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
[9]核磁共振波谱图(氢谱)中，不能直接提供的化合物结构信息是（）。
A. 不同质子种类数
B. 同类质子数
C. 化合物中双键的个数与位置
D. 相邻碳原子上质子的个数
[10]在核磁共振波谱中，当质子核外电子云密度增加时（）。
A. 屏蔽效应增强，化学位移值大，峰在高场出现
B. 屏蔽效应减弱，化学位移值大，峰在高场出现
C. 屏蔽效应增强，化学位移值小，峰在高场出现
D. 屏蔽效应增强，化学位移值大，峰在低场出现
[11]下列原子核没有自旋角动量的是那一种？（）。
A. 14N7B．28Si14 C. 31P15D．33S16
[12]核磁共振波谱在广义上说也是一种吸收光谱法，但他与紫外-可见及红外吸收光谱法的关键差异之
一是（）。
A. 吸收电磁辐射的频率区域不同
B. 检测信号的方式不同
C. 记录谱图的方式不同
D. 样品必须在强磁场中测定
[13]在核磁共振波谱中，如果一组1H受到核外电子云的屏蔽效应较小，则它的共振吸收将在出现下列
的那种位置？（）
A. 扫场下的高场和扫场频下的高频，较小的化学位移值
B. 扫场下的高场和扫场频下的低频，较小的化学位移值
C. 扫场下的高场和扫场频下的高频，较大的化学位移值
D. 扫场下的高场和扫场频下的低频，较大的化学位移值
[14]乙烯的质子化学位移值比乙炔的质子化学位移值大还是小？其原因是（）。
A. 大，因为磁的各向异性效应，使乙烯质子处在屏蔽区，乙炔质子处在去屏蔽区
B. 大，因为磁的各向异性效应，使乙烯质子处在去屏蔽区，乙炔质子处在屏蔽区
C. 小，因为磁的各向异性效应，使乙烯质子处在去屏蔽区，乙炔质子处在屏蔽区
D. 小，因为磁的各向异性效应，使乙烯质子处在屏蔽区，乙炔质子处在去屏蔽区
[15]化合物(CH3)2CHCH2CH(CH3)2，在1H NMR谱图上，有几组峰？从高场到低场各族峰的面积比为
多少？（）。
A. 五组峰(6:1:2:1:6)
B. 三组峰(2:6:2)
C. 三组峰(6:1:1)
D. 四组峰(6:6:2:2)
[16]2-丙醇CH3CH(OH)CH3的1H NMR谱，若醇质子存在的快速化学交换，当仪器的分辨率足够时，则
下列哪一种语言是正确的？（）。
A. 甲基质子是单峰，次甲基质子是七重峰，醇质子是单峰
B. 甲基质子是二重峰，次甲基质子是七重峰，醇质子是单峰
C. 甲基质子是四重峰，次甲基质子是十四重峰，醇质子是单峰
D. 甲基质子是四重峰，次甲基质子是十四重峰，醇质子是二重峰
[17]下列四种核，能够用于核磁共振实验的有（）。
A. 19F9
B. 12C6
C. 16O8
D. 32S16
[18]下列化合物中质子化学位移最大的是（）。
A. CH 4
B. CH 3F
C. CH 3Cl
D. CH 3Br
[19] 化合物在1H NMR 中产生的信号的数目为（ ）。
A. 3
B. 4
C. 5
D. 6
[20] 化合物在1H NMR 中各信号面积之比（ ）。
A. 3:4:1:3:3
B. 3:4:1:6
C. 9:4:1
D. 3:4:7
[21] 化合物CH 3CH 2CH 3的1H NMR 中CH 2的质子信号受CH 3耦合裂分为（ ）。
A. 四重峰
B. 五重峰
C. 六重峰
D. 七重峰
[22] 自旋量子数I=0的原子核是（ ）。
A. 19F 9
B. 12C 6
C. 1H 1
D. 15N 7
[23] 当外磁场强度B 0逐渐增大时，质子由低能级跃迁至高能级所需的能量（ ）。
A ．不发生变化 B. 逐渐变小 C. 逐渐变大 D. 可能不变或变小
[24] 下列原子核发生核磁共振时，如果外磁场强度相同，那种核需要最大照射频率？（ ）。
A. 19F 9
B. 12C 6
C. 1H 1
D. 15N 7
[25] 化合物CH 2F 2质子信号的裂分峰数及强度比分别为（ ）。
A. 1(1)
B. 2(1:1)
C. 3(1:2:1)
D. 4(1:3:3:1)
[26] 下列哪一个参数可以确定分子中基团的链接关系？（ ）
A. 化学位移
B. 裂分峰数及耦合常数
C. 积分曲线
D. 谱峰强度
[27] 取决于原子核外电子屏蔽效应大小的参数是（ ）。
A. 化学位移
B. 耦合常数
C. 积分曲线
D. 谱峰强度
三、简答题
[1] 试述产生核磁共振的条件是什么？
[2] 核磁共振波谱基本原理是什么？主要获得什么信息？
[3] 什么是化学位移？它是如何产生的？影响化学位移的因素有哪些？
[4] 简述自旋-自旋裂分的原理。
[5] 何为一级图谱？一级图谱的自旋耦合分裂有那些规律？
[6] 什么是化学等同和磁等同？试举例说明。
[7] 脉冲傅里叶变换核磁共振波谱仪在原理上与，连续波核磁波谱仪有什么不同？它有哪些优点？
[8] 一个化合物估计不是二苯醚就是二苯甲烷，试问能否利用1H NMR 谱来鉴别这两个化合物，并说
明原因。
[9] 在1H NMR 谱中，下列化合物中的OH 氢核的化学位移为11，对于酚羟基来说这个化学位移比预
计的结果在低场一些，试解释原因。 OH C O
H
四、结构推导题
[1]化合物(A)的分子式为C10H12O, IR表明在1710 cm-1处有强吸收峰, 1H NMR表明: δ 1.1 ppm (t, 3H);
2.2 ppm (q, 2H);
3.5 ppm (s, 2H); 7.7 ppm (m, 5H)；写出(A)的构造式。(华南理工大学2007年攻读硕
士学位研究生入学考试有机化学试题)
