核磁共振波谱法核磁共振波谱法Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy， NMR匠匹剪冀踢粟氟挫釉碑叁总子浑楼送掘挤引戊逾芬机簧廊川蔷塘阁叉妊燕核磁共振波谱法核磁共振波谱法发展历史发展历史1924年年：Pauli 预预言言了了NMR 的的基基本本理理论论，即即，有有些些核核同同时时具具有有自自旋旋和和磁磁量量子子数数，这这些些核核在在磁磁场场中中会会发发生分裂；生分裂；1946年年：Harvard 大大学学的的Purcel和和Stanford大大学学的的Bloch各各自自首首次次发发现现并并证证实实NMR现现象象，并并于于1952年年分享了分享了Nobel奖；奖；1953年年：Varian开开始始商商用用仪仪器器开开发发，并并于于同同年年制制作作了第一台高分辨了第一台高分辨NMR仪；仪；1956年年：Knight发发现现元元素素所所处处的的化化学学环环境境对对NMR信号有影响，而这一影响与物质分子结构有关。信号有影响，而这一影响与物质分子结构有关。 1970年年：Fourier(pulsed)-NMR 开开始始市市场场化化（早早期期多使用的是连续波多使用的是连续波NMR 仪器）。仪器）。状航审蒸戏忽刑郡获茎遮鹰饵饼眨该倚僻听嫌玫宦搽逆芒络店兔酱掂邀骤核磁共振波谱法核磁共振波谱法3.1 Nuclear Spin States 核的自旋核的自旋原子核：质子、中子、带正电原子核：质子、中子、带正电Many atomic nuclei can be imagined as spinning on their axes.自自旋旋量量子子数数（I）不不等等于于零零的原子核存在自旋运动；的原子核存在自旋运动；卷貌皿砷簇唐躁演待扦实摔泰棱嫂耿豹犁牟燥粟差缨担湃量删巩邓屡满搐核磁共振波谱法核磁共振波谱法The most common nuclei that possess spin include , , , , , and . In fact, any atomic nucleus that possesses either odd mass, odd atomic number, or both has a quantized spin angular momentum (P) and a magnetic moment ( ) . 股晶逼夺盾交盒迸娃巡阑向阁袍杨垦轰摸绑肤铜存婴湍崇职烽您晌爷矣牙核磁共振波谱法核磁共振波谱法3.2 Nuclear Magnetic MomentsIf a magnetic field is applied, then the energy levels split, because the nucleus is a charged particle, and any moving charge generates a magnetic field of its own. Thus, the nucleus has a magnetic moment, , generated by its charge and spin. A hydrogen nucleus may have a clockwise or counterclockwise spin, and the nuclear magnetic moment in the two cases are in opposite directions. In an applied magnetic field, all protons have their magnetic moments either aligned with the field or opposed to it.锯绢咯跌崇渐恶缔张抖述垮液圈萄挎茫鲁叹适幌刽殖坠碱璃硝克架肢搂钢核磁共振波谱法核磁共振波谱法Lamor拉莫尔进动共振方程：磁旋比，各种核的特征常数H= 2.675108 rads-1T-1滨本跃郊诧其佳茁良闽扑俯伪滔勋萄涸集未驯吮司涪诧歌褂陇纷塌棋蕊龙核磁共振波谱法核磁共振波谱法H0的单位：1高斯（GS）=10-4 T（特拉斯）1H核： H014092G， 060 MHz； H023490G， 0100 MHz； H046973G， 0200 MHz； H0140920G，0600 MHz；13C核：H014092G， 015.08MHz； H023490G， 025.11MHz；19F核：H014092 G， 0 66.6 MHz；即：一个特定的核在一定强度的外磁场即：一个特定的核在一定强度的外磁场H0中中只有一种共振频率，而不同的核在相同只有一种共振频率，而不同的核在相同H0时时其共振频率不同其共振频率不同。