有机化学：第7章 核磁共振波谱

1、20:42:30,核磁共振波谱,nuclear magnetic resonance spectroscopy; NMR,化学与环境学院,20:42:30,核磁共振（NMR,核磁共振现象是1946 年由美国斯坦福大学的Block 和哈佛大学的Purcell 同时独立发现的。1953年由美一公司首先试制了NMR 仪，1955 年作为一种分析方法逐步推广，1957 年两位学者提出了傅立叶变换NMR 理论，1966 年研究出了高分辨率NMR 仪，开创了NMR 的崭新阶段,20:42:30,12位因对核磁共振做出贡献而获得诺贝尔奖的科学家,1944年 I.Rabi 1952年 F.Block 1952

2、年 E.M.Purcell 1955年 W.E.Lamb 1955年 P.Kusch 1964年 C.H.Townes 1966年 A.Kastler 1977年 J.H.Van Vleck 1981年 N.Bloembergen 1983年 H.Taube 1989年 N.F.Ramsey 1991年 R.R.Ernst,20:42:30,电磁波与不同种类核的作用,N,S,N S,不同频率,20:42:30,20:42:30,20:42:30,核磁共振（NMR,核磁共振（NMR）是将有磁矩的核放入磁场中，用适当频率的电磁波照射后，原子核吸收能量发生跃迁，同时产生核磁共振信号，这种现象叫做核磁

3、共振现象,20:42:30,二、 核磁共振现象,当置于外加磁场H0中时，相对于外磁场，可以有（2I+1）种取向： 氢核（I=1/2），两种取向（两个能级）： (1)与外磁场平行，能量低，磁量子数1/2; (2)与外磁场相反，能量高，磁量子数1/2,20:42:30,核磁共振（NMR,核磁共振（NMR）是将有磁矩的核放入磁场中，用适当频率的电磁波照射后，原子核吸收能量发生跃迁，同时产生核磁共振信号，这种现象叫做核磁共振现象。 具有奇数原子序数或原子质量（或两者都 有）的元素，如1H、13C、15N、17O、 19F、 31P 等，在磁场的作用下会发生核磁共振现象,20:42:30,20:42:3

4、0,核磁共振与化学位移,nuclear magnetic resonance and chemical shift,20:42:30,氢核被电子云所包围,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,20:42:30,理想化的、裸露的氢核,20:42:30,氢核实际上受到的磁场强度B等于外加磁场强度B0 减去外围电子产生的次级磁场强度（B0） B= B0-B0=B0(1-) 为屏蔽常数， B0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,20:42:30,Chemica

5、l Shift,106人为 Part Per million ppm标准样品一般为（CH3)4Si TMS: 规定为0。（DSS-水中) ：左为正，右为负（1970， IUPAC建议统一,2. 化学位移（）的表示方法,20:42:30,4.各类有机化合物的化学位移,饱和烃,CH3: CH3=0.791.10ppm -CH2: CH2 =0.981.54ppm -CH: CH= CH3 +(0.5 0.6)ppm,H=3.24.0ppm H=2.23.2ppm H=1.8ppm H=2.1ppm H=23ppm,20:42:30,各类有机化合物的化学位移,烯烃,端烯质子：H=4.85.0ppm,

6、内烯质子：H=5.15.7ppm,与烯基，芳基共轭：H=47ppm,芳香烃,芳烃质子：H=6.58.0ppm,供电子基团取代-OR，-NR2 时：H=6.57.0ppm,吸电子基团取代-COCH3，-CN，-NO2 时：H=7.28.0ppm,20:42:30,各类有机化合物的化学位移,COOH：H=1013ppm,OH： （醇）H=1.06.0ppm （酚）H=412ppm,NH2：（脂肪）H=0.43.5ppm （芳香）H=2.94.8ppm （酰胺）H=9.010.2ppm,CHO：H=910ppm,20:42:30,常见结构单元化学位移范围,1,0,2,3,4,5,6,7,8,9,10

7、,11,12,13,C3CH C2CH2 C-CH3 环烷烃,0.21.5,CH2Ar CH2NR2 CH2S CCH CH2C=O CH2=CH-CH3,1.73,CH2F CH2Cl CH2Br CH2I CH2O CH2NO2,24.7,0.5(1)5.5,68.5,10.512,CHCl3 (7.27,4.65.9,910,OH NH2 NH,CR2=CH-R,RCOOH,RCHO,常用溶剂的质子的化学位移值,D,20:42:30,峰面积,在1H-NMR谱中，峰面积以积分曲线高度表示。每个吸收峰的面积正比于产生该峰的1H核数目，因此，通过比较各峰和积分曲线高度，便可获知产生各峰的1H核

8、数目的相对比例，再借助已知的分子式即可计算出各峰所代表的1H核数目,20:42:30,20:42:30,20:42:30,20:42:30,20:42:30,自旋偶合与裂分,Spin-Spin Coupling and Splitting,20:42:30,自旋-自旋偶合 自旋核与自旋核之间的相互作用（干扰,20:42:30,偶合的结果:造成谱线增多，称之裂分 磁环境不同的两个或两组1H核，在一定距离内会因相互自旋偶合干扰而使共振峰发生裂分，所以在谱图上，既可看到单峰（s），又可能看到裂分后产生的各种不同峰形，如二重峰（d）、三重峰（t）、四重峰（q）、多重峰（m）等。 偶合的程度 用偶合常数（J）表示，单位: Hz,20:42:30,（n+1）规律,某组环境相同的氢核，与n个环境相同的氢核（或I=1/2的核）偶合，则被裂分为(n+1)条峰,20:42:30,例如 乙醇(普通,20:42:30,J = (4.539-4.518) * 500 = 10.5,1.528 (d, J = 10.5, 2H,20:42:30,20:42:30,20:42:30,20:42:30,裂分峰的相对强度比近似为 （a+b）n展开式的系数比,20:42:30,20:42:30,某组环境相同的氢核，分别与n个和m个环境不同的氢核（或I=1/2的核）偶合, 则被裂分为(n+1)(m+1)条峰（实际谱