[2]给出化合物A、B、C的结构和反应过程并对各个谱学数据的归属给以说明：A的分子式C10H16，经
酸性KMnO4加热氧化后所得产物B再与重氮甲烷反应得C。C的光谱数据为1H NMR δ 3.68 (6H, s),
1.90 (4H, q, J=7Hz), 0.77 (6H, t, J=7Hz); δ13C NMR：8.1(q), 24.8(t), 51.7(q), 58.3(s), 171.7(s); IR:
1730cm-1。(华东理工大学2004年硕士生入学有机化学试题)
[3]分子式为C4H8O2的化合物, 在CDCl3中测得1H NMR谱为：δ 1.35 (d, 3H), 2.15 (s, 3H), 3.75 (s, 1H),
4.25 (q, 1H)加入D2O后, 3.75处的峰消失, 此化合物的IR在1720 cm-1处有强吸收峰。推导此化合物
的结构, 并标明各峰的归属, 说明为什么在加入D2O后, 3.75处的峰消失。(2006年中国农业大学博士生入学考试有机化学试题)
[4]某化合物A(C9H10O)不能发生碘仿反应, 其红外光谱在1690cm-1处有强吸收, A核的核磁共振吸收
峰如下：δ 1.2 (3H, t), 3.0 (2H, q), 7.7 (5H, m)。另一化合物B是A的同分异构体, 能发生碘仿反应, 其IR在1705cm-1处有强吸收, 而1H NMR为δ 2.0 (3H, s), 3.5 (2H, s), 7.7 (5H, m)。写出A、B的结构式, 并指出各类质子的化学位移及IR吸收峰的归属。(中国科学院研究生院2007年硕士入学考试有机化学试题)
[5]按下列反应和数据推测A的结构, 并将红外图谱中的吸收峰和核磁共振图谱中各种氢的化学位移
进行归属：A元素分析：C 90.9%, H 9.1%; IR (cm-1)：3030, 2910, 1600, 1450, 1380, 740, 690; 1H NMR (ppm)：δ 0.68(4H, m), 1.22(3H, s), 7.08(5H, m)。(中国科学院研究生院2008年硕士入学考试有机化学试题)
[6]某化合物A的化学式为C6H12O3, 其IR的特征吸收峰(cm-1)为: 2830(s), 1075(s), 1125(s), 1720(s);其1H
NMR的δ为2.1(3H, s), 3.3(6H, s), 3.65(2H, d), 4.7(1H, t); 其质谱的主要m/z数值为132, 117, 101, 75, 43, 试推测化合物的结构式, 并给出质谱碎片的裂解途径。(中国科学院研究生院2008年硕士入学考试有机化学试题)
[7]化合物A (C6H8O)的1H NMR中可以看到一个甲基的单峰, 用Pd/C催化氢化，A吸收1mol氢气得到B
(C6H10O), B的IR在1745cm-1有强的吸收。B与NaOD/D2O反应生成C6H7D3O。B与过氧乙酸反应得到C (C6H10O2), C的1H NMR出现一个甲基的双峰。写出化合物A、B和C的结构式。(中国科学院研究生院2009年硕士入学考试有机化学试题)
[8]一个中性化合物, 分子式为C7H13O2Br, 不能形成肟及苯腙衍生物, 其IR在2850~2950cm-1有吸收,
但3000cm-1以上没有吸收; 另一强吸收峰为1740 cm-1, 1H NMR吸收为δ 1.0 (3H, t), 1.3(6H, d),
2.1(2H, m), 4.2(1H, t), 4.0 (4H, m)。推断该化合物的结构, 并指定谱图中各个峰的归属。(中国科学
院研究生院2009年硕士入学考试有机化学试题)
[9]某无色有机液体化合物, 具有类似茉莉清甜的香气, 在新鲜草莓中微量存在，在一些口香糖中也有
使用。MS分析得到分子离子峰m/z为164, 基峰m/z为91; 元素分析结果如下：C (73.15%), H (7.37%), O (19.48%); 其IR谱中在~3080 cm-1有中等强度的吸收, 在~1740cm-1及~1230cm-1有强的吸收; 1H NMR的数据如下：δ ~7.20 (5H, m), 5.34 (2H, s), 2.29 (2H, q, J=7.1 Hz), 1.14 (3H, t, J=7.1 Hz), 该化合物水解产物与FeCl3水溶液不显色。请根据上述有关数据推导该有机物的结构, 并对IR的主要吸收峰及1HNMR的化学位移进行归属。(复旦大学2004年硕士生入学有机化学试题)
核磁共振氢谱专项练习及答案 (一)判断题(正确的在括号内填“√”号；错误的在括号内填“×”号。) 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邻近氢核的个数。( ) 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邻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，所以活泼氢的化学位移在一定范围内变化。( ) 13．不同的原子核产生共振条件不同，发生共振所必需的磁场强度(B0)和射频频率(v)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，δ值就越小。( ) 答案 (一)判断题 1．√ 2．×3．×4．×5．√ 6．×7．√ 8．×9．√l0．√11．√ l2．√ l3．√ l4．×l5．× (二)选择题(单项选择) 1．