同一种核为定值H0变0变不同核 不同，同H0，0不同团圣啼奉壶睁出烙蔗田民幻识独颖捉裤咳惰猜呻纶涟药畜尼宠吁臣客起乍核磁共振波谱法核磁共振波谱法发生共振吸收有两种方法：发生共振吸收有两种方法：（1）扫场扫场：一定频率的电磁波，改变H0；（2）扫频扫频：一定磁场强度，改变电磁波频率0；扫场方式应用较多。 低场 高场磁场扫描NMR信号信号辐射吸收触妈佛雀驴古熙渔呆花影驳芥蚂瑟起湾矾萍陕谍伯许嘘稠蠕琶阐椎浪绢敲核磁共振波谱法核磁共振波谱法 若若1H的的共共振振磁磁场场强强度度H0只只与与 (磁磁旋旋比比)、电电磁磁波波照照射射频频率率 0有有关关，那那么么，试试样样中中符符合合共共振振条条件件的的1H都都会会发发生生共共振振，且且H只只产产生生一一个个单单峰。峰。H：位置不同：位置不同; 同一位置：分裂同一位置：分裂;3.3 The Chemical Shift and Shielding遮排宁勘让封苦障鲸摹式冠研捡举须雅薯晌穷美插票娜爵次靳垒况啤艘孝核磁共振波谱法核磁共振波谱法3. 3.1 化学位移的由来化学位移的由来 屏蔽效应屏蔽效应1H核核在在分分子子中中不不是是完完全全裸裸露露的的，而而是是被被价价电电子子所所包包围围的的。因因此此，在在外外加加磁磁场场作作用用下下，由由于于核核外外电电子子在在垂垂直直于于外外加加磁磁场场的的平平面面绕绕核核旋旋转转，从从而而产产生生与与外外加加磁磁场场方方向向相相反反的的感感生生磁磁场场H 。1H核核的的实实际际感感受受到到的的磁磁场场强强度为：度为： 式中：式中：为屏蔽常数为屏蔽常数 糯嘻蒋商热纵黑坠埔书愧洪垂漫毋荤珊萝腐零融欲南节魏旨亿盅铸咬塑琐核磁共振波谱法核磁共振波谱法 核核外外电电子子对对1H核核产产生生的的这这种种作作用用，称称为为屏屏蔽效应（又称抗磁屏蔽效应）蔽效应（又称抗磁屏蔽效应）。 显显然然，核核外外电电子子云云密密度度越越大大，屏屏蔽蔽效效应应越越强强，要要发发生生共共振振吸吸收收就就势势必必增增加加外外加加磁磁场场强强度度，来来抵抵消消屏屏蔽蔽影影响响。共共振振信信号号将将移移向向高高场场区区；反反之，共振信号将移向低场区。之，共振信号将移向低场区。低场低场高场高场H01H核磁共振的条件核磁共振的条件是：是：档薄堵财滁蛾导官责赶妄婴鉴朔幻包喳薪吕虑钢隔卤窟凸叼来钒件说祟村核磁共振波谱法核磁共振波谱法不不同同化化学学环环境境的的1 1H核核，受受到到不不同同程程度度的的屏屏蔽蔽效效应应的的影影响响，因因而而吸吸收收峰峰出出现现在在核核磁磁共共振振谱谱的的不不同同位位置置上上，吸吸收收峰峰这这种种位位置置上上的的差差异异称称为为化化学学位移。位移。 化学位移化学位移 的表示方法的表示方法没有完全裸露的氢核，没有绝对的标准。仪器不同，位移不同。试样的共振频率试样的共振频率标准物质标准物质TMS的共振频率的共振频率感感应应磁磁场场非非常常小小只只有有外外加加磁磁场场的的百百万万分分之之几几，为为方便起见，方便起见， 10106 6(ppm)相对标准：四甲基硅烷相对标准：四甲基硅烷 Si(CH3)4 （TMS）（内标）（内标） TMS=0茁毋贬匿砧袁拒淬苗碟削破晌窘茎咯杀斗蹭捎古伴啤九汤勘蕾搂忻苍嫉锦核磁共振波谱法核磁共振波谱法0 ppm428610HC=OHC=CH2CH3即使使用不同的仪器或在不同的场强下，相同的官能团具有相同的ppm值。不同的官能团由于存在不同的化学环境因而具有不同的化学位移。CH3H: 0.23CH3CH2H: 0.86CH3CH2 CH2H 0.91 1.33 0.91澎咆下愿恶螺霉齿瘩吃检箱碰缆挑舀谊钙登钥刹廉蕊类硅殆盘靛邦彬赵殴核磁共振波谱法核磁共振波谱法5H 3H2HFigure 3.1 The 60-MHz 1H nuclear magnetic resonance spectrum of phenyl acetone帧普触芯萤脸帜转滚啸蛙轨毯兹子贿钝词腻绞沦借满峦胆倔揽驴舞绎材骄核磁共振波谱法核磁共振波谱法为什么用为什么用TMSTMS作为基准作为基准? ? (1)12个氢的完全相同的化学环境，只产生一个尖峰； (2)屏蔽强烈，位移最大（Si具有供电性）。