、B、C、D 四组峰面积分别为46、70、35、168。则混合产物中，萘、四氢化萘，十氢化萘的质量分数分别如下：( ) (1) 25.4%，39.4%，35.1% (2) 13.8%，43.3%，43.0% (3) 17.0%，53.3%，30.0% (4) 38.4%，29.1%，32.5% 2. 2 分 下图是某化合物的部分核磁共振谱。下列基团中，哪一个与该图相符？( ) (1)CH3C CH2 O CH O CH3 (2)CH (3)CH3CH 2 O (4)C H3O CH O CH

H X ：H M ：H A =1：2：3 3. 2 分 在下面四个结构式中 哪个画有圈的质子有最大的屏蔽常数 ？ （ ） 4. 1 分 一个化合物经元素分析，含碳 88.2%，含氢 11.8%，其氢谱只有一个单峰。它是 下列可能结构中的哪一个？ ( ) 5. 1 分 下述原子核中，自旋量子数不为零的是 ( ) (1) F (2) C (3) O (4) He 6. 2 分 在 CH 3- CH 2- CH 3分子中，其亚甲基质子峰精细结构的强度比为哪一组数据 ?（ ） (1) 1 : 3 : 3 : 1 (2) 1 : 4 : 6 : 6 : 4 : 1 (1) C 3 H (2)H C CH 3CH 3 (3)H C CH 3CH 3 3 (4) H C H H

(3) 1 : 5 : 10 : 10 : 5 : 1 (4) 1 : 6 : 15 : 20 : 15 : 6 : 1 7. 2 分 ClCH 2- CH 2Cl 分子的核磁共振图在自旋－自旋分裂后，预计 ( ) (1) 质子有 6 个精细结构 (2) 有 2 个质子吸收峰 (3) 不存在裂分 (4) 有 5 个质子吸收峰 8. 2 分 在 O - H 体系中，质子受氧核自旋－自旋偶合产生多少个峰 ? ( ) (1) 2 (2) 1 (3) 4 (4) 3 9. 2 分 在 CH 3CH 2Cl 分子中何种质子 σ 值大 ? ( ) (1) CH 3- 中的 (2) CH 2- 中的 (3) 所有的 (4) 离 Cl 原子最近的 10. 2 分 在 60 MHz 仪器上，TMS 和一物质分子的某质子的吸收频率差为 120Hz ，则该质 子的化学位移为 ( ) (1) 2 (2) 0.5 (3) 2.5 (4) 4 11. 2 分 下图四种分子中，带圈质子受的屏蔽作用最大的是 ( ) 12. 2 分 质子的γ（磁旋比）为 2.67×108/(T ?s)，在外场强度为 B 0 = 1.4092Ｔ时,发生核磁共 振的辐射频率应为 ( ) C H H H C R C R C H (b) (c) (d) (a)