氢谱主要通过信号的特征提供分子结构的信息，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”的表述中，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两种。 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．下列化合物中的质子，化学位移最小的是( )。 A．CH3Br； B．CH4；C．CH3I；D．CH3F。 5．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。 6．CH3CH2COOH在核磁共振波谱图上有几组峰?最低场信号有几个氢?( ) A．3(1H)；B．6(1H)；C．3(3H)；D．6(2H)。 7．下面化合物中在核磁共振谱中出现单峰的是( 九 A．CH3CH2C1；B．CH3CH20H；C．CH3CH3；D．CH3CH(CH3)2。 8．下列4种化合物中，哪个标有*号的质子有最大的化学位移?( )
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（ D ） 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( D ) A 2H 19F 13C B 1H、2H、13 C C 13C、19F、31P D 19F 31P 12C 3、下列有机物分子在核磁共振氢谱中只给出一种信号的是（ D ） A HCHO B CH3OH C HCOOH D CH3COOCH3 4. 不影响化学位移的因素是（ A ） 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？（ B ） A 1 B ２ C ４ D 0 6．下面四个化合物中在核磁共振谱中出现单峰的是（ C ） A CH3CH2Cl B CH3CH2OH C CH3CH3 D CH3CH(CH3)2 7．下面四个化合物质子的化学位移最小的者是（ A ） A CH3F B CH4 C CH3Cl D CH3Br 8. 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120 Hz，其化学位移值δ为（ D ） A 120 B 1.20 C 0.20 D 2.0 9. 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( C )。 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 10. HF的质子共振谱中可看到（ A ） A 质子的双峰 B 质子的单峰 C 质子的三峰 D 质子和19F的两个双峰 11. 一化合物分子式为 C5H8，在它的氢谱中仅有一个单峰，它的结构可能是（ D ） A B C D
核磁共振氢谱解析图谱的步骤 核磁共振氢谱 核磁共振技术发展较早，20世纪70年代以前，主要是核磁共振氢谱的研究和应用。70年代以后，随着傅里叶变换波谱仪的诞生，13C—NMR的研究迅速开展。由于1H—NMR的灵敏度高，而且积累的研究资料丰富，因此在结构解析方面1H—NMR的重要性仍强于13C—NMR。 解析图谱的步骤 1.先观察图谱是否符合要求;①四甲基硅烷的信号是否正常;②杂音大不大;③基线是否平;④积分曲线中没有吸收信号的地方是否平整。如果有问题，解析时要引起注意，最好重新测试图谱。 2.区分杂质峰、溶剂峰、旋转边峰(spinning side bands)、13C卫星峰(13C satellite peaks) (1)杂质峰：杂质含量相对样品比例很小，因此杂质峰的峰面积很小，且杂质峰与样品峰之间没有简单整数比的关系，容易区别。 (2)溶剂峰：氘代试剂不可能达到100%的同位素纯度(大部分试剂的氘代率为99-99.8%)，因此谱图中往往呈现相应的溶剂峰，如CDCL3中的溶剂峰的δ值约为7.27 ppm处。 (3)旋转边峰:在测试样品时，样品管在1H-NMR仪中快速旋转，当仪器调节未达到良好工作状态时，会出现旋转边带，即以强谱线为中心，呈现出一对对称的弱峰，称为旋转边峰。 (4)13C卫星峰：13C具有磁距，可以与1H偶合产生裂分，称之为13C卫星峰，但由13C的天然丰度只为1.1%，只有氢的强峰才能观察到，一般不会对氢的谱图造成干扰。 3.根据积分曲线，观察各信号的相对高度，计算样品化合物分子式中的氢原子数目。可利用可靠的甲基信号或孤立的次甲基信号为标准计算各信号峰的质子数目。 4.先解析图中CH3O、CH3N、、CH3C=O、CH3C=C、CH3-C等孤立的甲基质子信号，然后再解析偶合的甲基质子信号。 5.解析羧基、醛基、分子内氢键等低磁场的质子信号。 6.解析芳香核上的质子信号。 7.比较滴加重水前后测定的图谱，观察有无信号峰消失的现象，了解分子结
核磁共振氢谱练习题 1.分子式为C2H6O的两种有机化合物的1H核磁共振谱，你能分辨出哪一幅是乙醇的核磁共振氢谱图吗? 2. 下图是某有机物的核磁共振谱图，则该有机物可能是( ) A. CH3CH2OH B. CH3CH2CH2OH C. CH3—O—CH3 D. CH3CHO 3.下列有机物在核磁共振谱图上只给出一组峰的是( ) A、HCHO B、CH3OH C、HCOOH D、CH3COOCH3 4.下列有机物中有几种H原子以及个数之比？ CH3-CH-CH3 CH3 CH3 CH3-C-CH3 CH3 CH3-CH2-OH CH3-CH2-CH-CH3 3 5.下列各物质中各有几种不同环境的氢（）