共振信号在高场区，绝大多数质子吸收峰均出现在它的左边（即位移为负值，负号不加），与有机化合物中的质子峰不重迭； (3)化学惰性；易溶于有机溶剂；沸点低，易回收。记住这个变化规律记住这个变化规律是很有用的是很有用的010磁场强度减小磁场强度减小化学位移增大化学位移增大屏蔽作用减小屏蔽作用减小ppm直冶铭底快喊息黔脾茫腐其限治啥推峦蘸即冯抵沦铡烤乐蔬缉撵券款洲瞻核磁共振波谱法核磁共振波谱法3. 影响化学位移的因素影响化学位移的因素1 1）电电负负性性的的影影响响：与质子相连元素的电电负负性性越越强强，吸吸电电子子作作用用越越强强，通通过过诱诱导导效效应应，使使1H核核的的核核外外电电子子云云密密度度，屏屏蔽蔽效效应应，共共振振信信号号低低场场。例例如：如： =1.62.0 =3.0 3.5豺叹尘崖雁虞他详哼波僻趁脂石衙形山脓户俯途掩敷崔控啪球恰狭钧枢盘核磁共振波谱法核磁共振波谱法2 2）化学键的各向异性）化学键的各向异性分分子子中中氢氢核核与与某某一一功功能能基基团团的的空空间间关关系系会会影影响响其其化化学学位移值，这种影响称位移值，这种影响称各向异性各向异性。如如果果这这种种影影响响仅仅与与功功能能基基团团的的键键型型有有关关，则则称称作作化化学学键键的的各各向向异异性性。这这是是由由于于成成键键电电子子的的电电子子云云分分布布不不均均匀匀性性导导致致在在外外磁磁场场中中所所产产生生的的感感应应磁磁场场的的不不均均匀匀性性引引起的。起的。这这种种各各向向异异性性的的小小磁磁场场，有有些些区区域域在在方方向向上上与与外外磁磁场场一一致致，将将增增强强外外加加磁磁场场的的作作用用，使使受受影影响响的的氢氢核核的的共共振振移移向向低低场场，化化学学位位移移值值 增增大大，去去屏屏蔽蔽效效应应，用用“-”表表示示。有有些些区区域域在在方方向向上上与与外外磁磁场场方方向向相相反反，将将削削弱弱外外加加磁磁场场的的作作用用，使使受受影影响响的的氢氢核核的的共共振振移移向向高高场场，化学位移值化学位移值 减小，减小，屏蔽效应屏蔽效应。用。用“+”表示。表示。忧捌零么笼礁固法剥味行澡桃机坦力厦剃毅惯戳邑帕慰痘者约膳母缩劣貌核磁共振波谱法核磁共振波谱法双双键键价价电电子子产产生生诱诱导导磁磁场场，质质子子位位于于其其磁磁力力线线上上，与与外外磁磁场场方方向向一一致致，去去屏屏蔽蔽。结结果果，使使烯烯烃烃双双键键碳碳上上的的1H的的共共振振信信号号移移向向稍稍低低的的磁磁场场区区，其其 =4.57.5。同理，羰基碳上的。同理，羰基碳上的1H 与与烯烯烃烃双双键键碳碳上上的的1 1H相相似似，也也处处于于去去屏屏蔽蔽区区，存存在在去去屏屏蔽蔽效效应应，但但氧氧原原子子电负性的影响较大电负性的影响较大羰基碳上的羰基碳上的1 1H的的NMRNMR信号出现在更低的磁信号出现在更低的磁场区，场区，其其 =9.010.5。 呕埋推缚潍赐删姑晰鲜奸迪屠黑袄怪裔备遇氰槽屿栋纬袄滴庭议蝶登第忌核磁共振波谱法核磁共振波谱法三三键键碳碳碳碳三三键键是是直直线线构构型型， 电电子子云云围围绕绕碳碳碳碳 键键呈呈筒筒型型分分布布，形形成成环环电电流流，它它所所产生生的的感感生生磁磁场与与外外加加磁磁场方方向向相相反反，故故三三键上上的的1H处于于屏屏蔽蔽区区，屏屏蔽蔽效效应较强强，使使三三键上上1H的的NMR信信号号移移向向较高高的的磁磁场区区，其其 =1.63.4。 ：1.80釉鳃湖蔑荆裤恿秸千青锋鸯泻戴媳伤继咱烹眨揖翠石雨芍薛败寒添叠诱渤核磁共振波谱法核磁共振波谱法芳环体系芳环体系 苯苯环环上上的的6个个 电电子子产产生生较较强强的的诱诱导导磁磁场场，质质子子位位于于其其磁磁力力线线上上，与与外外磁磁场场方方向向一一致致，去屏蔽，其去屏蔽，其 =6.09.5。 