第五章 核磁共振氢谱-1讲解
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核磁共振波谱法之氢谱解析
J
76.7
④ a1.22 二重峰 6H CH (CH3 )2
b 2.83 七重峰 1H CH (CH3 )2
c 7.09 单峰 5H 单取代苯
⑤结构式：根据以上分析，未知物为：
CH3 CH
CH3
⑥自旋系统：因为
10
J
，符合n+1律及一级偶合的
其他特征，异丙苯为A6X及A5两个一级自旋系统。
4H
1H
6H
2H
C9H13N的核磁共振氢谱
解：
不饱和度：U 2 2 9 113 4 ，可能有苯环。 2
氢分布：a: b:c:d:e=6H (1.8cm)：1H(0.3cm)：2H(0.6cm)： 2H(0.6cm)： 2H(0.6cm)
a1.22 二重峰 6H CH (CH3 )2
氢分布：a：b=2.1cm：1.4cm=3：2，因为分子式中氢总 数为10，因此a含6个氢，b为4个氢。
3.38 1.13 60 19.1 10, 一级偶合系统。
J
7.1
a1.13 三重峰 3H CH2CH3
b 3.38（化学位移移向低场）四重峰 2H OCH2CH3
结构式 ： 分子式中有4个碳、10个氢，而核磁共振谱上 只有两组峰，无疑未知物的结构式为对称结构。
所以未知化合物为：
CH3CH2OCH2CH3
自旋系统：因为
10
J
，多重峰峰高比符合二项式展
开系数比，峰裂数目符合n+1，因而是一级偶合的A2X3系
统（或A3X2系统）。
（2）已知未知化合物的分子式为C9H12，核磁共振图谱如 图所示：课本P307 19(1)
当知道元素组成时，即知道该化合物总共有多 少个氢原子时，根据积分曲线便可确定图谱中各峰 所对应氢原子数目，即氢分布；如果不知道元素组 成，但图谱中有能判断氢原子数目的基团（如甲基、 羟基、取代芳环等），以此为基准也可以判断化合 物中各种含氢官能团的氢原子数目。
5-4 核磁共振氢谱(1HNMR)(一)
内容：学习目标：核磁共振谱简介化学位移掌握判断化学位移大小的方法影响化学位移的因素常见有机化合物化学位移磁共振与磁共振成像(MRI)a b磁共振成像：a正常人脑；b 含肿瘤(紫色)人脑第二章第3页旋光性和手性合成1核磁共振谱简介(Nuclear Magnetic Resonance (NMR) Spectroscopy)无外加磁场外加磁场拉莫尔进动α－自旋态β－自旋态吸收∆E释放∆ENuclear magnetic resonance(NMR)核磁共振E M Purcell（1912-1997）美国1952年获物理奖Felix Bloch(1905-1983)美国1952年获物理奖确定分子的C-H和C-C骨架及所处化学环境在核磁共振氢谱1HNMR(300MHz)8化学位移δ取决于核外电子的电子云密度核外电子云密度大，屏蔽作用强，δ小；核外电子云密度小，去屏蔽作用强，δ大.2化学位移(The Chemical Shift)δ电子运动方向电子产生诱导磁场从而对核具有屏蔽作用质子B 诱导Herbert Sander Gutowsky (1919–2000)美国Gutowsky H.S., Hoffman C.J.,Phys.Rev ., 1950, 80, 110)ppm (10νννδ6TMS⨯=仪样－注意:A.1H NMR 中, 常用(CH 3)4Si(TMS)作标样, 规定其δ= 0;B.1H NMR 中, 一般的有机化合物的化学位移约在12ppm 的范围内。
常见有机化合物位移常见有机化合物化学位移区域I 醛(羧)基氢区域II 芳基氢区域III 乙烯基氢区域IV C-Z 氢区域V 烯丙基氢区域VI 饱和氢1) 诱导效应化合物C H 3X C H 3F C H 3OH C H 3Cl C H 3Br C H 3I 电负性(X)4.0(F)3.5(O)3.1(Cl)2.8(Br)2.5(I)δ(ppm) 4.26 3.40 3.05 2.68 2.16❑δ值随邻近原子电负性增加而增加低场δ值大高场δ值小3影响化学位移的因素化学位移δ取决于核外电子的电子云密度核外电子云密度大，屏蔽作用强，δ小；核外电子云密度小，去屏蔽作用强，δ大.