6.分子式为C3H6O2的二元混合物，分离后,在核磁共振氢谱上观察到氢原子给出的峰有两种情况。第一种情况峰给出的强度为1︰1；第二种情况峰给出的强度为3︰2︰1。由此推断混合物的组成可能是（写结构简式）。 3∶3 _____________ 3∶2∶1 _______________ ________________ __________________ 1：2:2:1 _________________ 7.某仅碳、氢、氧三种元素组成的有机化合物，经测定其相对分子质量为46。取该有机化合物样品 4.6g ，在纯氧中完全燃烧，将产物先后通过浓硫酸和碱石灰，两者分别增重8.8g和 5.4g。 （1）试求该有机化合物的分子式。 （2）若该有机化合物的核磁共振谱图只有一种峰，请写出该有机化合物的结构简式。 8.一个有机物的分子量为70,红外光谱表征到碳碳双键和C＝O的存在，核磁共振氢谱列如下图： ①写出该有机物的分子式 ②写出该有机物的可能的结构简式： 9.下列化合物中，核磁共振氢谱只出现两组峰且峰面积之比为3∶2的是(双选)()
2.3 核磁共振氢谱解析方法 1、核磁共振氢谱谱图的解析方法 a.检查整个氢谱谱图的外形、信号对称性、分辨率、噪声、被 测样品的信号等。 b.应注意所使用溶剂的信号、旋转边带、C卫星峰、杂质峰等。 c.确定TMS的位置，若有偏移应对全部信号进行校正。 d.根据分子式计算不饱和度u。 e.从积分曲线计算质子数。 f.解析单峰。对照附图I 是否有－CH3-O- 、CHCOC3NH=、 CH3C、RCOC2CHl 、RO-CH2-Cl 等基团。 g.确定有无芳香族化合物。如果在 6.5-8.5 范围内有信号，则 表示有芳香族质子存在。如出现AA'BB'的谱形说明有芳香邻位 或对位二取代。 h.解析多重峰。按照一级谱的规律，根据各峰之间的相系关 系，确定有何种基团。如果峰的强度太小，可把局部峰进行放大测试，增大各峰的强度。 i.把图谱中所有吸收峰的化学位移值与附图I 相对照，确定是 何官能团，并预测质子的化学环境。 j.用重水交换确定有无活泼氢。 k.连接各基团，推出结构式，并用此结构式对照该谱图是否合 理。再对照已知化合物的标准谱图。
2、核磁共振氢谱谱图解析举例 例1:已知某化合物分子式为C3HNO。测定氢谱谱图如下所示, 推定其结构。 图3七0未知化合物C3H7NO3的图谱解析计算不饱和度u=1,可能存在双键，1.50和1.59ppm 有小峰，峰高不大于1个质子，故为杂质峰。经图谱可见有三种质 子，总积分值扣除杂质峰按7个质子分配。从低场向高场各峰群 的积分强度为2: 2：3，可能有一CH—、一CH—、一CH —基 团。各裂分峰的裂距（J），低场三重峰为7Hz,高场三重峰为 8Hz,所以这两个三峰没有偶合关系，但它们与中间六重峰有相互 作用。这六重峰的质子为2个，所以使两边信号各裂
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
思考题： 1核磁共振产生的条件是什么？ 2弛豫过程有哪些，各有什么特点？ 3什么是电子屏蔽效应，化学位移？ 4什么是化学等价，磁等价？ 5氢谱的偶合有哪几种？ 6为什么要用13C核磁共振研究有机分子结构？ 7碳谱的偶合有哪几种？ 8电子屏蔽效应是如何产生的？对化学位移是如何影响的？ 9叙述简化1H NMR谱的实验方法； 10在NMR测试中TMS为什么是最理想的标准样品？ 11简述13C NMR.谱的特点 12在CH3-CH2-COOH的氢核磁共振谱图中可观察到其中有四重峰及三重峰各一组．(1)说明这些峰的产生原因；(2)哪一组峰处于较低场?为什么？ 13.影响1H－NMR和13CNMR化学位移的因素有哪些？ 14碳谱的去偶化方法有哪些？ 习题 选择题 1. 核磁共振氢谱能给出的信息是：（） A 质子类型 B 氢分布 C 氢核间的关系 D (1)、(2)和(3) 2. 对于I=1/2 的原子核，在外加磁场中，存在的特定能级数是（） A 1 B 2 C 3 D 4 4 下列化合物的1HNMR谱中具有较大化学位移的化合物是（） 5 下列化合物的1HNMR谱中，出现二重峰的化合物为（） A、溴乙烷 B、乙苯 C、异丁烷 D 乙烯 6 下列化合物的1HNMR谱中具有较大化学位移的化合物是（） A、苯甲醛 B、乙苯 C、异丁烷 D 乙酸 7 CH3CH（OH）COCH3在通常情况下核磁共振谱图中将出现几组吸收峰（） A 3 B 4 C 5 D 6 8下列化合物的13C NMR谱中具有较大化学位移的化合物是（） A 乙烷 B 甲苯 C 苯乙烯 D 丙酮 9 在苯的二取代物13C NMR简化谱图中获得苯的有效取代信息中应该出现几个单峰（） A 1 B 2 C 4 D 6 10 某化合物的1HNMR谱为（δ）：0.9（3H；d），1.1（6H；s），2.0~2.2（8H；m），2.3（2H；s），6.5（1H；s）。对应下列哪一个结构（）
2.3核磁共振氢谱解析方法 1、核磁共振氢谱谱图的解析方法 a.检查整个氢谱谱图的外形、信号对称性、分辨率、噪声、被测样品的信 号等。 b.应注意所使用溶剂的信号、旋转边带、C卫星峰、杂质峰等。 c.确定TMS的位置，若有偏移应对全部信号进行校正。 d.根据分子式计算不饱和度u。 e.从积分曲线计算质子数。 f.解析单峰。对照附图I是否有－CH 3-O-、CHCOCH 3 N=、CH 3 C、RCOCH 2 Cl、 RO-CH 2 -Cl等基团。 g.确定有无芳香族化合物。如果在6.5-8.5范围内有信号，则表示有芳香 族质子存在。如出现AA`BB`的谱形说明有芳香邻位或对位二取代。 h.解析多重峰。按照一级谱的规律，根据各峰之间的相系关系，确定有何 种基团。如果峰的强度太小，可把局部峰进行放大测试，增大各峰的强度。 i.把图谱中所有吸收峰的化学位移值与附图I相对照，确定是何官能团， 并预测质子的化学环境。 j.用重水交换确定有无活泼氢。 k.连接各基团，推出结构式，并用此结构式对照该谱图是否合理。再对照已知化合物的标准谱图。 2、核磁共振氢谱谱图解析举例 例1：已知某化合物分子式为C 3H 7 NO 2 。测定氢谱谱图如下所示，推定其结 构。