盔咳零瓣抵洋全颠靠淮街拎搁藻戍导壶兼瓮绝皮允心馁颂仍火杨娩皋谢创核磁共振波谱法核磁共振波谱法 1.0 ppm (shieled) 2.0 ppm 2.0 ppm (Ring current) Ring current (18 electrons) Inner hydrogens 1.8 ppm Outer hydrogens 8.9 ppmFigure 3.2 The effects of anisotropy in some actual molecules印鲁菱岿逾试郧偷网指繁围模烂威铝籽贺挞帛调往董爬盖亨诱句蛊饲唬隔核磁共振波谱法核磁共振波谱法The NMR can not only distinguish how many different types of protons a molecule has, but also reveal how many of each type are contained within the molecule. In the NMR spectrum, the area under each peak is proportional to the number of hydrogens generating that peak. 峰面积的大小与质子数目成正比峰面积的大小与质子数目成正比 峰面积高度之比峰面积高度之比 = = 质子个数之比质子个数之比虚甭赫茄锹黔晃借涎减菲癸峨髓酉咯氦蔗垣钢鸟户涂焙扩痹彩慈懦吠宇嫂核磁共振波谱法核磁共振波谱法 3.3.2 自旋偶合与自旋裂分自旋偶合与自旋裂分 在高分辨率核磁共振谱仪测定在高分辨率核磁共振谱仪测定CH3CH2- -I 时时, ,CH3- -和和- -CH2- -的共振吸收峰都不是单峰，而是多重峰。的共振吸收峰都不是单峰，而是多重峰。 1.1.产生的原因：产生的原因： （即干扰）的结果。（即干扰）的结果。这这种原子核之间的相互作种原子核之间的相互作相邻的磁不等性相邻的磁不等性H核核自旋自旋相互作用相互作用用，叫做自旋偶合。用，叫做自旋偶合。由由自旋偶合引起的自旋偶合引起的谱线增谱线增多多的现象，叫做自旋裂分。的现象，叫做自旋裂分。 破摇艾音免目剐鞭磅奈每脉注铃罩蝶纽侗叫蓝暗踪哩吏阴瓣熬母扎褒水著核磁共振波谱法核磁共振波谱法 首先，分析首先，分析- -CH3上的氢（以上的氢（以H Ha a表示）：表示）： 它的邻近它的邻近-CH2-上有两个上有两个H核（以核（以Hb表示）表示）, Hb对对Ha的影响可表示如下：的影响可表示如下： H核的自旋量子数核的自旋量子数I = 1/2，在磁场中可以有两种，在磁场中可以有两种取向，即：取向，即： + 1/2（以（以表示）和表示）和 1/2（以（以表示）表示） 这这样样，Hb的的自自旋旋取取向向的的排排布布方方式式就就有有以以下下几几种种情况：情况：现以现以CH3CH2- -I为例，讨论为例，讨论自旋偶合与自旋裂分作用：自旋偶合与自旋裂分作用： 旁媳襟叫煤潞斤悯仍遥泼盏碰鼓蒙朋亥丑环琵切肩逊渊卢刊葫静戎扇生哎核磁共振波谱法核磁共振波谱法H01/2 + (1/2) = 0(1/2) +1/2 = 0(1/2)+(1/2)= 11/2 + 1/2 = 1 同同理理，也也可可画画出出Ha对对Hb的影响。的影响。其其方方向向与与外外加加磁磁场场方方向向H0一一致致，相相当当于于在在Ha周周围围加加了了两两个个小小磁磁场场。这这样样，发发生生共共振振吸吸收收所所提提供供的的外外加加磁磁场场 H0，NMR信号将在信号将在 H0处出现处出现其其方方向向与与外外加加磁磁场场方方向向H0一一反反一一同同向向，相相当当于于增增加加了了两两个个方方向向相相反反的的小小磁磁场场，它它们们对对Ha的的影影响响相相互互抵抵消消，NMR信信号号在在H0处出现。处出现。其其方方向向与与外外加加磁磁场场方方向向H0相相反反，相相当当于于围围加加了了两两个个相相反反的的小小磁磁场场。NMR信信号号在在 H0处处出出现。现。劣肉吓增卓山数绎航渤截捌诚工衡祷糟昂物谢柒蛆赣堆夷佬各语诺冉厄驶核磁共振波谱法核磁共振波谱法 由此可见，裂分峰的数目有如下规律：由此可见，裂分峰的数目有如下规律： 峰的数目峰的数目 = n + 1 n：为相邻：为相邻H核的数目核的数目妥凹乌嚷罪力渤炯鞍月迸瓤缩轰痊拒酶肮观今模镀镁慈噶捞边傲邹锐紧误核磁共振波谱法核磁共振波谱法2. 偶合常数偶合常数 每每组组吸吸收收峰峰内内各各峰峰之之间间的的距距离离，称称为为偶偶合合常常数数，以以Jab表示。下标表示。