核磁共振2

核磁共振 物质内的磁矩可以来自电子自旋，也可以是核自旋,因此有不同的共振。当考虑的对象是原子核时称为核磁共振(nuclear magnetic resonance, NMR)；对于电子则称为电子顺磁共振（或电子自旋共振）。由于磁共振发生在射频（核磁共振）和微波（电子顺磁共振）范围,磁共振已成为波谱学的重要组成部分。 泡利（pauli ）在1924年研究原子光谱的超精细结构时，首先提出了原子具有核磁矩的概念。1938年拉比（Rabi ）等人在原子束实验中首次观察到核磁共振现象。 但在宏观物体中观察到核磁共振却是1946年的事情——以珀塞尔（E.M.Purcell ）和布洛赫(F.Bloch)所领导的两个小组,在几乎相同的时间里, 用稍微不同的方法各自独立地发现在物质的一般状态中的核磁共振现象, 为此获得了1952年诺贝尔物理学奖。 核磁共振应用非常广泛，如物理、化学、生物、医学等学科领域。例如由于磁场可以穿过人体，利用核磁共振成像可以得到人体内各处的核磁共振信号，这些信号经过计算机处理可以用二维或三维的图像显示出来。将病态的图像和正常的图像进行比较就可以判断人体的病变，并且这种方法对人体无害。此外核磁共振也是精确测量磁场和稳定磁场的重要方法之一。 核磁共振是一种利用原子核在磁场中的能量变化来获得关于核的信息的技术。其实质是用一定频率的电磁波作用于外磁场中核能级分裂的自旋磁矩不为零的原子核，分裂后的核能级发生共振跃迁。 从实验方法上看,核磁共振可分成稳态和非稳态两大类。主要区别在于前者所加的交变磁场为连续波,实验设备简单,容易观察到共振信号；后者所加的交变磁场为射频脉冲,检测到的频谱十分丰富,有利于实验手段的自动化。 一、实验原理 1、核磁共振现象 核磁共振是一种外加磁场和原子核磁矩之间发生的共振现象。在自然界中, 有许多原子核是具有磁矩的。它们的磁矩来自核的自旋,核的自旋是一量子力学概念在经典分析中，常将其比喻为核绕自身轴的旋转——“自转”。这种原子核存在的磁矩在空间中的取向是量子化的而不是任意的,我的定义核磁矩为： I I P μN P g m e 2= （1－7－1） 这里g N 称为核的朗德因子,是因原子核而异的。例如, 质子g N =5.585691，中子 g N =－3.8262；中子g N 是负值表示它的磁矩与自旋P 方向相反。中子是电中性的也有磁矩，似乎不可思议，实际上表明中子存在内部结构，内部有一定的电荷分布, 总体来说是电中性的。各种由质子和中子组成的核，g N 都有特定的值。这些值目前还无法通过计算得到，只能由实验测定。m P 是质子的质量，由于质子的质量比电子大1836倍，因此原子核磁矩比原子中的电子磁矩要小得多, 所以有时可将原子中的电子的总磁矩看成为原子的总磁矩。 通常原子磁矩的单位用玻尔兹子B μ表示，核磁矩的单位用核磁子N μ表示,在SI 单位制中 特斯拉焦耳/10 274078.9224 B -?== e m e μ 特斯拉焦耳－/10 050824.5227 P N ?== m e μ

核磁共振氢谱(1H-NMR)

第二章核磁共振氢谱(1H-NMR) §1 概述 基本情况 1H 天然丰度：99.9844%, I=1/2， γ=26.752(107radT-1S-1) 共振频率：42.577 MHz/T δ: 0～20ppm §2 化学位移 1.影响δ值的因素 A.电子效应 (1)诱导效应 a电负性 电负性强的取代基使氢核外电子云密度降低，其共振吸收向低场位移，δ值增大 b.多取代有加和性 c.诱导效应通过成键电子传递，随着与电负性取代基距离的增大，诱导效应的影响逐渐减弱，通常相隔3个以上碳的影响可以忽略不计 （2）.共轭效应 氮、氧等杂原子可与双键、苯环共轭。 苯环上的氢被推电子基取代，由于p-π共轭,使苯环电子云密度增大, δ值向高场移动苯环上的氢被吸电子基取代，由于p-π共轭或π-π共轭,使苯环电子云密度降低, δ值向低场移动 (3). 场效应 在某些刚性结构中,一些带杂原子的官能团可通过其电场对邻近氢核施加影响,使其化学

