氫核磁共振譜第1頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月原子核的自旋質(zhì)子是自旋的。有自旋量子數(shù)+1/2和-1/2兩個自旋態(tài)，在外磁場H0作用下，兩個自旋態(tài)能量不再相等，兩種自旋態(tài)的能量差△E隨著外磁場強(qiáng)度增加而變大。第2頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月第3頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月2.核磁共振的條件質(zhì)子受到電磁波（無線電波）幅射，只要電磁波的頻率能滿足兩個相鄰自旋態(tài)能級間的能量差△E，質(zhì)子就由低自旋態(tài)躍遷到高自旋態(tài)，發(fā)生核磁共振。第4頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月第5頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月實(shí)現(xiàn)共振有兩種方法：(1)固定外磁場強(qiáng)度H0不變，改變電磁波頻率ν，稱為掃頻。(2)固定電磁波頻率ν不變，改變磁場強(qiáng)度H0，稱為掃場。兩種方式的共振儀得到的譜圖相同，實(shí)驗(yàn)室多數(shù)采用后一種，如60MHz，100MHz，400MHz就是指電磁波頻率。

第6頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月3.核磁共振儀的構(gòu)造及操作核磁共振儀由可變磁場，電磁波發(fā)生器，電磁波接收器，樣品管等組成，如下面圖:第7頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月樣品放在兩塊大電磁鐵中間，用固定的無線電波照射，在掃描線圈中通直流電，產(chǎn)生微小的磁場，使總的外磁場逐漸增加。當(dāng)磁場達(dá)到H0時，試樣的一種質(zhì)子發(fā)生共振。信號經(jīng)放大記錄，并繪制出核磁共振譜圖，如上圖。1第8頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月二、１H-NMR的化學(xué)位移由于化學(xué)環(huán)境不同，分子中的H引起核磁共振信號位置的變化稱為化學(xué)位移，用δ表示。屏蔽效應(yīng)分子中的H周圍有電子（化學(xué)環(huán)境），電子在磁場中運(yùn)動產(chǎn)生與外磁場方向相反的誘導(dǎo)磁場，抵消了一部分外磁場，若使H發(fā)生了核磁共振，必須增大外磁場強(qiáng)度，這種現(xiàn)象稱為電子的屏蔽作用或屏蔽效應(yīng)。第9頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月2.化學(xué)位移表示方法用四甲基硅烷[（CH3)４Si，TMS]做參考物，其化學(xué)位移δ為零，樣品中某一種H的化學(xué)位移δ由下式計(jì)算。第10頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月例：在60MHz的儀器上，測得氯仿與TMS間吸收頻率差為437Hz，用δ表示氫的化學(xué)位移為：TMS的δ=0，一般有機(jī)化合物中H的化學(xué)位移出現(xiàn)在其左邊，低磁場強(qiáng)度一邊。屏蔽效應(yīng)越小，離TMS的δ值越遠(yuǎn)，規(guī)定δ取正值。第11頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月常見的各種H的化學(xué)位移值如下表：a以TMS為標(biāo)準(zhǔn)，分子中其他基團(tuán)可能使信號在表中列的區(qū)域以外出現(xiàn)。b與氧和氮相連的質(zhì)子的化學(xué)位移與溫度和溶液濃度有關(guān)，與分子締合情況有關(guān)。第12頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月3.分子結(jié)構(gòu)對化學(xué)位移的影響影響化學(xué)位移的主要結(jié)構(gòu)因素有：相連元素的電負(fù)性，相連的重鍵，氫健等。(1)相連元素的電負(fù)性影響（這種影響又稱誘導(dǎo)效應(yīng)影響）與H原子相連的C上連的原子或基團(tuán)的電負(fù)性越大，H的化學(xué)位移值越大。第13頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月如：(2)相連重鍵的影響第14頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月第15頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月(3)氫鍵的影響氫鍵是起去屏蔽作用，形成氫鍵的H的化學(xué)位移比沒有形成氫鍵的H的化學(xué)位移大，出現(xiàn)在低場。例如，醇分子中OH基上的H形成氫鍵時，δ=3.5～5.5酸分子中OH基上的H形成氫鍵時，δ=10～13第16頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月(4)其他因素影響：范德華效應(yīng)，溫度，溶劑都要影響化學(xué)位移。