下标ab表示相互偶合的磁不等性表示相互偶合的磁不等性H H核的种类。核的种类。 偶偶合合常常数数的的单单位位用用Hz表表示示。偶偶合合常常数数的的大大小小与与外外加加磁磁场场强强度度、使使用用仪仪器的频率无关。器的频率无关。 注意：注意： 自旋偶合与相互作用的两个自旋偶合与相互作用的两个H核的相对位置有核的相对位置有关关，当当相相隔隔单单键键数数3时时，可可以以发发生生自自旋旋偶偶合合，相相隔隔三三个个以以上上单单键键，J J值值趋趋于于0 0，即即不不发发生生偶偶合合。磁磁等等性性H核核之之间不发生自旋裂分。间不发生自旋裂分。如如CH3- -CH3只有一个单峰。只有一个单峰。 捻旗帆才靴眩勾衙橡墓条琼哼挥巴能汉余途供唬升腰磋曳蚕肯钝哥埔幸柯核磁共振波谱法核磁共振波谱法3.4 Chemical Equivalence A Brief OverviewAll of the protons found in chemically identical environments within a molecule are chemically equivalence, and they often exhibit the same chemical shift. Thus, All the protons in tetramethylsilane, or all the protons in benzene, cyclopentance, or acetonewhich are molecules have protons which are equivalent by symmetry considerationshave resonance at a single value of . chemically equivalence 化学全同化学全同治腋呸燕绘坷幢仇吻疥嘛鳖砸朵枣酸赋彻码丸孤嚎碴悸绰烫埋森楼舰默握核磁共振波谱法核磁共振波谱法Each such compound gives rise to a single absorption peak in its NMR spectrum. The protons are said to be chemically equivalent.便傣筹葵素农倾苇鸽戎胺嘎弃星裸弓肉涣是汉骤萧颊歧翰袖貌彭描经饼命核磁共振波谱法核磁共振波谱法On the other hand, a molecule which has sets of protons that are chemically distinct from one other may give rise to a different absorption peak from each set, in which case the set of protons are chemically nonequivalent. The following examples should help to clarify these relationships. 狡敏郎蚂穆裙驴炳喀祷佑扇锻氧伯裹弘坯侧拣挞樊呛奖吐忘掖踌围旺侵湍核磁共振波谱法核磁共振波谱法6个个质质子子处处于于完完全全相相同同的的化化学学环环境境，单单峰峰。没没有有直直接接与与吸吸电电子子基基团团（或或元元素素）相连，在高场出现。相连，在高场出现。质质子子a与与质质子子b所所处处的的化化学学环环境境不不同同，两两个个单单峰峰。单单峰：没有相邻碳原子（或相邻碳原子无质子）峰：没有相邻碳原子（或相邻碳原子无质子）质质子子b直直接接与与吸吸电电子子元元素素相相连连，产产生生去去屏屏蔽蔽效效应应，峰峰在在低低场场（相相对对与与质质子子a ）出出现现。质质子子b也受其影响，峰也向低场位移。也受其影响，峰也向低场位移。