位移发生变化.这些通过电场发挥的作用称为场效应 (4). 范德华(Van der Waals)效应 在某些刚性结构中,当两个氢核在空间上非常接近，其外层电子云互相排斥使核外电子云不能很好地包围氢核，相当于核外电子云密度降低，δ值向低场移动 B.邻近基团的磁各向异性 某些化学键和基团可对空间不同空间位置上的质子施加不同的影响，即它们的屏蔽作用是有方向性的。磁各向异性产生的屏蔽作用通过空间传递，是远程的。 （1）芳环 在苯环的外周区域感应磁场的方向与外加磁场的方向相同（顺磁屏蔽），苯环质子处于此去屏蔽区，其所受磁场强度为外加磁场和感应磁场之和，δ值向低场移动。 （2）双键 >C=O, >C=C<的屏蔽作用与苯环类似。在其平面的上、下方各有一个锥形屏蔽区 （“+”），其它区域为去屏蔽区。 （3）三键 互相垂直的两个π键轨道电子绕σ键产生环电流，在外加磁场作用下产生与三键平行但方向与外加磁场相反的感应磁场。三键的两端位于屏蔽区（“+”），上、下方为去锥形屏蔽区（“-”）δ值比烯氢小。 （4）单键和环己烷 单键各向异性方向与双键相似，直立键质子的化学位移一般比平伏键小0.05-0.8 C.氢键 氢键的缔合作用减少了质子周围的电子云密度, δ值向低场移动。 氢键质子的δ值变化范围大，与缔合程度密切相关。 分子内氢键，质子的δ值与浓度无关 分子间氢键，质子的δ值与浓度有关，浓度大，缔合程度密切。 D.非结构因素 1.介质因素 2.浓度 3.温度 2.各类质子的化学位移 (1).sp3杂化(饱和烷烃) a.化学位移的范围 δ<-CH3 < CH2 < CH, 0-2ppm 与同碳上有强电子基团(O,N,CL,Br)相连, 或邻位有各项异性基团(=,=O,Ph),δ值上升,<5ppm b.化学位移的计算 1）-CH2- δ(CH2R1R2) =1.25+Σσ δ(CHR1R2R3) =1.50+Σσ

第三章_核磁共振波谱法习题集

第三章、核磁共振波谱法 一、选择题( 共79题) 1. 2 分 萘不完全氢化时，混合产物中有萘、四氢化萘、十氢化萘。附图是混合产物的核磁共 振谱图，A、B、C、D 四组峰面积分别为46、70、35、168。则混合产物中，萘、四氢化萘，十氢化萘的质量分数分别如下： ( ) (1) 25.4%，39.4%，35.1% (2) 13.8%，43.3%，43.0% (3) 17.0%，53.3%，30.0% (4) 38.4%，29.1%，32.5% 2. 2 分 下图是某化合物的部分核磁共振谱。下列基团中，哪一个与该图相符？( ) H X：H M：H A=1：2：3 3. 2 分 在下面四个结构式中 哪个画有圈的质子有最大的屏蔽常数？（） 4. 1 分 一个化合物经元素分析，含碳 88.2%，含氢 11.8%，其氢谱只有一个单峰。它是 下列可能结构中的哪一个？ ( )

5. 1 分 下述原子核中，自旋量子数不为零的是 ( ) (1) F (2) C (3) O (4) He 6. 2 分 在 CH3- CH2- CH3分子中，其亚甲基质子峰精细结构的强度比为哪一组数据 ?（） (1) 1 : 3 : 3 : 1 (2) 1 : 4 : 6 : 6 : 4 : 1 (3) 1 : 5 : 10 : 10 : 5 : 1 (4) 1 : 6 : 15 : 20 : 15 : 6 : 1 7. 2 分 ClCH2- CH2Cl 分子的核磁共振图在自旋－自旋分裂后，预计 ( ) (1) 质子有 6 个精细结构 (2) 有 2 个质子吸收峰 (3) 不存在裂分 (4) 有 5 个质子吸收峰 8. 2 分 在 O - H 体系中，质子受氧核自旋－自旋偶合产生多少个峰 ? ( ) (1) 2 (2) 1 (3) 4 (4) 3 9. 2 分 在 CH3CH2Cl 分子中何种质子?值大 ? ( ) (1) CH3- 中的 (2) CH2- 中的 (3) 所有的 (4) 离 Cl 原子最近的 10. 2 分 在 60 MHz 仪器上，TMS 和一物质分子的某质子的吸收频率差为 120Hz，则该质子的化学位移为 ( ) (1) 2 (2) 0.5 (3) 2.5 (4) 4 11. 2 分 下图四种分子中，带圈质子受的屏蔽作用最大的是 ( ) 12. 2 分 质子的?（磁旋比）为 2.67×108/(T s)，在外场强度为B0 = 1.4092Ｔ时,发生核磁共振的辐射频率应为 ( ) (1) 100MHz (2) 56.4MHz (3) 60MHz (4) 24.3MHz 13. 2 分 下述原子核没有自旋角动量的是 ( ) (1) (2) (3) (4) 14. 1 分 将放在外磁场中时，核自旋轴的取向数目为 ( ) (1) 1 (2) 2 (3) 3 (4) 5 15. 2 分 核磁共振波谱法中乙烯, 乙炔, 苯分子中质子化学位移 值序是 ( ) (1) 苯>乙烯>乙炔 (2) 乙炔>乙烯>苯 (3) 乙烯>苯>乙炔 (4) 三者相等