❑ 的影响还随离电负性的取代基个数增加而增加，随距离增大而减小1.0 ppm 3.1 ppm5.3 ppm7.3 ppm1.6 ppm0.9 ppm3.3 ppm2) 磁各向异向性(Anisotropic Effects)——电子云不呈球对称引起电负性：Csp > Csp 2> Csp 3实测化学位移δ: 2~3 4.5~6.5 0.9~1.5推测化学位移δ: C≡C -H C=C-H C-C-HPh-H, 6.5~8.5=C-H 4.5~6.5≡C -H 2~3>>π电子流3)共轭效应❑给电子共轭效应（化合物A）减小质子化学位移，❑吸电子共轭效应（化合物B）增大质子的化学位移4) 氢键❑形成分子间氢键后，其化学位移值移向低场，增大质子的化学位移形成分子内氢键时，化学位移值移向更低场RO H 0.5~5ppm RN H 21~3ppm羧酸(二聚体) 10~13.0ppm1HNMR出峰1HNMR不出峰小结化学位移δ取决于核外电子的电子云密度核外电子云密度大，屏蔽作用强，δ小；核外电子云密度小，屏蔽作用小，δ大.化学位移δ还受诱导效应、共轭效应、各向异向性和氢键的影响。
核磁共振氢谱的解析 - 核磁共振氢谱的解析
（1）峰的数目：表示H核种类。 （2）峰的强度(面积)：每类质子的数目(相对)。
（3）峰的位移( )：每类质子所处的化学环境。 （4）峰的裂分数：相邻碳原子上质子数。
例1：分子式为C4H7BrO2，NMR谱如图14-7， 推测结构。
(1) U=(2+2×4-8)/2=1
(2)H分布
a峰含H数=
1.6
或
例2：分子式为C10H12O2，NMR谱如下，推测结构并 解释峰归属。
d（5H）
a（3H）
c（2H） b（2H）
8
7
6
5
4
3
0
2
1
① U=5 ② d： d7.11， 5H 单峰
a： d1.9， 3H 单峰
b： d2.8，2H，三重峰 c： d=3.9，2H， 三重峰
O C CH3
O
∴
CH2 CH2 O C CH3
单峰
10H 4.86H O
CH3 C
5H
• b δ=5.0 单峰 • c δ=7.0 单峰
O CH2
可能结构
CH3 C O CH2
第五节 核磁共振氢谱的解析
1. 计算U
2. 氢分布
依据吸收峰的面积（积分高度），计算
氢核数目。
a峰相当的H数
h
a
h
H总数
3. 根据化学位移和峰裂分数 ，判断基团 组成及连接情况。
4. 推出结构式。
H—C—OH —NH
活泼H，重水交换后峰消失 相邻C—H与—OH不发生偶合
单峰
1H-NMR谱图给出信息
例3：某化合物的分子式为C9H10O3，NMR谱如下。IR谱表 明该化合物结构中有羰基，NMR谱图中δ=11.3还有一吸收峰
（3）峰的位移( )：每类质子所处的化学环境。 （4）峰的裂分数：相邻碳原子上质子数。
例1：分子式为C4H7BrO2，NMR谱如图14-7， 推测结构。
(1) U=(2+2×4-8)/2=1
(2)H分布
a峰含H数=
1.6
或
例2：分子式为C10H12O2，NMR谱如下，推测结构并 解释峰归属。
d（5H）
a（3H）
c（2H） b（2H）
8
7
6
5
4
3
0
2
1
① U=5 ② d： d7.11， 5H 单峰
a： d1.9， 3H 单峰
b： d2.8，2H，三重峰 c： d=3.9，2H， 三重峰
O C CH3
O
∴
CH2 CH2 O C CH3
单峰
10H 4.86H O
CH3 C
5H
• b δ=5.0 单峰 • c δ=7.0 单峰
O CH2
可能结构
CH3 C O CH2
第五节 核磁共振氢谱的解析
1. 计算U
2. 氢分布
依据吸收峰的面积（积分高度），计算
氢核数目。
a峰相当的H数
h
a
h
H总数
3. 根据化学位移和峰裂分数 ，判断基团 组成及连接情况。
4. 推出结构式。
H—C—OH —NH
活泼H，重水交换后峰消失 相邻C—H与—OH不发生偶合
单峰
1H-NMR谱图给出信息
例3：某化合物的分子式为C9H10O3，NMR谱如下。IR谱表 明该化合物结构中有羰基，NMR谱图中δ=11.3还有一吸收峰
第五章核磁共振氢谱
C O
CH2
O
C OH
两个羧基缔合状态不同
1）分子中原子核相对静止时: 用对称操作判断化学等价性
X
i)
Ha
C
例： CH2Cl2
X
Hb
两取代基完全相同, Ha 和Hb有C2对称轴和对称平面,这两个氢 称为等位氢（homotopic), (“同偏”氢), 具有相同化学位移, 又 称等频氢（isochronous), 无论在任何环境都是化学等价的.