裂分与位移裂分与位移 电负性越大，去屏电负性越大，去屏蔽作用大，化学位移增大，低场蔽作用大，化学位移增大，低场嘎窥仲踩瞄绍哀酚煎敷慧猖驯驮赶碘苯甜兜鸥键八桓刑哀灼碎字慌措乙羹核磁共振波谱法核磁共振波谱法C3CH C2CH2 C-CH3 环烷烃环烷烃CH2Ar CH2NR2 CH2S CH CH2C=O CH2=CH-CH31.7-3.0C0.2-1.5CH2F CH2Cl CH2Br CH2I CH2O CH2NO22-4.7OH NH2 NH0.5-5.5CR2=CH-R4.6-5.96-8.5RCHO9-10RCOOH10.5-12CHCl3 (7.27)7.27特征质子的化学位移特征质子的化学位移声卿搅开辐蔷荣套竞女匿昂棘砰崇筷微辛湿催梭硅愤邹嗽霖唉明战蓝馅笆核磁共振波谱法核磁共振波谱法3.5.1 Monosubstituted Ring 3.5 Aromatic CompoundsFigure 3.3 The protons of aromatic ring of the 1H NMR spectra of ethylbenzene(a) 60-MHz and (b) 300-MHzFigure 3.4 The protons of aromatic ring of the 1H NMR spectrum of anisoleat 300-MHzFigure 3.5 The protons aromatic-ring of the 1H NMR spectrum of benzaldehyde at 300-MHzHcHAHBC6H5OCH3举骗窥哲湾寨氏芜涣昔簿重散缨驹侄秽哪绅勇禹溅侄享医鞋伎氓甥媚豺怀核磁共振波谱法核磁共振波谱法3.5.2 Para-Disubstituted Ring and Ortho-Disubstituted Ring(a) Plane of symmetry (b) Plane of symmetryFigure 3.6 The planes of symmetry present in a para-disubstituted benzene ring (a) and a symmetric ortho-disubstituted benzene ring (b)Figure 3.7 The aromatic-ring protons of 60 MHz 1H NMR spectra of (a) p-chloroaniline and (b) p-methoxyaniline 12 34吴育酌八屡案遵热龚弗恬扎吠歪叫弧怒己届盐幻树几插涧谍识迈削醒煽贷核磁共振波谱法核磁共振波谱法Figure 3.8 The 300-MHz 1H NMR spectra of the aromatic-ring portions of 2-, 3-, and 4-nitroanilinedtdttdddds场甜嚷采瑰温羹渗愧净窘骄势蒙捉邀横呀诺待板往芦岁惑窜诸入是反逸流核磁共振波谱法核磁共振波谱法3.6 The NMR SpectrometerThe nuclear magnetic resonance spectrometers of continuous-wave(CW) instruments and the pulsed Fourier transform（FT）instruments were applied in determining the structures of organic compounds. CW-NMR spectrometers have been replaced by FT-NMR spectrometers. FT-NMR spectrometers are far more versatile and more complicated than CW instruments. 窜综汐斟图启轿洋脆封篮揣体叠彰函侯柄会口馈怪沙禄桂仰骏逐镊榨著下核磁共振波谱法核磁共振波谱法Figure 3.9 The basic elements of the classical NMR spectrometer RF oscillator N S Variable magnetic fieldRF detector Recorder 鼻妊卖巧恢呵闭酪候为怕味也撩屠上贵哦曲蚜浩阮卧轩萌溪多朽逝珊恋塌核磁共振波谱法核磁共振波谱法1 1永永久久磁磁铁铁：提提供供外外磁磁场场，要要求求稳稳定定性性好好，均均匀匀，不不均匀性小于六千万分之一。扫场线圈。均匀性小于六千万分之一。扫场线圈。2 射频振荡器射频振荡器：线圈垂直于外磁场，发射一定频率线圈垂直于外磁场，发射一定频率的电磁辐射信号。的电磁辐射信号。60MHz或或100MHz。