第三章 核磁共振1H-NMR

第三章
3.1 3.1.1 原子核的自旋
核磁共振谱
基本原理
核象电子一样，也有自旋现象，从而有自旋角动量。
旋进轨道 自旋轴
自旋的质子
H0
核的自旋角动量(P)是量子化的，不能任意取值， 可用自旋量子数(I)来描述。

h ? ? I ( I ? 1) 2?
产生共振信号。 ∴ 信号。
I＝0、1/2、1……
I = 0， P=0， 无自旋，不能产生自旋角动量，不会
只有当I ＞ O时，才能发生共振吸收，产生共振
I 的取值可用下面关系判断： 质量数（A）
奇 数 偶 数 偶 数 0
原子序数（Z）
奇数或偶数 奇 数
自旋量子数（I）
整 数
半整数 n + 1/2。n = 0,1,2,…

例如：
H
A （1） Z （1）
C
A （12） Z （6）
N
A （14） Z
（7）
奇 - 奇
偶 - 偶
偶 - 奇
I为半整数（1/2）
有共振吸收
I = 0
无
I为整数
有共振吸收
3.1.2 自旋核在外加磁场中的取向 取向数 = 2 I + 1 （在没有外电场时，自旋核的取向是任意的）。
H'
1
H'
H 核：
自旋取向数 = 2×1/2 + 1 = 2 一 致 H0 相 反
即：H核在外场有两个自旋方向相反的取向。

3.1.3 磁共振的产生
磁性核的自旋取向表明 它在外加磁场中的取向 它的某个特定能级状态（用 磁量子数ms表示）。取值为 –I … 0 … +I。
即：每一个取向都代表一个能级状态，有一个ms 。 如：1H核：∵ I＝1/2
γ H0 = ν 2π
γ— 磁旋比(物质的特征常数)
∴ ms为 －1/2 和 +1/2
高能态 H' ms = _ 1/2 外场 H' ms = + 1/2
E = hν
H0
E = hν= γ h H0 2π
低能态

第三章_核磁共振波谱法习题集及答案

第三章、核磁共振波谱法 一、选择题 ( 共80题 ) 1. 2 分 萘不完全氢化时，混合产物中有萘、四氢化萘、十氢化萘。附图是混合产物的核磁共 振谱图，A 、B 、C 、D 四组峰面积分别为 46、70、35、168。则混合产物中，萘、四氢化萘，十氢化萘的质量分数分别如下： ( ) (1) 25.4%，39.4%，35.1% (2) 13.8%，43.3%，43.0% (3) 17.0%，53.3%，30.0% (4) 38.4%，29.1%，32.5% 2. 2 分 下图是某化合物的部分核磁共振谱。下列基团中，哪一个与该图相符？( ) H X ：H M ：H A =1：2：3 3. 2 分 在下面四个结构式中 哪个画有圈的质子有最大的屏蔽常数 ？ （ ） (1)CH 3 C CH 2O CH O CH 3(2)CH (3)CH 3 CH 2O (4)C H 3 O CH O CH (1) C 3 H (2)H C CH 3CH 3 (3)H C CH 3CH 3 3 (4) H C H H