第17頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月三、自旋偶合與自旋裂分磁等性質(zhì)子和磁不等性質(zhì)子磁等性質(zhì)子：在有機(jī)分子中，化學(xué)環(huán)境相同的一組質(zhì)子稱為磁等性質(zhì)子。例如：四甲基硅烷、苯、環(huán)戊烷、甲烷、丙酮中的質(zhì)子都是磁等性質(zhì)子。磁等性質(zhì)子的化學(xué)位移相等。磁不等性質(zhì)子：在有機(jī)分子中，化學(xué)環(huán)境不相同的質(zhì)子稱為磁不等性質(zhì)子。例如：氯乙烷分子中甲基上的氫與亞甲基上的氫是不等性質(zhì)子。2-氯丙烯中雙鍵上的兩個質(zhì)子也是磁不等性質(zhì)子。磁不等性質(zhì)子的化學(xué)位移值不相等。第18頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月2.積分曲線與質(zhì)子的數(shù)目第19頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月在核磁共振譜圖上，有一條從低場向高場的階梯式曲線，稱為積分曲線。積分曲線每個階梯的高度與其相應(yīng)的一組吸收峰的面積成比例，而峰面積與該組磁等性質(zhì)子的數(shù)目成比例。因此積分曲線高度比等于相應(yīng)磁等性質(zhì)子的數(shù)目比。積分曲線的總高度與分子中質(zhì)子總數(shù)目成比例。例如：上圖中a、b、c三組峰積分曲線的高度分別為17.8、12.4和6，相當(dāng)于3:2:1，正是a、b、c三組質(zhì)子峰代表的質(zhì)子3:2:1，是乙醇的—CH3、—CH2、—OH上質(zhì)子數(shù)的比值。第20頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月3.自旋偶合與自旋裂分(1)自旋偶合：分子中相鄰的磁不等性質(zhì)子之間自旋相互作用稱自旋-自旋偶合，簡稱自旋偶合。(2)自旋裂分：自旋偶合作用使互相偶合的質(zhì)子共振吸收峰分裂成多重峰的現(xiàn)象稱為自旋裂分。第21頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月例：1，1-二氯乙烷的1H-NMR譜圖如下，相鄰的甲基上一組磁等性質(zhì)子與亞甲基一組磁等性質(zhì)子是不等性磁質(zhì)子，相互作用，使兩個峰都裂分成多重峰。第22頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月(3)裂分規(guī)律：（n+1）規(guī)律：一組磁等性質(zhì)子與相鄰的一組n個磁等性質(zhì)子相偶合，此組磁等性質(zhì)子吸收峰裂分成（n+1）重峰，稱為（n+1）規(guī)律。以CH3—CHCl2為例討論：甲基上的磁等性質(zhì)子用a表示，次甲基上磁等性質(zhì)子用b表示。第23頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月第24頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月(4)互相偶合的兩組峰的裂分峰外形?；ハ嗯己系膬山M峰的外型都是從外側(cè)開始向上傾斜。(5)一組裂分峰的化學(xué)位移每組裂分峰的化學(xué)位移，由這組裂分峰的化學(xué)位移中點(diǎn)決定。第25頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月4.偶合常數(shù)互相偶合的兩組峰a和b，每組峰中各峰間的距離稱為偶合常數(shù)，用Jab表示，單位Hz，下標(biāo)a、b表示a、b兩組磁等性質(zhì)子互相偶合。互相偶合的兩組峰的偶合常數(shù)相等。第26頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月例：Jab=0~3.5HzJab=5~14HzJab=12~18HzCCHaHbCHaCHbCHaCHb第27頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月四、1H-NMR譜圖的解析1H-NMR譜圖橫坐標(biāo)為化學(xué)位移，橫坐標(biāo)用δ表示，右邊TMS的δ=0，數(shù)值由右向左標(biāo)記；上橫坐標(biāo)常用Hz表示化學(xué)位移。一張1H-NMR譜圖上可以知道有機(jī)分子結(jié)構(gòu)的信息。第28頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月(1)由圖上吸收峰的組數(shù)，可以知道分子結(jié)構(gòu)中磁等性質(zhì)子組數(shù)目。(2)由峰的強(qiáng)度（積分曲線）可以知道分子中磁不等性質(zhì)子的比例。(3)由峰的裂分?jǐn)?shù)可知相鄰磁等性質(zhì)子數(shù)目。(4)由峰的化學(xué)位移（δ值）可以判斷各種磁等性質(zhì)子的歸屬。(5)由裂分峰的外觀或偶合常數(shù)，可知哪些磁等性質(zhì)子是相鄰的。第29頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月3.譜圖解析例舉例1．分子式為C3H6O的化合物的1H-NMR譜分析：從分子式解析，可能為CH3COCH3或CH3CH2CHO等，1H-NMR譜只有一組峰δ=2.1左右，該化合物可能是CH3COCH3。