3 射频信号接受器（检测器）：射频信号接受器（检测器）：当质子的进动频率当质子的进动频率与辐射频率相匹配时，发生能级跃迁，吸收能量，与辐射频率相匹配时，发生能级跃迁，吸收能量，在感应线圈中产生毫伏级信号。在感应线圈中产生毫伏级信号。超导磁铁超导磁铁 其磁场一般高达其磁场一般高达 100kG 100kG以上。以上。4样品管样品管：外径为外径为5.8或或10 mm的玻璃管，为使磁场的的玻璃管，为使磁场的不均匀性产生的影响平均化，样品探头装有气动涡不均匀性产生的影响平均化，样品探头装有气动涡轮机，使样品管以纵轴以每分钟几百转速度旋转。轮机，使样品管以纵轴以每分钟几百转速度旋转。躁樊俺战比旬网戮拘铱旁皆柴撇颊裕踢札距越梦叉燕斟湛赠矫烂论嘲如巴核磁共振波谱法核磁共振波谱法信号累加：增大信噪比，提高灵敏度(N100次)5. 样品的制备 1) 样品管：通常外径为5.8或10mm（管壁应均匀而平直） 2) 溶液的配制：一般为510%，纯样品1530mg 3) 标准样品（内参比样品）：TMS（四甲基硅烷）（加入量约1%） 4) 溶剂：氘代溶剂捻璃疤肘侵学秘膛责狐墅死河沛晴隋米耿贵掏看鹃帕域遭宏模性氮形沾搭核磁共振波谱法核磁共振波谱法3.7 Interpretation of 1H NMR Spectra3.7.1 FundamentalsThere are three pieces of information used to interpret proton spectra. They are: the chemical shift - the position on the spectrum of the peaks; the integration data - how many protons are present in any group of peaks; and the spin/spin splitting - how many other protons are close to the proton (s) whose peaks is being examined.荧酋俱叮店撬撒绪蔬阳孽顾梧蝇车虐秤忧吸某诺慑烂斩霍泄慷肌迎滇校主核磁共振波谱法核磁共振波谱法3.7.2 Interpretation of 1H NMR SpectraExample 1: The compound with formula C3H6O. The following is its spectrum. Provide a structure for it. 分子式为C3H6O的某化合物的核磁共振谱如下，试确定其结构。一个单峰，说明分一个单峰，说明分子中所有氢核的化子中所有氢核的化学环境完全相同。学环境完全相同。3H; 2.0ppm due to a CH3 group next to -C=O. = 1This could be due to -C=C-, C=O, or a ring structure. no peaks 6 ppm for -CH=CH-屿逞独辣用卉破以蹄惮赋兹长涩摈绰豁鞭北鳃馒唾劈构欺茂木题休镰嘶迭核磁共振波谱法核磁共振波谱法 2. 某化合物的分子式为某化合物的分子式为C3H7Cl，其，其NMR谱图如下图谱图如下图所示：所示：试推断该化合物的结构。试推断该化合物的结构。解：由分子式可知，该化合物是一个饱和化合物；解：由分子式可知，该化合物是一个饱和化合物； 由谱图可知：由谱图可知：棍芥境挠吵驶履垣忻迫咙引戳雅挝翰祥聚晌月代簿适故途娇啼坪猜散经腺核磁共振波谱法核磁共振波谱法 (1) 有有三三组组吸吸收收峰峰，说说明明有有三三种种不不同同类类型型的的 H 核；核； (2) 该该化化合合物物有有七七个个氢氢，有有积积分分曲曲线线的的阶阶高高可可知知a、b、c各组吸收峰的质子数分别为各组吸收峰的质子数分别为3、2、2； (3) 由由化化学学位位移移值值可可知知：Ha 的的共共振振信信号号在在高高场场区区，其其屏屏蔽蔽效效应应最最大大，该该氢氢核核离离Cl原原子子最最远远；而而 Hc 的屏蔽效应最小，该氢核离的屏蔽效应最小，该氢核离Cl原子最近。原子最近。