4. 1 分 一个化合物经元素分析，含碳 88.2%，含氢 11.8%，其氢谱只有一个单峰。它是 下列可能结构中的哪一个？ ( ) 5. 1 分 下述原子核中，自旋量子数不为零的是 ( ) (1) F (2) C (3) O (4) He 6. 2 分 在 CH 3- CH 2- CH 3分子中，其亚甲基质子峰精细结构的强度比为哪一组数据 ?（ ） (1) 1 : 3 : 3 : 1 (2) 1 : 4 : 6 : 6 : 4 : 1 (3) 1 : 5 : 10 : 10 : 5 : 1 (4) 1 : 6 : 15 : 20 : 15 : 6 : 1 7. 2 分 ClCH 2- CH 2Cl 分子的核磁共振图在自旋－自旋分裂后，预计 ( ) (1) 质子有 6 个精细结构 (2) 有 2 个质子吸收峰 (3) 不存在裂分 (4) 有 5 个质子吸收峰 8. 2 分 在 O - H 体系中，质子受氧核自旋－自旋偶合产生多少个峰 ? ( ) (1) 2 (2) 1 (3) 4 (4) 3 9. 2 分 在 CH 3CH 2Cl 分子中何种质子 σ 值大 ? ( ) (1) CH 3- 中的 (2) CH 2- 中的 (3) 所有的 (4) 离 Cl 原子最近的 10. 2 分 在 60 MHz 仪器上，TMS 和一物质分子的某质子的吸收频率差为 120Hz ，则该质 子的化学位移为 ( ) (1) 2 (2) 0.5 (3) 2.5 (4) 4 11. 2 分 下图四种分子中，带圈质子受的屏蔽作用最大的是 ( ) 12. 2 分 质子的γ（磁旋比）为 2.67×108/(T ?s)，在外场强度为 B 0 = 1.4092Ｔ时,发生核磁共 振的辐射频率应为 ( ) (1) 100MHz (2) 56.4MHz (3) 60MHz (4) 24.3MHz 13. 2 分 下述原子核没有自旋角动量的是 ( ) C H H H H R C R R H H C R H H R C R H H (b)(c)(d) (a)

第二章 核磁共振氢谱[优质文档]

第二章核磁共振氢谱[优质文档] 第二章核磁共振氢谱 1几乎所有的有机物分子中都含有氢，而且H在自然界的丰度 231达99.98,，远远大于其它两个同位素H和H。这样，H核磁共振最早和最广泛地应用，在20世纪70年代以前，核磁共振几乎就是指核磁共振氢谱。 核磁共振氢谱主要是通过测定有机物分子中氢原子的位置来推断有机物的结构的。从一张有机物的核磁共振氢谱图上，我们可得到有机物分子中氢原子的种类(根据化学位移δ值)和氢原子的数量(根据峰面积)。即核磁共振氢谱图上有多少个峰，就表明有机分子中有多少种类的氢，各个峰的面积积分比表示各种氢原子的数目的比例。 图2.2是1-苯基-2,2-二甲基丙烷的核磁共振氢谱图。图中横坐标为化学位移,图上有三个峰，则表明该有机物分子中的氢有三种类型:峰面积的积分比为 9:5:2，表明该化合物的三种不同氢的数 目分别是9、5和2;化学位移δ 7.2处的峰表示苯环上5个相同的氢，δ2.5处的峰表示亚甲基上的2个相同氢，而δ0.9处的峰则表示三个甲基上的9个相同的氢。这样，能够判断出有机物分子中氢的种类和数目就可以非常容易地推断出有机物的分子结构。

