一． 概 述
核磁共振波谱法（Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy, NMR ）NMR是研究原子核对射频辐射(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。核磁共振是指原子核在静磁场作用下，对固定频率电磁波进行吸收而在分裂后的能级之间产生共振跃迁的物理现象。NMR是由磁性核受幅射发生跃迁所形成的吸收光谱。研究最多、应用最广的是1H核的NMR，可用PMR或1H NMR表示。
核磁共振是1946年由美国斯坦福大学布洛赫和哈佛大学珀塞尔各自独立发现，两人因此获得1952年的诺贝尔物理学奖。1951年 Arnold 发现乙醇的NMR信号，及与结构的关系。1953年 Varian公司试制了第一台NMR仪器。
近二十多年发展：
高强超导磁场的NMR仪器，大大提高灵敏度和分辨率；
脉冲傅立叶变换NMR谱仪，使灵敏度小的原子核能被测定；
计算机技术的应用和多脉冲激发方法采用，产生二维谱，对判断化合物的空间结构起重大作用。
二．基本原理
1.原子核的自旋： 原子核是具有一定质量的带正电的粒子——具有自旋现象,自旋时产生核磁矩。
若原子核存在自旋，产生核磁矩：
自旋角动量： 核 磁 矩：
I：自旋量子数；h：普朗克常数；核磁子=eh/2M c；
自旋量子数（I）不为零的核都具有磁矩，原子的自旋情况可以用（I）表征：
质量数 原子序数 自旋量子数I
偶数 偶数 0
偶数 奇数 1,2,3....
奇数 奇数或偶数 1/2;3/2;5/2....
讨论：
1. I=0的原子核O(16)；C（12）；S（22）等 ，无自旋，没有磁矩，不产生共振吸收；
2. I=1 或 I >0的原子核
I=1 ：2H，14N
I=3/2：11B，35Cl，79Br，81Br
核磁共振-氢谱作业
1，按顺序说明 δ 0~14 各类质子的化学位移范围。
2，什么是化学位移?影响 1 H 化学位移的主要因素有哪些?
3，简述自旋偶合和自旋裂分的原理,在化合物结构解析中有何用处?
4，将下列化合物中甲基 1 H 化学位移值从大到小排列。
HN(CH3) 2 , CH3 Cl,CH3 OCH3 , O=C(CH3 )2 , CH3 F,, CH3 CH2 OCH2 CH3 ,
C(CH3 )4 ,ph-CH3
5, 计算下列化合物各组氢的 δ 值。
6, 说明下列化合物的自旋系统, 各组质子的偶合关系,裂分峰数目。
7, 对邻硝基苄醇 (C7 H7 NO3 ) 的 1 H-NMR 图谱进行指认,说明为什么不是
对或间硝基苄醇。
8, 根据给出的数据, 推测分子结构式。分子式 C5 H10 O , δ= 0.95 (6H,d),
δ = 2.10 (3H,s), δ = 2.43 (1H,m)。
9, 根据下面给出的 1 H-NMR 图 (A、B), 按照自旋系统, 结合化学位移,
推测 A 和 B 的结构。
10, 未知物分子式为 C5H10O2 , 1H-NMR 谱如下,推导其结构。
核磁共振氢谱 解析图谱的步调
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。 解析图谱的步调 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：氘代试剂不成能达到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偶合发生裂分，称之为13C卫星峰，但由13C的天然丰度只为1.1%，只有氢的强峰才干观察到，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尺度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.
文章标题：核磁共振波谱作业
发文时间：2011-11-28 21:22:08
要求于12月5日前提交。
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1.试述产生核磁共振的条件是什么？
答：①自旋核（I≠0）；
②外磁场（B0）；
③照射射频能量等于核磁能极差{hν=（h/2π）γB0=ΔE}。
2.三个不同质子A、B和C，它们的屏蔽系数大小次序为 。问它们在一样磁场强度下，共振频率的大小次序为何？
答：νC >νA >νB
3.某化合物C11H14O，试根据如下谱图推断其结构，并说明依据.
答:
不饱和度 U=1+11+1/2×(0-14）=5 可能含有苯环和C=O
HNMR
谱峰归属 峰号 δ 积分 裂分峰数 归属 推断
(a) 1.1 H6 双峰 CH3 6个氢,2个CH3峰，双峰，与一个质子耦合，可能有-CH-CH3*
(b) 2.6 H1 多重峰 CH 1个H,1个CH峰，多重峰，O=C-CH*(CH3)
(c) 3.7 H2 单峰 CH2 2个氢，1个CH2峰，单峰，Ph-CH2*-C=O
(d) 7.3 H5 多重峰 AR-H 苯环电负性单取代峰
结构式
4.根据如下MS和1H NMR谱图确定化合物（M=76）结构，并说明依据。
答：76-41=35，可推断含有Cl元素.有41和39的峰.76-61=15 含甲基.
不饱和度 U不能求
HNMR
谱峰归属 峰号 δ 积分 裂分峰数 归属 推断
(a) 2.1 H3 单峰 CH3
含甲基
(b) 5.1 H2 单峰 CH2 含双键*CH2=
结构式 CH2=CCl-CH3
5.试说明APT实验中如何区分分子中的CH3, CH2, CH和季碳原子？
答:
原子种类 信号 情况
C 正信号 始终
CH 负信号 τ=1/J CH2 正信号 τ=1/J
