核磁共振氢谱原理解析

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学习好帮手 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。( )

核磁共振氢谱的工作原理

嘿，你知道核磁共振氢谱不？这玩意儿可神奇啦！

核磁共振氢谱就像是一个超级侦探，能把物质里的秘密都给挖出来。它咋做到的呢？简单来说，就是让氢原子在磁场里蹦跶。就好像一群调皮的小孩在游乐场里玩耍。这磁场就像是一个大舞台，氢原子们在上面尽情表演。

当氢原子进入磁场后，它们就会像指南针一样，受到磁场的影响。有的氢原子顺着磁场方向，有的则逆着磁场方向。这就好比一群人在选择走左边的路还是右边的路。那些顺着磁场方向的氢原子能量低，逆着磁场方向的氢原子能量高。

然后呢，通过给氢原子加上一个特定频率的电磁波，就像给它们一个信号。如果这个电磁波的频率正好能让氢原子从低能量状态跳到高能量状态，氢原子就会吸收这个电磁波的能量。这就好像听到了自己喜欢的音乐，氢原子们就会跟着节奏动起来。

不同的氢原子吸收电磁波的频率是不一样的。这是因为它们周围的环境不同。就像不同的人在不同的场合会有不同的表现一样。有的氢原子周围有很多电子云，就会受到电子云的影响，吸收的频率就会不一样。

通过测量氢原子吸收电磁波的频率，我们就能知道物质里有哪些不同的氢原子，以及它们的数量。这就像是在数一群人的数量，还能知道他们的特点。比如，有的氢原子在苯环上，有的在甲基上，它们吸收电磁波的频率都不一样。

核磁共振氢谱还能告诉我们物质的结构呢。就像一个拼图游戏，我们可以通过氢原子的信息，把物质的结构拼出来。如果两个氢原子之间有相互作用，它们吸收电磁波的频率也会发生变化。这就像两个人在聊天，会互相影响。 你想想，要是没有核磁共振氢谱，我们怎么知道物质的结构呢？那可就像在黑暗中摸索，啥也看不清。有了它，我们就像有了一盏明灯，能照亮物质的世界。

所以说，核磁共振氢谱可真是个厉害的工具。它能让我们了解物质的秘密，为科学研究和实际应用提供了强大的支持。这就是我的观点，没有任何过渡词，直接明了。

82 Univ. Chem. 2019, 34 (1), 82−88

 收稿：2018-06-08；录用：2018-06-29；网络发表：2018-07-11 *通讯作者，Email: baiyinjuan@ 基金资助：陕西省精品资源共享课程；西北大学本科教育质量提升计划项目(JX17111) •师生笔谈• doi: 10.3866/PKU.DXHX201806008

活泼氢的核磁共振氢谱

杨婕，张世平，孙伟，白银娟*

西北大学化学与材料科学学院，合成与天然功能分子化学教育部重点实验室，西安 710127

摘要：核磁共振氢谱是有机化合物结构表征中最常使用的波谱方法之一，提供了有机化合物质子的化学位移、积分

面积和耦合裂分等信息。常见的活泼氢是与氧、氮和硫共价相连的氢原子，存在着快速交换机制，与碳上的氢有显

著的差异。在不同条件下活泼氢化学位移不固定、峰形多变并且耦合裂分情况复杂。本文探讨了如何通过核磁共振

氢谱解析活泼氢，培养学生对谱图进行观察、分析以及结构推导的能力。

关键词：核磁共振氢谱；活泼氢；

中图分类号：G64；O656

Proton Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy of Active

Hydrogen

YANG Jie, ZHANG Shiping, SUN Wei, BAI Yinjuan *

Key Laboratory of Synthetic and Natural Functional Molecule Chemistry of Ministry of Education, College of Chemistry and Materials Science, Northwest University, Xi’an 710127, P. R. China. Abstract: Proton nuclear magnetic resonance spectroscopy is one of the most commonly used spectral methods for the characterization of organic compounds. It provides proton information on chemical shifts, integral areas, and coupling splits of organic compounds. The common active hydrogen is a hydrogen atom covalently linked to oxygen, nitrogen, or sulfur. There is rapid active proton exchange which makes significant difference from other carbon-linked hydrogen. Under different conditions, the chemical shift of active hydrogen is not fixed, the peak shape is variable and the coupling split is complicated. In order to cultivate students' practical ability on observing, analyzing and structure characterizing, active hydrogen identification by proton nuclear magnetic resonance spectroscopy was discussed in the article. Key Words: Proton nuclear magnetic resonance spectroscopy; Active hydrogen

4.3.3 解析谱图的步骤

i.由分子式求不饱合度

ii.由积分曲线求1H

核的相对数目

iii.解析各基团

首先解析：

再解析：H3CO,H3CNAr,H3CCO,H3CC,H3C

( 低场信号)

最后解析：芳烃质子和其它质子

•活泼氢D2O交换，解析消失的信号

•由化学位移，偶合常数和峰数目用一级谱解析

•参考IR，UV，MS和其它数据推断解构

•得出结论，验证解构COOH,CHO核磁共振氢谱解析及应用

1HNMR谱解析实例某化合物的分子式为C3H7Cl，其NMR谱图如下图所示：试推断该化合物的结构。

3

2

2解：由分子式可知，该化合物是一个饱和化合物；由谱图可知：(1)有三组吸收峰，说明有三种不同类型的H 核；(2)该化合物有七个氢，有积分曲线的阶高可知a、b、c各组吸收峰的质子数分别为3、2、2；(3) 由化学位移值可知：Ha 的共振信号在高场区，其屏蔽效应最大，该氢核离Cl原子最远；而Hc的屏蔽效应最小，该氢核离Cl原子最近。

结论：该化合物的结构应为：

CH3CH2CH2Clabc

一个化合物的分子式为C10H12O2, 其NMR谱图如下图所示，试推断该化合物的结构。解：1）已知其分子式为C10H12O2。

2）计算不饱和度：Ω＝5。

可能有苯环存在，从图谱上也可以看到δ7.25

处有芳氢信号。此外，还应有一个双键或环。

3）根据积分曲线算出各峰的相对质子数。

积分曲线总高度＝26＋9＋9＋15＝59（格）

据分子式有12个氢，故每个氢平均约5（格）。按

每组峰积分曲线高度分配如下：

a=26/5≈5个质子，

b≈2个质子，

c≈2个质子，

d≈3个质子

4）从3）中可知，各峰知子数之和正好与分子式中氢

原子数目符合，所以分子无对称性。

5）解析特征性较强的峰：

①a 峰为单峰，是苯环单取代信号，可能是苯环与

烷基碳相连。因为：ⅰ.化学位移在芳氢范围之内，

δ7.2～7.5 ；ⅱ.不饱和度为5，说明有芳环存在

的可能性；ⅲ.有5个质子；ⅳ单峰说明与苯环相连的