图2.2 1-苯基-2,2-二甲基丙烷的核磁共振氢谱 2.1 化学位移 化学位移是核磁共振最重要参数之一.前面我们已经讨论了影响化学位移的因素.这里不再讨论.根据上述各种影响氢核化学位移的因素和多年核磁共振测定有机物结构的经验，同样总结出了不同有机基团氢核的化学位移δ值。根据δ值，可以进行相应有机基团的推断，常见的一些有机基团的氢核的化学位移总结于表2.1中。 表2.1 常见有机基团的氢核化学位移 氢核类型示例化学位移δppm H环丙烷 0.2 H 伯烷 RCH 0.9 3 仲烷 RCH 1.3 22 叔烷 RCH 1.5 3 烯丙基取代 C,C,CH 1.7 3 碘取代 I,CH 2.0,4.0 3 酯基取代 HC,COOR 2.0,2.2 3 羧基取代 HC,COOH 2.0,2.6 3 酰基取代 HC,COR 2.0,2.7 3

3-第三章 磁共振物理-课后习题答案

第三章 磁共振物理 习题三解答 3-1 以下是原子质量数与原子序数的几种组合,使原子核的自旋为零的组合是（ ） A ．奇数，奇数 B ．奇数，偶数 C ．偶数，奇数 D ．偶数，偶数 分析：原子核的自旋量子数I 的取值由原子核内部的质子数和中子数决定。实验发现，质子数和中子数都为偶数的原子核，其自旋0=I ；质子数和中子数都为奇数的原子核，其自旋I 为整数；质子数和中子数有一个为奇数，一个为偶数的原子核，其自旋I 为半整数。 正确答案：C 3-2 原子核磁矩μ 与静磁场0B 的夹角增加，是由于（ ） A ．原子核从外界吸收能量 B ．原子核向外放出能量 C ．系统能量保持不变 D ．以上说法都不对 分析：在稳定状态下原子核磁矩μ 与静磁场0B 的夹角保持不变；当外界施 加的电磁波的频率ν正好和原子核在静磁场0B 的旋进频率相同时，就会产生核磁 共振。发生核磁共振时，核系统吸收外界电磁波能量跃迁到高能态，而在微观来 看原子核磁矩μ 就会在电磁波的磁矢量1B 作用下偏离磁场0B 方向，即夹角增大。 正确答案：A 3-3 I =3的磁性核在静磁场中有 种取向。 A ．3 B ．5 C ．6 D ．7 答：磁性核在静磁场中存在2I +1种可能的取向。正确答案：D 3-4 氢核在静磁场0B 中进动时，其自旋角动量 。 A ．不发生变化 B ．大小不变，方向改变 C ．大小改变，方向不变 D ．大小改变，方向也改变 分析：在静磁场0B 的作用下，自旋I L 会有特定的空间取向，使得I L 和静磁 场0B 存在特定的夹角）（0≠θ；静磁场0B 与自旋I L 间的相互作用还会产生一施 加在I L 上的力矩，此力矩会使得I L 以夹角θ在以静磁场0B 为轴（z 方向）的圆锥 面上以恒定的角速度旋进，在旋进过程中I L 大小保持不变，但方向时时在改变。

第二章 核磁共振氢谱

第二章核磁共振氢谱 几乎所有的有机物分子中都含有氢，而且1H在自然界的丰度达99.98％，远远大于其它两个同位素2H和3H。这样，1H核磁共振最早和最广泛地应用，在20世纪70年代以前，核磁共振几乎就是指核磁共振氢谱。 核磁共振氢谱主要是通过测定有机物分子中氢原子的位置来推断有机物的结构的。从一张有机物的核磁共振氢谱图上，我们可得到有机物分子中氢原子的种类（根据化学位移δ值）和氢原子的数量（根据峰面积）。即核磁共振氢谱图上有多少个峰，就表明有机分子中有多少种类的氢，各个峰的面积积分比表示各种氢原子的数目的比例。 图2.2是1-苯基-2,2-二甲基丙烷的核磁共振氢谱图。图中横坐标为化学位移,图上有三个峰，则表明该有机物分子中的氢有三种类型：峰面积的积分比为9：5：2，表明该化合物的三种不同氢的数