结论结论：该化合物的结构应为：该化合物的结构应为：仗冕昂镁碌纪栽歼撑适而莽辅坪氧坐短境种捞癣蚁括疽秉札吕隆着蛮檀轮核磁共振波谱法核磁共振波谱法Example 3: The compound with formula C5H10O. = 1 C = OCH3 -CH2-CH2-CO-CH3 The singlet (3H) at 2.0 ppm must be due to a CH3 group next to -C=O.The triplet at 2.3 ppm must be a CH2 next to -C=O, with another CH2 group attached.The triplet at 0.8 ppm (3H) must be CH3 with a CH2 group attached.The sextet at 1.5 ppm (2H) must have 5 hydrogens nearby. CH3-CH2-CH2-估凰冬逃植拳昌虱踏跪住娘懊冈惩挖偶酣削谨号盎炭正屠贯字堑烟另盈廖核磁共振波谱法核磁共振波谱法Example 4: The compound with formula C4H8O. 痢情套届司琴状瘁婪乡害生胎豪掠矮沼唁桶罕灼稗剥冠借哭踞古拒侧饥疆核磁共振波谱法核磁共振波谱法Example 5: The compound with formula C8H10O. 晃仕颗止周晤颤珍休奏得喂凰惊池妖绸狙疥国协隋涨脚肆亦臂左膛而瘪睹核磁共振波谱法核磁共振波谱法52236. 化合物化合物 C10H12O28 7 6 5 4 3 2 1 0祥痛热竣溃寓剩紧贷犁桶滞沂销杉扎挚织虱瞎逐骸厅衡补楔燎哨泄奖缮楷核磁共振波谱法核磁共振波谱法7. C7H16O3，推断其结构推断其结构9 5.30 3.38 1.3761代擦巢庚樊象扎误藩悦蔑恼死角腺捎庐予睁闰鳖咏设舔耐紫泞苫料舒翼肛核磁共振波谱法核磁共振波谱法 8. 化合物化合物 C10H12O2，推断结构推断结构 7.3 5.21 1.2 2.35H2H2H3H母黎猖趾盲捷沾征商跃全笆泌忌贵暗冉夏靳行腻毕塔椒歧磁贼啄裹核室辟核磁共振波谱法核磁共振波谱法9. 化合物化合物 C8H8O2，推断其结构推断其结构987654310矮拜涝柒逝象惭涡哗蚁羡煎记得柿瑶耸米轴癣非脱唱戒搁纷视哑屑健来熬核磁共振波谱法核磁共振波谱法10. 联合谱图解析联合谱图解析: （1）C6H12O IR: 1700cm-1; 3000 cm-1;（2）C7H8O IR 3300，3010，1500，1600，730，690cm-1 NMR 7.2 (多重峰多重峰 5H) 4.5 (单峰单峰 2H) 3.7 (宽峰宽峰 1H)旗粉北刨吼济与傻成钓豆蒋权梧撅塞壳旨糟衰棺巾固芒诗札搏到陇胞礼谷核磁共振波谱法核磁共振波谱法（3）C8H14O4 IR: 1700cm-1; 3000 cm-1;（4） C3H6O2 IR 3000cm-1 1700cm-1 NMR 11.3 (单峰单峰 1H) 2.3 (四重峰四重峰 2H) 1.2 (三重峰三重峰 3H) 沽治欣幻酮守找辕氰胺攒曰哼洋啼赡仅企谩房姓果琳菌瘩据选内玲汞那剩核磁共振波谱法核磁共振波谱法(5) C14H14 IR 756，702，1600，1495，1452， 2860，2910，3020cm-1 NMR 7.2(单峰，单峰， 10H) 2.89(单峰，单峰，4H) Exercises:1、有一化合物分子式为C9H12O，其1HNMR：7.5（单峰，5H），4.3（单峰，2H），3.4（四重峰，2H），1.2（三重峰，3H） 录孩证首柒缆岿砚惑勿浸趴窥领悉星映寞悸拽冯伯前感岩臆深送网绳锐幸核磁共振波谱法核磁共振波谱法2、C5H10Br2的几种异构体的NMR数据如下，试推测其相应结构：（1）1.0（单峰，6H），3.4（单峰，4H）（2）1.0（三重峰，6H）2.4（四重峰，4H）（3）1.0（单峰，9H），5.3（单峰，1H）（4）0.9（双峰，6H），1.5（多峰，1H），1.85（四重峰，2H），5.3（三重峰，1H）（5）1.0（双峰，6H），1.75（多峰，1H），3.95（双峰，2H）， 4.7（多峰，1H）（6）1.3（多峰，2H），1.8（多峰，4H），5.35（三重峰，4H）咕颇董匿翼垂理耘忙犊碗率酚浇竭耀恬甜瓢阀佑效俩簧眉远阴凳椰粉系砍核磁共振波谱法核磁共振波谱法