解析计算不饱和度u=1,可能存在双键，1.50和1.59ppm有小峰，峰高不大于1个质子，故为杂质峰。经图谱可见有三种质子，总积分值扣除杂质峰按7个质子分配。从低场向高场各峰群的积分强度为2：2：3， 可能有－CH 2－、－CH 2 －、－CH 3 －基团。各裂分峰的裂距（J），低场三 重峰为7Hz，高场三重峰为8Hz，所以这两个三峰没有偶合关系，但它们与中间六重峰有相互作用。这六重峰的质子为2个，所以使两边信号各裂 分为三重峰。则该化合物具有CH 3－CH 2 －CH 2 －结构单元。参考所给定的分 子式应为CH 3－CH 2 －CH 2 －NO 2 ，即1－硝基丙烷。 例2：已知某化合物分子式为C 7H 16 O 3 ，其氢谱谱图如下图所示，试求其结 构。
核磁一般氢谱和碳谱的解析步骤 分析氢谱有如下的步骤。 (1) 区分出杂质峰、溶剂峰、旋转边带。 杂质含量较低，其峰面积较样品峰小很多，样品和杂质峰面积之间也无简单的整数比关系。据此可将杂质峰区别出来。 氘代试剂不可能100％氘代，其微量氢会有相应的峰，如CDCl3中的微量CHCl3在约7.27ppm处出峰。边带峰的区别请阅6.2.1。 (2) 计算不饱和度。 不饱和度即环加双键数。当不饱和度大于等于4时，应考虑到该化合物可能存在一个苯环（或吡啶环）。 (3) 确定谱图中各峰组所对应的氢原子数目，对氢原子进行分配。 根据积分曲线，找出各峰组之间氢原子数的简单整数比，再根据分子式中氢的数目，对各峰组的氢原子数进行分配。 (4) 对每个峰的δ、J都进行分析。 根据每个峰组氢原子数目及δ值，可对该基团进行推断，并估计其相邻基团。 对每个峰组的峰形应仔细地分析。分析时最关键之处为寻找峰组中的等间距。每一种间距相应于一个耦合关系。一般情况下，某一峰组内的间距会在另一峰组中反映出来。
通过此途径可找出邻碳氢原子的数目。 当从裂分间距计算J值时，应注意谱图是多少兆周的仪器作出的，有了仪器的工作频率才能从化学位移之差Δδ(ppm)算出Δν(Hz)。当谱图显示烷基链3J耦合裂分时，其间距（相应6－7Hz）也可以作为计算其它裂分间距所对应的赫兹数的基准。 (5) 根据对各峰组化学位移和耦合常数的分析，推出若干结构单元，最后组合为几种可能的结构式。每一可能的结构式不能和谱图有大的矛盾。 (6) 对推出的结构进行指认。 每个官能团均应在谱图上找到相应的峰组，峰组的δ值及耦合裂分（峰形和J值大小）都应该和结构式相符。如存在较大矛盾，则说明所设结构式是不合理的，应予以去除。通过指认校核所有可能的结构式，进而找出最合理的结构式。必须强调：指认是推结构的一个必不可少的环节。 如果未知物的结构稍复杂，在推导其结构时就需应用碳谱。在一般情况下，解析碳谱和解析氢谱应结合进行。从碳谱本身来说，有一套解析步骤和方法。 核磁共振碳谱的解析和氢谱有一定的差异。在碳谱中最重要的信息是化学位移δ。常规碳谱主要提供δ的信息。从常规碳谱中只能粗略的估计各类碳原子的数目。如果要得出准确的定量关系，作图时需用很短的脉冲，长的脉冲周期，并采用特定的分时去耦方式。用偏共振去耦，可以确定碳原子的级数，但化合物中碳原子数较多时，采用此法的结果不完全清楚，
专题13-红外光谱、质谱、核磁共振氢谱图表 题(典题特训)-2019届高考化学图表题专项突破(解析版) -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN
专题13 红外光谱、质谱、核磁共振氢谱图表题 【高考真题训练】 1．（2016年全国普通高等学校招生统一考试理科综合能力测试化学（海南卷)）下列化合物在核磁共振氢谱中能出现两组峰，且其峰面积之比为2?1的有 A．乙酸甲酯 B．对苯二酚 C．2-甲基丙烷 D．对苯二甲酸 【解析】A．乙酸甲酯结构简式为CH3COOCH3，两个甲基所处化学环境不同，故分子中有2种H原子，原子数目之比为3：3，故A错误；B．对苯二酚()中含有2种氢原子，核磁共振氢谱能出现两组峰，且其峰面积之比为2：1，故B正确；C．2-甲基丙烷的结构简式为CH3CH(CH3)CH3，中含有2种氢原子，核磁共振氢谱能出现两组峰，且其峰面积之比为9：1，故C错误；D．对苯二甲酸()中含有2种氢原子，核磁共振氢谱能出现两组峰，且其峰面积之比为2：1，故D正确；故选：BD。 2．（2014年全国普通高等学校招生统一考试理科综合能力测试化学（浙江卷)）某兴趣小组以苯和乙烯为主要原料，采用以下路线合成药物普鲁卡因： 已知： （1）对于普鲁卡因，下列说法正确的是________。 A．可与浓盐酸形成盐B．不与氢气发生加成反应 C．可发生水解反应D．能形成内盐 （2）写出化合物B的结构简式________。 （3）写出B→C反应所需的试剂________。