J : 相邻两峰之间的距离.
3) 一级谱图的规律:
a. 磁等价的质子之间，有偶合，但不发生裂分，如果没 有其他质子的偶合应出单峰。
b. 磁不等价的质子之间的偶合，发生裂分，峰数目符合 n+1规律。
c. 各组质子多重峰中心为质子的化学位移，峰形左右对 称，还有“倾斜效应”。
d. 偶合常数可以从图上直接读出。 e. 各组质子多重峰的强度比为二项式展开式的系数比。 f. 不同类型质子积分面积之比等于质子的个数比。 g. 如果不同邻近基团的核与所研究的核之间有相同的偶
1.化学等价（Chemical equivalence): 若分子中两相同原子（或两相同基团）处于相同化
学环境时,它们是化学等价的.
化学不等价: （1） 在化学反应中反应速度不同; （2） 波谱特征不同.
例如: 柠檬酸
OH HO2C CH2 C CH2 CO2H
CO2H
HO C
O
H2
C
O
C
H O
H
2) 分子内存在着快速运动: 常见分子内运动: 链旋转, 环的翻转（reversal)等. i) 链旋转: RCH2-CXYZ
ii) 环的翻转: 环己烷翻转时, 直立氢和平伏氢交互变化, 二者等频,一个信号.
第五章 核磁共振氢谱-1讲解
H** H
O
H* CH3
O
H** < H*
范德华效应
当两个原子和相互靠近时，由于受到范 德华力的作用，电子云相互排斥，导致 原子周围的电子云密度降低，屏蔽减少， 谱线向低场移动，这种效应叫范德华效 应。
Van der Waals效应
Hc Hb Ha
OH a 4.68 b 2.40 c 1.10
诱导效应
( 电负性取代基的影响 )
CH3F CH3OH CH3Cl CH3Br CH3I
CH4 TMS
4.0 3.5 3.0 2.8 2.5 2.1 1.8 4.26 3.14 3.05 2.68 2.16 0.23 0
随着卤素的电负性的增加，拉电子能力 增强，因而C原子周围电子密度下降，由 于H原子与之相连，其电子密度也下降， 导致磁屏蔽减少，§值增加，反之亦然。
= 148 – 73.2 = 74.7 Hz
B0 = 2.3 TG, △ = (CH2) – (CH3）
= 247 – 122 = 125 Hz
Δ ΔB0 δ
δ= 106 标
δ= B 106 B标
样品 标准 0
TMS (CH3)4Si, Tetramethyl silicane DSS (CH3)3SiCH2CH2CH2SO3Na Sodium 4,4-dimethyl-4-silapentanesulfonate
带正电原子核的核外电子在与外磁场 垂直的平面上绕核旋转的同时，会产生 与外磁场方向相反的感生磁场。
感生磁场的大小用
σ·B0表示。σ为屏蔽常
数，与核外电子云的密 度有关。
核实际感受到的磁场强度（有效磁场Beff）
Beff = B0 -σ·B0
第五章 氢谱
0.22 H H N 1.62 H S H 1.37 H H N H 2.74 H H H 2.57 H H 2.27 H O H 3.52 H H 2.54 H
H
S
O
5.氢键效应
形成氢键后1H核屏蔽作用减少，氢键属于去屏蔽效应。
H H3CH2C O H O CH2CH3 CCl 4 5.72ppm 3.7ppm O H O H H O O CH3 CCl 4 7.45ppm 4.37ppm
180
Φ
（2）取代基也影响3J的数值，随着取代基 电负性的增加3J的数值下降。 此外，键长、键角对3J也有影响
3）远程偶合
远程偶合是指跨越四根键及更远的偶合。特点：
（1）饱和体系的J值随偶合跨越键数的增加而迅 速下降，只有当两个磁核由于分子的结构特性被 固定成M型或W型时，可观察到这种远程偶合， 它的J值一般小于2Hz，这种偶合称为W效应。