目分别是9、5和2；化学位移δ 7.2处的峰表示苯环上5个相同的氢，δ2.5处的峰表示亚甲基上的2个相同氢，而δ0.9处的峰则表示三个甲基上的9个相同的氢。这样，能够判断出有机物分子中氢的种类和数目就可以非常容易地推断出有机物的分子结构。 图2.2 1-苯基-2,2-二甲基丙烷的核磁共振氢谱 2.1 化学位移 化学位移是核磁共振最重要参数之一.前面我们已经讨论了影响化学位移的因素.这里不再讨论.根据上述各种影响氢核化学位移的因素和多年核磁共振测定有机物结构的经验，同样总结出了不同有机基团氢核的化学位移δ值。根据δ值，可以进行相应有机基团的推断，常见的一些有机基团的氢核的化学位移总结于表2.1中。

表2.1 常见有机基团的氢核化学位移 氢核类型示例化学位移δppm 0.2 环丙烷H H 伯烷RCH30.9 仲烷R2CH2 1.3 叔烷R3CH 1.5 烯丙基取代C＝C－CH3 1.7 碘取代I－CH3 2.0－4.0 酯基取代H3C－COOR 2.0－2.2 羧基取代H3C－COOH 2.0－2.6 酰基取代H3C－COR 2.0－2.7 炔C≡C－H 2.0－3.0 苯基取代CH3 2.2－3.0 醚基取代R－O－CH3 3.3－4.0 溴取代CH3Br 2.5－4.0 氯取代CH3Cl 3.0－4.0 羟基取代CH3OH 4.0－4.3 氟取代CH3F 4.0－4.5 酰氧基取代RCOO－CH3 3.7－4.1 胺RNH2 1.0－5.0 醇ROH 1.0－5.5 烯C＝C－H 4.6－5.9

核磁共振原理简介

核磁共振原理简介 在国内核磁共振光谱仪之使用已有二十几年的历史，所提供的研究大多以化学位移(chemical shift)及自旋－自旋间耦合(spin-spin coupling)，．做化合物构造鉴定之用，但目前已经增购许多新型核磁共振光谱仪，具备许多新功能，例如可做二维核磁共振光谱固及多重脉冲实验而得到局部光谱图，或者因研究需要而改变脉冲序列，这些新的功能，对各方面的研究提供更多且详细的资料，然而对脉冲核磁共振原理及应用，核弛缓(nuclear relaxation)的问题相当重要。国内一般人对化学位移及自旋间耦合较熟悉，而疏于对核弛缓原理之了解，因此本文对此部份做粗浅的介绍，以实例说明核弛缓的观念。 简介 核磁共振光谱(Nuclear Magnetic Resonance Spectrometer)基本上和紫外线(Ultraviolet, UV)、红外线(Infrared, IR)光谱类似，是光谱分析重要的一支，在紫外线光谱和红外线光谱，只要有稳定的光源(source)，经过滤光镜，得到样品中分子可吸收的单色光，即有吸收光谱。但是核磁共振则需在磁场(Zeeman field) 的作用下，具有磁矩的核才能产生能阶分裂(energy splitting)，其能差落在无线电磁波范围(radio frequency,l03~108 Hz，氢核在地磁能阶分裂为2x103Hz)，与较高频率(较短波长)的紫外光谱(electronic transition, 1014 Hz) 和红外线光谱(vibrational transition, l012 Hz) 有下列三点差异: 1. 「核磁共振光谱是使用无线电磁波发生器(radio frequency generator) 所产生之无线电磁波使核激发，此无线电磁波发生器具非常小的频率宽度( Du<<谱线宽度)，在固定频率，只要小能量即可产生许多光子(Photons)，光子多则受激发而导致诱发迁移(stimulated transition)的机率大于自发的机率，但是在紫外及红外线光谱，使用一般光源(source)，其频宽远大于谱线宽度( Du>>line width)，必须经单色分光器来选择某一单波长，因此所得的单色光强度弱，此缺点可使用雷射做光源来弥补。 2. 无线电磁波其频宽窄、光子多，若以波的性质来看，依测不准原理(uncertainty principle)，DnDy~ h(constant)，光子多(Dn大)则相之间差小(Dy小)，因此产生同相(coherence)，在激发状态此种同相的磁矩经过生命期T2，后，﹒因为自旋-自旋之间能量交换，所以使得公转(Precession)速度快慢不同，便失去相位关联而导致净磁矩量表褪(此称为去相)，依测不准原理可知其激发状态能层误差在大约 / T2，导致核磁共振吸收光谱有其谱线宽度，而从此宽度可测得T2，从同相至去相是一种弛缓(relaxation)现象。此一过程谓之自旋-自旋弛缓，称T2为自旋－自旋弛缓时间。 3. 依据黑体辐射理论，自发发光(spontaneous emission)和频率的三次方成正比(an3)，在紫外线和红外线光谱范围，波长短(频率高)在此范围有吸收的分子被激发(exciting)后，其自发发光的机率大，而经此机构回到基态(ground state)，这些系统不易造成饱和现象(saturation)。在核磁共振因为核自转之吸收范围在无