（4）写出C＋D→E的化学反应方程式________。 （5）写出同时符合下列条件的B的所有同分异构体的结构简式________。 ①分子中含有羧基 ②1H－NMR谱显示分子中含有苯环，且苯环上有两种不同化学环境的氢原子 （6）通常采用乙烯为原料制得环氧乙烷后与X反应合成D，请用化学反应方程式表示以乙烯为原料制备X的合成路线(无机试剂任选)。 【答案】（1）A、C （2） （3）酸性KMnO 4 溶液 （4）+HOCH 2CH 2 N(CH 2 CH 3 ) 2 +H 2 O （5）、、 （6）CH 2=CH 2 +HCl—→CH 3 CH 2 Cl，2CH 3 CH 2 Cl+NH 3 —→HN(CH 2 CH 3 ) 2 +2HCl 【解析】有和CH 2=CH 2 化合生成A：。根据普鲁卡因对位结构确定B是 ；再进一步氧化侧链，用酸性高锰酸钾溶液，得到C是 。 （5） B的同分异构体中：①分子中含有羧基，即-COOH；N原子只能与碳原子相连；②1H－NMR谱显示分子中含有苯环，且苯环上有两种不同化学环境的氢原子，说明两个侧链是对位结构。
核磁共振氢谱解析图 谱的步骤 -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1
核磁共振氢谱解析图谱的步骤 核磁共振氢谱 核磁共振技术发展较早，20世纪70年代以前，主要是核磁共振氢谱的研究和应用。70年代以后，随着傅里叶变换波谱仪的诞生，13C—NMR的研究迅速开展。由于1H—NMR的灵敏度高，而且积累的研究资料丰富，因此在结构解析方面1H—NMR的重要性仍强于13C—NMR。 解析图谱的步骤 1.先观察图谱是否符合要求;①四甲基硅烷的信号是否正常;②杂音大不大;③基线是否平;④积分曲线中没有吸收信号的地方是否平整。如果有问题，解析时要引起注意，最好重新测试图谱。 2.区分杂质峰、溶剂峰、旋转边峰(spinning side bands)、13C卫星峰(13C satellite peaks) (1)杂质峰：杂质含量相对样品比例很小，因此杂质峰的峰面积很小，且杂质峰与样品峰之间没有简单整数比的关系，容易区别。 (2)溶剂峰：氘代试剂不可能达到100%的同位素纯度(大部分试剂的氘代率为%)，因此谱图中往往呈现相应的溶剂峰，如CDCL3中的溶剂峰的δ值约为ppm处。 (3)旋转边峰:在测试样品时，样品管在1H-NMR仪中快速旋转，当仪器调节 未达到良好工作状态时，会出现旋转边带，即以强谱线为中心，呈现出一对对称的弱峰，称为旋转边峰。
(4)13C卫星峰：13C具有磁距，可以与1H偶合产生裂分，称之为13C卫星峰，但由13C的天然丰度只为%，只有氢的强峰才能观察到，一般不会对氢的谱图造成干扰。 3.根据积分曲线，观察各信号的相对高度，计算样品化合物分子式中的氢 原子数目。可利用可靠的甲基信号或孤立的次甲基信号为标准计算各信号峰的质子数目。 4.先解析图中CH3O、CH3N、、CH3C=O、CH3C=C、CH3-C等孤立的甲基质子信号，然后再解析偶合的甲基质子信号。 5.解析羧基、醛基、分子内氢键等低磁场的质子信号。 6.解析芳香核上的质子信号。 7.比较滴加重水前后测定的图谱，观察有无信号峰消失的现象，了解分子结构中所连活泼氢官能团。 8.根据图谱提供信号峰数目、化学位移和偶合常数，解析一级类型图谱。 9.解析高级类型图谱峰信号，如黄酮类化合物B环仅4，-位取代时，呈现 AA,BB,系统峰信号，二氢黄酮则呈现ABX系统峰信号。 10. 如果一维1H-NMR难以解析分子结构，可考虑测试二维核磁共振谱配合解析结构。 11. 组合可能的结构式，根据图谱的解析，组合几种可能的结构式。 12. 对推出的结构进行指认，即每个官能团上的氢在图谱中都应有相应的归属信号。
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？( ) CH (1)CH3C CH2 O CH O CH3 (2)CH (3)CH3CH O 2 (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 (1) C CH 3 H R H (2)H C CH 3H CH 3 (3)H C CH 3CH 3 CH 3 (4) H C H 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 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)
WOIRD格式 2.3核磁共振氢谱解析方法 1、核磁共振氢谱谱图的解析方法 a.检查整个氢谱谱图的外形、信号对称性、分辨率、噪声、被测样品的信 号等。 b.应注意所使用溶剂的信号、旋转边带、C卫星峰、杂质峰等。 c.确定TMS的位置，若有偏移应对全部信号进行校正。 d.根据分子式计算不饱和度u。 e.从积分曲线计算质子数。 f.解析单峰。对照附图I是否有－CH3-O-、CHCOC3N H=、CH3C、RCOC2H C l、 RO-CH2-Cl等基团。 g.确定有无芳香族化合物。如果在6.5-8.5范围内有信号，则表示有芳香 族质子存在。如出现AA`BB`的谱形说明有芳香邻位或对位二取代。 h.解析多重峰。按照一级谱的规律，根据各峰之间的相系关系，确定有何 种基团。如果峰的强度太小，可把局部峰进行放大测试，增大各峰的强度。 i.把图谱中所有吸收峰的化学位移值与附图I相对照，确定是何官能团， 并预测质子的化学环境。 j.用重水交换确定有无活泼氢。 k.连接各基团，推出结构式，并用此结构式对照该谱图是否合理。再对照 已知化合物的标准谱图。 2、核磁共振氢谱谱图解析举例 例1：已知某化合物分子式为C3H7NO2。测定氢谱谱图如下所示，推定其结 构。