苯环 的各向异性
苯环上的6个电子产生较 强的诱导磁场，质子位于其磁 力线上，与外磁场方向一致， 去屏蔽。
B0 π－环流电子
＋
＋
双键的各向异性
价电子产生诱导磁 场，质子位于其磁力线 上，与外磁场方向一致， 去屏蔽。 醛基中的氢也位于去屏 蔽区，同时受羰基的吸 电子诱导作用影响，化 学位移达到9.7
Hb Ha Hc C C C Br Hb Ha Hc
Ha裂分为多少重峰？
Hb
4
3
2
1
0
Jba Jca
Jca Jba
Ha裂分峰:(3+1)(2+1)=12
实际Ha裂分峰:(5+1)=6
强度比近似为：1:5:10:10:5:1
1、氢与氢之间的偶合
H
S
O
5.氢键效应
形成氢键后1H核屏蔽作用减少，氢键属于去屏蔽效应。
H H3CH2C O H O CH2CH3 CCl 4 5.72ppm 3.7ppm O H O H H O O CH3 CCl 4 7.45ppm 4.37ppm
180
Φ
（2）取代基也影响3J的数值，随着取代基 电负性的增加3J的数值下降。 此外，键长、键角对3J也有影响
3）远程偶合
远程偶合是指跨越四根键及更远的偶合。特点：
（1）饱和体系的J值随偶合跨越键数的增加而迅 速下降，只有当两个磁核由于分子的结构特性被 固定成M型或W型时，可观察到这种远程偶合， 它的J值一般小于2Hz，这种偶合称为W效应。
苯环 的各向异性
苯环上的6个电子产生较 强的诱导磁场，质子位于其磁 力线上，与外磁场方向一致， 去屏蔽。
B0 π－环流电子
＋
＋
双键的各向异性
价电子产生诱导磁 场，质子位于其磁力线 上，与外磁场方向一致， 去屏蔽。 醛基中的氢也位于去屏 蔽区，同时受羰基的吸 电子诱导作用影响，化 学位移达到9.7
Hb Ha Hc C C C Br Hb Ha Hc
Ha裂分为多少重峰？
Hb
4
3
2
1
0
Jba Jca
Jca Jba
Ha裂分峰:(3+1)(2+1)=12
实际Ha裂分峰:(5+1)=6
强度比近似为：1:5:10:10:5:1
1、氢与氢之间的偶合
核磁共振氢谱(1)
300 MHz、400 MHz、500 MHz、 600 MHz、800 MHz 900 MHz
由永久磁铁到电磁铁再到超导磁体
60 MHz 300 MHz 600 MHz
1.4092 T 7.046 T 14.092 T
2
B0
0
超导磁铁磁场稳定，磁场高，做出谱图的 分辨率高，灵敏度高，便于分析。
第三阶段 1980 年代：Two-dimensional (2D) NMR 诞生（COSY，碳骨架连接顺 序，非键原子间距离，生物 大分子结构，……）
应用领域广泛
核磁共振谱 有机化学、生物化学、药物化学、 物理化学、无机化学研究，以及多 种工业部门 ，……
核磁共振成像 临床医学
第五章 核磁共振氢谱
0 MHz
1.6 核自旋驰豫
激发到高能态的核必须通过适当的途径将其 获得的能量释放到周围环境中去,使核从高能态回 到原来的低能态,这一过程称为自旋驰豫
• 驰豫过程是核磁共振现象发生后得以保持的必要条 件
自发辐射的概率近似为零
• 高能态核
低能态核
通过一些非辐射途径回到 这种过程叫核自旋驰豫
（将自身的能量传递给周围环境或其它低能级态）
异核偶合 JH-13C
例四 利用某些材料在低温下出现超导现象的原理，制成了超导磁铁。
邻近质子自旋磁矩间的相互作用
CH3
1 核磁共振氢谱的解析步骤
相同基团不是化学等价的。
裂分峰之间的距离相等
m = I, I −1, · · ·, −I 等。
Jab = Jba = 7.