第二章核磁共振氢谱[优质文档]

第二章核磁共振氢谱［优质文档］ 第二章核磁共振氢谱 1几乎所有的有机物分子中都含有氢，而且H在自然界的丰度 231达99.98,，远远大于其它两个同位素H和H。这样，H核磁共振最早和最广泛地应用，在20世纪70年代以前，核磁共振几乎就是指核磁共振氢谱。 核磁共振氢谱主要是通过测定有机物分子中氢原子的位置来推断有机物的结构的。从一张有机物的核磁共振氢谱图上，我们可得到有机物分子中氢原子的种类（根据化学位移S值）和 氢原子的数量（根据峰面积）。即核磁共振氢谱图上有多少个峰，就表明有机分子中有多少种类的氢，各个峰的面积积分比表示各种氢原子的 数目的比例。 图2.2是1-苯基-2,2-二甲基丙烷的核磁共振氢谱图。图中横坐标为化学位移, 图上有三个峰，则表明该有机物分子中的氢有三种类型：峰面积的积分比为9:5:2，表明该化合物的三种不同氢的数 目分别是9、5和2;化学位移S 7.2处的峰表示苯环上5个相同的氢，3 2.5 处的峰表示亚甲基上的2个相同氢，而3 0.9处的峰则表示三个甲基上的9个相同的氢。这样，能够判断出 有机物分子中氢的种类和数目就可以非常容易地推断出有机物的分子结构。 ZlQ C —CHi.

ppm"}图2.2 1-苯基-2,2-—甲基丙烷的核磁共振氢谱 2.1化学位移 化学位移是核磁共振最重要参数之一?前面我们已经讨论了影响化学位移的因素.这里不再讨论?根据上述各种影响氢核化学位移的因素和多年核磁共振测定有机物结构的经验，同样总结出了不同有机基团氢核的化学位移S值。根据S值，可 以进行相应有机基团的推断，常见的一些有机基团的氢核的化学位移总结于表 2.1 中。 表2.1常见有机基团的氢核化学位移 氢核类型示例化学位移S ppm H环丙烷0.2 H 伯烷RCH 0.9 3 仲烷RCH 1.3 22 叔烷RCH 1.5 3 烯丙基取代C,C,CH 1.7 3 碘取代I,CH 2.0,4.0 3 酯基取代HC,COOR 2.0,2.2 3 羧基取代HC,COOH 2.0,2.6 3 酰基取代HC,COR 2.0,2.7 3 炔C?C,H 2.0,3.0 CH3苯基取代2.2,3.0 醚基取代R,O,CH 3.3,4.0 3 溴取代CHBr 2.5,4.0 3