解析计算不饱和度u=1,可能存在双键，1.50和 1.59ppm有小峰， 峰高不大于1个质子，故为杂质峰。经图谱可见有三种质子，总积分值扣除杂质峰按7个质子分配。从低场向高场各峰群的积分强度为2：2：3，可能有－CH2－、－CH2－、－CH3－基团。各裂分峰的裂距（J），低场三重峰为7Hz，高场三重峰为8Hz，所以这两个三峰没有偶合关系，但它们 与中间六重峰有相互作用。这六重峰的质子为2个，所以使两边信号各裂分为三重峰。则该化合物具有CH3－CH2－CH2－结构单元。参考所给定的分子式应为CH3－CH2－CH2－NO2，即1－硝基丙烷。 例2：已知某化合物分子式为C7H16O3，其氢谱谱图如下图所示，试求其结构。
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
核磁共振氢谱 核磁共振---NMR 1945年美国斯坦福大学的 F. Block 和哈佛大学的 E. M. Purcell 同时发现了核磁共振现象，并因此荣获了1952年的 Nobel 物理奖。 核磁共振谱可为化合物鉴定提供下列信息： 1.磁核的类型：由化学位移来判别，如在1HNMR 中，可判别甲基氢、芳氢、烯氢、醛氢等。 2.磁核的化学环境：由偶合常数和自旋－自旋裂分来判别，如在 1H-NMR 中可判定甲基是与-CH 2-相连，还是与苯环相连。 3.各类磁核的相对数量：氢谱中，通过积分面积或积分曲线来判断。 4 .核自旋弛豫时间：13CNMR 可提供 T 1，并用于结构归属指定，构象的测定，以及窥测体 系的运动情况。 5 .核间相对距离：通过核的 Overhause 效应可测得。 3.1核磁共振的基本原理 3.1.1原子核的磁矩 原子核是带正电荷的粒子，自旋将产生磁矩，但并非所有同位素的原子核有自旋，只有有自旋才有磁矩。 具有自旋运动的原子核具有一定自旋量子数（I ），I=1/2 *n ，那1，2，3··· 1. 核电荷数和和质量数均为偶数的原子核没自旋。 2. 核电荷数为奇数或偶数，核质量数为奇数，有自旋现象。 3. 核电荷数为奇数，核质量数为偶数，I 为整数的原子核有自旋现象。 对于自旋不为零的核来说，当其自旋时由于形成环电流，故而产生一个小磁场，这个小磁场可用核磁矩 μ 表示。 μ 是矢量，其大小由下式确定： πγγμ2)1(h I I p +== 式中 γ ---核的磁旋比 p---自旋角动量 不同的核有不同的 γ 值，是确定同位素核的特征常数。
3.1.2自旋核在磁场中的取向和能级 对于I 不为零的核来说，如果不受外来磁场的干扰， 其自旋轴的取向将是任意的。当它们处于外加静磁场（磁场强 度为H0）中时，根据量子力学理论，它们的自旋轴的取向不 再是任意的，而只有(2I+1)种，这叫核自旋的空间量子化。每 一种取向可用一个磁量子数m 表示，则m=I，I-1，I-2，…-I+1， -I。 以1H为例，有两种取向：m1/2 和m-1/2 核磁矩μ和外加磁场H0 的相互作用能E由下式确定： E = -μ· H0 我们把外加磁场引起的核自旋能级的分裂称为核的赛曼效应。 3.1.3核的回旋和核磁共振 当一个原子核的核磁矩处于磁场H0中，核自身有一旋 转，而外加磁场又力求它取向于磁场方向，在这两种力的作 用下，核会在自旋的同时绕外加磁场的方向进行回旋，这种 运动称为Larmor（拉莫尔）进动。 在外加磁场H0的作用下，自旋量子数为I 的核，其自旋能级分裂为(2I+1) 个，任意相邻 的两能级间的能量差都等于γhH0/2π。用一个 频率为ν射的射频波（电磁波）照射磁场中的自 旋核时，如果电磁波的能量hν射与该能级差相 等，即 E射=hν射=ΔE= hν回=γ hH0/2π ν射=ν回=γ ·H0/2π 时，低自旋能态的核即可吸收电磁波的能量而跃迁到高自旋能态，这就是核磁共振。 3.1.4核的自旋弛豫 如果核平均分布在高低能态，由低能态跃迁到高能态释放能量回到低能态速度相等，无静吸收，即无核磁共振。若低能态核跃迁后，不能释放能量回到低能态，低能态核数减少，则不会有静吸收，即无NMR信号。实际上则是有自旋弛豫过程帮助回到低能态。 弛豫过程分为两种类型：自旋-晶格弛豫和自旋-自旋弛豫。 自旋-自旋弛豫：又称横向弛豫。一些高能态的自旋核把能量转移给同类的低能态核，同时一些低能态的核获得能量跃迁到高能态，因而各种取向的核的总数并没有改变，全体核的总能量也不改变。 自旋-晶格弛豫：也叫纵向弛豫。是处于高能态的核自旋体系与其周围环境之间的能量交换过程（通常习惯于将“环境”称为“晶格”）。
核磁共振氢谱专项练习及答案(一)判断题(正确的在括号内填“√”号；错误的在括号内填“×”号。) 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邻近氢核的个数。( ) 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邻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，所以活泼氢的化学位移在一定范围内变化。( ) 13．不同的原子核产生共振条件不同，发生共振所必需的磁场强度(B0)和射频频率(v)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，δ值就越小。( ) 答案 (一)判断题 1．√ 2．× 3．× 4．× 5．√ 6．× 7．√ 8．× 9．√l0．√11．√ l2．√ l3．√ l4．× l5．× (二)选择题(单项选择) 1．氢谱主要通过信号的特征提供分子结构的信息，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”的表述中，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两种。 