1、核磁共振,第八章 有机化合物的波谱分析,NMR（核磁共振）简介,与UV-Vis和红外光谱法类似，NMR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自旋能级对射频辐射的吸收。,NMR是研究处于磁场中的原子核（磁性核）对射频辐射(Radio-frequency Radiation)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，有时亦可进行定量分析。,概述,测定有机化合物的结构，1H NMR氢原子的位置、环境以及官能团和C骨架上的H原子相对数目）,一、核磁共振现象及基本原理1、1H（质子）核的自旋运动,3核磁共振的条件：,（无线电射频的频率必须与外加磁场的强度相
2、匹配）,核磁共振仪,二、核磁共振信号的位移现象（有机分子中质子）,常见的各种1H的化学位移如下：,（3） 氢键,氢键有去屏蔽效应，使质子的值显著增大。但原因不明。 例：PhOH中酚羟基质子的化学位移与浓度的关系：,此外，Van der Waals效应、质子交换、温度、溶剂及溶液浓度等也对化学位移有影响。,为什么每类氢核不总表现为单峰、有时出现多重峰？,CH3CH2I,三、核磁共振的自旋偶合与裂分,原因：相邻两个氢核核磁距之间的自旋偶合（自旋干扰）,甲基3个H 化学等价、磁等价，在外加磁场下核磁距有8个取向； 对H的影响： 顺磁场为 + 反磁场为 -,几 率 1/8 3/8 3/8 1/8,面积
3、比 1 ： 3 ： 3 ：1,偶合能量 -3 - + +3,1、自旋偶合与裂分规律（n+1）,1) 裂分数目 2nI+1 I=1/2： 质子裂分数目 n+1,2) 裂分峰呈对称关系 距离相等、峰形相似、强度相等,3) 裂分峰的强度比：(a+b)n 展开的各项系数,例1： CH3OCH2CH3 裂分峰数目： 1 4 3 强 度 比： 1:3:3:1 1:2:1,例2： CH3CH2CH3 裂分峰数目： 7 3 强 度 比： 1:6:15:20:15:6:1 1:2:1,n = 0 1 n = 1 1 : 1 n = 2 1: 2: 1 n = 3 1: 3: 3: 1 n = 4 1:4: 6:
4、 4: 1 n = 5 1:5:10:10:5:1 n = 6 1:6:15:20:15:6:1,例3： CH3O-CO-CH2 CH2CH3 a b裂分峰数目： 1 3 12 3( na +1) ( nb +1),2、偶合常数（J）,自旋偶合等间距裂分峰之间的距离成为偶合常数（J），反映了核之间的偶合作用的强弱。,与化学位移不同，偶合常数（J）与H0、v无关，受化学环境的影响也很小。,偶合作用是通过成键电子传递，偶合常数（J）的大小与传递的键数有关-用 nJ 表示，n表示传递的键数。,一级谱图：满足（(/J)6）条件的谱图。 化学位移之差； J 偶合常数。,同碳偶合- 2J 数值变化范围大，
5、与分子结构有关；,根据传递的键数偶合可以分为：,3J=68 HZ,2J=42 HZ,邻碳偶合-3J =016HZ，广泛应用与立体化学研究，是NMR的主要研究对象。,3J=612 HZ,3J=410HZ,2J=2.3HZ,同碳偶合、邻碳偶合:2J 、 3J 称为近程偶合，是NMR的主要研究对象。,远程偶合：nJ , n 大于3，此时nJ小于1 HZ，一般不考虑。,nJ 邻：610HZ 间：13 HZ 对：01 HZ,3、核的化学等价与磁等价,（1）化学等价：具有相同位移值的核称为化学等价核，具有相同的化学环境。,（2）磁 等 价：具有相同位移值、并且对组外的其他核的偶合常数也相同。磁等价的核不产
6、生裂分。,4个H 化学等价, 磁等价,6个H 化学等价, 磁等价,CH3-CH2-CH3,6个H 化学等价磁等价,H与H 化学等价磁不等价,19F9= 1/2,JH1F1= JH2F1 JH1F2= JH2F2,H1 H2 化学等价, 磁等价,JH1F1 JH1F2 JH2F1 JH2F2,H1 H2 化学等价, 磁不等价, 相互偶合的两组峰的外形特点是“中间高，两边低”； 等价质子间不发生峰的裂分。例如：CH3CH3的NMR只有一个单峰。ClCH2CH2Cl的NMR只有一个单峰。 (n+1)规律只适用于一级谱图（(/J)6）。,注 意：,四、积分曲线与质子的数目,积分曲线的高度与其相对应的一
7、组吸收峰的峰面积成正比，而峰面积与一组磁等价质子的数目成正比。 以乙醇的NMR为例。,Ha的个数：,Hb的个数：,Hc的个数：,1. 核磁共振谱图提供的化合物结构信息,1）峰的数目 2）峰的强度(面积)比 3）峰的位移() 4）峰的裂分数 5）偶合常数(J),五、1H-NMR的谱图解析, 谱图中有几组峰？几种氢？ 各种氢核的个数？ 各峰的归属？ 常见结构的化学位移大致范围： (见书上表格),2. 解析步骤,3. 解析实例,例1：C3H7Cl的NMR。,例2：下列谱图是否2,3,4-三氯苯甲醚的NMR？,3.9(单峰)-OCH3,6.77.3 苯环氢,苯氢,与氧原子相 连的甲基氢,例3：下图与A、B、C哪个化合物的结构符合？,例4：芳香酮C8H7ClO的NMR谱。,(连在羰基上),例5：指出C6H5CH2CH2OCOCH3的NMR谱图中各峰的归属。,(苯氢),(与氧原子相连 的亚甲基氢),(与羰基相连 的甲基氢),本章重点：, 红外光谱与有机分子结构的关系，有机化合物基团的特征吸收频率(P156表7-2)，红外光谱的解析； 核磁共振谱与有机分子结构的关系，化学位移及n+1规律，核磁共振谱的解析。,乙醇,乙酸苄酯,