1.65 1.04 0.9
2.35 7.06 7.14
第五章 核磁共振波谱法
Nuclear Magnetic Resonance
由永久磁铁到电磁铁再到超导磁体
60 MHz 300 MHz 600 MHz
1.4092 T 7.046 T 14.092 T
2
B0
0
超导磁铁磁场稳定，磁场高，做出谱图的 分辨率高，灵敏度高，便于分析。
第三阶段 1980 年代：Two-dimensional (2D) NMR 诞生（COSY，碳骨架连接顺 序，非键原子间距离，生物 大分子结构，……）
应用领域广泛
核磁共振谱 有机化学、生物化学、药物化学、 物理化学、无机化学研究，以及多 种工业部门 ，……
核磁共振成像 临床医学
第五章 核磁共振氢谱
0 MHz
1.6 核自旋驰豫
激发到高能态的核必须通过适当的途径将其 获得的能量释放到周围环境中去,使核从高能态回 到原来的低能态,这一过程称为自旋驰豫
• 驰豫过程是核磁共振现象发生后得以保持的必要条 件
自发辐射的概率近似为零
• 高能态核
低能态核
通过一些非辐射途径回到 这种过程叫核自旋驰豫
（将自身的能量传递给周围环境或其它低能级态）
异核偶合 JH-13C
例四 利用某些材料在低温下出现超导现象的原理，制成了超导磁铁。
邻近质子自旋磁矩间的相互作用
CH3
1 核磁共振氢谱的解析步骤
相同基团不是化学等价的。
裂分峰之间的距离相等
m = I, I −1, · · ·, −I 等。
Jab = Jba = 7.
1.65 1.04 0.9
2.35 7.06 7.14
第五章 核磁共振波谱法
Nuclear Magnetic Resonance
核磁氢谱解析ppt课件
如果有氢与氢的重合现象，特别是在做二维谱时想看 到相关氢的信号，此时可以加少量的氘代苯或氘代乙腈， 它们会对样品分子的不同部位产生不同的屏蔽作用，可以 使原来相互重叠的峰分开。
6）空间因素 比如受空间上某些大基团的影响,或者羰
基,苯环等对该位置的氢有屏蔽或去屏蔽的影 响,范德华力的影响等。
7）氢键的影响
三键,双键,苯环由于磁各项异性都会产生屏蔽区和去屏蔽区,所以 这些也是影响化学位移的重要因素，经常借此因素来区分异构体。单 键也有磁各向异性,所以C3CH>C2CH2>CCH3
4) 共轭作用和诱导作用(对不饱和烷烃影响) 对不饱和烷烃共轭作用和诱导作用要综合考虑。
共轭作用有p-π共轭给电子,π-π共轭吸电子；诱导效 应主要是吸电子效应。
3)磁各向异性 根据S-P杂化原理, 炔烃应该比烯烃更低场,苯环与烯烃相近.但实
际并不然.炔氢相对于烯氢是处于较高场,是因为炔氢处于叁键轴外,当 叁键与外磁场平行时, π电子环电流绕轴运动产生的感应磁场与外加磁 场相反,对质子起强烈的屏蔽作用,这是炔烃的一个很重要的特点.
芳环氢相对烯氢处于较低场，这样的现象是因为芳环π电子也有 环电流的纯在,产生与外磁场方向相同的磁场,对芳环氢有去屏蔽作用. 烯烃也有磁各向异性,但苯环的磁各向异性较强.