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．下列化合物中的质子，化学位移最小的是( )。 A．CH3Br；B．CH4；C．CH3I；D．CH3F。 5．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。 6．CH3CH2COOH在核磁共振波谱图上有几组峰最低场信号有几个氢( ) A．3(1H)；B．6(1H)；C．3(3H)；D．6(2H)。 7．下面化合物中在核磁共振谱中出现单峰的是( 九 A．CH3CH2C1；B．CH3CH20H；C．CH3CH3；D．CH3CH(CH3)2。 8．下列4种化合物中，哪个标有*号的质子有最大的化学位移( )
第4章核磁共振碳谱 在C的同位素中，只有13C有自旋现象，存在核磁共振吸收，其自旋量子数I=1/2。13C NMR 的原理与1H NMR一样。由于γc= γH /4，且13C的天然丰度只有1.1%，因此13C核的测定灵敏度很低，大约是H核的1/6000，测定困难。加之H核的偶合干扰，使得13C NMR信号变得很复杂，难以测得有实用价值的图谱。知道二十世纪七十年代后期，质子去偶技术和傅里叶变换技术的发展和应用，才使13C NMR的测定变的简单易得。 4.1 核磁共振碳谱的特点 1. 灵敏度低 由于γc= γH /4，且13C的天然丰度只有1.1%，因此13C核的测定灵敏度很低，大约是H核的1/6000，测定困难。 2. 分辨能力高 氢谱的化学位移δ值很少超过10ppm，而碳谱的δ值可以超过200ppm，最高可达600ppm。这样，复杂和分子量高达400的有机物分子结构的精细变化都可以从碳谱上分辨。同时13C自身的自旋-自旋裂分实际上不存在，虽然质子和碳核之间有偶合，但可以用质子去偶技术进行控制。 3. 能给出不连氢碳的吸收峰 有机化合物分子骨架主要由 C 原子构成，因而13C NMR 能更全面地提供有关分子骨架的信息。而1HNMR 中不能给出吸收信号的 C=O、C=C、C≡C、C≡N以及季碳等基团，在13CNMR 中都可以直接给出特征吸收峰。13CNMR 可直接观测不带氢的含碳官能团，如羰基、氰基等。 4. 不能用积分高度来计算碳的数目 13C NMR的常规谱是质子全去偶谱。对大多数碳，尤其是质子化碳，他们的信号强度都会由去偶的同时产生的NOE效应而大大增强。因此不到呢国家的碳原子的数目不能通过常规共振谱的谱线强度来确定。 5. 弛豫时间T1可作为化合物结构鉴定的波谱参数 在化合物中，处于不同环境的13C核，他们的弛豫时间数值相差较大，可以达到2~3个数量级，通过T1可以致人结构归属，窥测体系的运动情况等。 4.2 核磁共振碳谱的测定方法 4.2.1 脉冲傅里叶变换法 同核磁共振氢谱。 4.2.2 核磁共振碳谱中的几种去偶技术 13C核的天然丰度很低，分子中相邻的两个 C 原子均为13C 核的几率极低，因此可忽略13C 核之间的偶合。 13C-1H 之间偶合常数很大，高达 120～320Hz，而13C 被偶合氢按 n＋1 规律分裂为多重峰，使谱图不易解析，为提高灵敏度和简化谱图，须去掉1H 对13C 的偶合，方法有如下几种。 1. 质子带宽去偶法 又称噪声去偶，是最重要的去偶技术。在观察13C的同时，用一覆盖所有质子共振频率的射频照射质子，消除全部氢核对13C 的偶合，使每一个磁等价的13C 核成为一个信号，13CNMR呈现一系列单峰，同时由于 NOE 效应使13C 峰大为增强，信噪比提高。
碳谱、氢谱的解析 分析氢谱有如下的步骤。 (1) 区分出杂质峰、溶剂峰、旋转边带。 杂质含量较低，其峰面积较样品峰小很多，样品和杂质峰面积之间也无简单的整数比关系。据此可将杂质峰区别出来。氘代试剂不可能100％氘代，其微量氢会有相应的峰，如CDCl3中的微量CHCl3在约7.27ppm 处出峰。边带峰的区别请阅6.2.1。 (2) 计算不饱和度。 不饱和度即环加双键数。当不饱和度大于等于4时，应考虑到该化合物可能存在一个苯环（或吡啶环）。 (3) 确定谱图中各峰组所对应的氢原子数目，对氢原子进行分配。 根据积分曲线，找出各峰组之间氢原子数的简单整数比，再根据分子式中氢的数目，对各峰组的氢原子数进行分配。 (4) 对每个峰的δ、J 都进行分析。 根据每个峰组氢原子数目及δ值，可对该基团进行推断，并估计其相邻基团。 对每个峰组的峰形应仔细地分析。分析时最关键之处为寻找峰组中的等间距。每一种间距相应于一个耦合关系。一般情况下，某一峰组内的间距会在另一峰组中反映出来。通过此途径可找出邻碳氢原子的数目。 当从裂分间距计算J 值时，应注意谱图是多少兆周的仪器作出的，有了仪器的工作频率才能从化学位移之差Δδ(ppm)算出Δν(Hz)。当谱图显示烷基链3J 耦合裂分时，其间距（相应6－7Hz）也可以作为计算其它裂分间距所对应的赫兹数的基准。 (5) 根据对各峰组化学位移和耦合常数的分析，推出若干结构单元，最后组合为几种可能的结构式。每一可能的结构式不能和谱图有大的矛盾。 (6) 对推出的结构进行指认。 每个官能团均应在谱图上找到相应的峰组，峰组的δ值及耦合裂分（峰形和J 值大小）都应该和结构式相符。如存在较大矛盾，则说明所设结构式是不合理的，应予以去除。通过指认校核所有可能的结构式，进而找出最合理的结构式。必须强调：指认是推结构的一个必不可少的环节。 如果未知物的结构稍复杂，在推导其结构时就需应用碳谱。在一般情况下，解析碳谱和解析氢谱应结合进行。从碳谱本身来说，有一套解析步骤和方法。