单键,三键,双键,苯环由于磁各向异性都会产生屏蔽区和去 屏蔽区,所以这些也是影响饱和烷烃化学位移的因素.(后面 会介绍,详细请看仪器分析化学课本)请结合以上说明通过 下面的列表来查看不同取代基对饱和烷烃的影响。
2)S－P杂化 从sp3（碳碳单键）到sp2（碳碳双键）s 电子的成分从25％增加到33％，键电子 更靠近碳原子，因而对相连的氢原子有 去屏蔽作用，即共振位移移向低场. (芳 环与烯烃比饱和烷烃的化学位：活泼氢的谱图：通常表现为宽峰，有时候也会有 偶合裂分，并受温度的影响化学位移有明显变化。
6）空间因素 比如受空间上某些大基团的影响,或者羰
基,苯环等对该位置的氢有屏蔽或去屏蔽的影 响,范德华力的影响等。
7）氢键的影响
三键,双键,苯环由于磁各项异性都会产生屏蔽区和去屏蔽区,所以 这些也是影响化学位移的重要因素，经常借此因素来区分异构体。单 键也有磁各向异性,所以C3CH>C2CH2>CCH3
4) 共轭作用和诱导作用(对不饱和烷烃影响) 对不饱和烷烃共轭作用和诱导作用要综合考虑。
共轭作用有p-π共轭给电子,π-π共轭吸电子；诱导效 应主要是吸电子效应。
3)磁各向异性 根据S-P杂化原理, 炔烃应该比烯烃更低场,苯环与烯烃相近.但实
际并不然.炔氢相对于烯氢是处于较高场,是因为炔氢处于叁键轴外,当 叁键与外磁场平行时, π电子环电流绕轴运动产生的感应磁场与外加磁 场相反,对质子起强烈的屏蔽作用,这是炔烃的一个很重要的特点.
芳环氢相对烯氢处于较低场，这样的现象是因为芳环π电子也有 环电流的纯在,产生与外磁场方向相同的磁场,对芳环氢有去屏蔽作用. 烯烃也有磁各向异性,但苯环的磁各向异性较强.
单键,三键,双键,苯环由于磁各向异性都会产生屏蔽区和去 屏蔽区,所以这些也是影响饱和烷烃化学位移的因素.(后面 会介绍,详细请看仪器分析化学课本)请结合以上说明通过 下面的列表来查看不同取代基对饱和烷烃的影响。
2)S－P杂化 从sp3（碳碳单键）到sp2（碳碳双键）s 电子的成分从25％增加到33％，键电子 更靠近碳原子，因而对相连的氢原子有 去屏蔽作用，即共振位移移向低场. (芳 环与烯烃比饱和烷烃的化学位：活泼氢的谱图：通常表现为宽峰，有时候也会有 偶合裂分，并受温度的影响化学位移有明显变化。
《核磁共振氢谱》课件
芳烃的氢谱解析
芳烃的氢谱特征
芳烃的氢谱峰形较复杂，有多个峰，且峰与峰之间的距离较近。
芳烃的氢谱解析要点
根据峰的数量和位置，确定芳烃的类型和碳原子数；根据峰的强度 和形状，确定氢原子的类型和数量。
实例分析
以苯为例，其氢谱有多个峰，分别对应于不同位置上的氢原子。
PART 04
氢谱解析中的常见问题与 解决策略
偶合常数
当两个氢原子之间的距离足够近时， 它们的核磁共振信号会发生偶合，导 致峰分裂成双重峰。偶合常数是衡量 两个氢原子之间距离的指标。
氢谱解析的一般步骤
确定峰的位置和强度
根据核磁共振氢谱中的峰位置和强度，可以推断出分子中氢原子 的类型和数量。
确定氢原子的连接关系
通过分析峰的偶合常数，可以确定氢原子之间的连接关系，从而确 定分子的结构。
峰的简化问题
总结词
峰的简化问题是指某些情况下氢谱峰的数量过多，使得解析变得复杂。
详细描述
在某些情况下，由于分子结构中存在多个等效氢原子，会产生大量的重叠峰。这增加了氢谱解析的难 度。解决策略包括利用分子对称性来简化氢谱，以及利用去偶技术来消除某些峰的干扰，从而使得氢 谱更加简洁明了。
解析中的不确定性问题
多核共振技术
总结词
多核共振技术能够同时研究多个原子核的相 互作用和动态行为，有助于更全面地了解分 子结构和化学反应过程。
详细描述
多核共振技术是一种新兴的技术，它通过同 时研究多个原子核的相互作用和动态行为， 能够提供更全面、更深入的分子结构和化学 反应过程信息。这一技术的应用，将有助于 推动化学、生物学、物理学等领域的发展， 为解决复杂体系的研究提供新的手段。
2023-2026
ONE
《核磁共振氢谱解析》PPT课件
在解析糖类的氢谱时，需要注意 区分不同糖环类型的影响，以便 准确推断出糖类分子的结构特征 。
由于糖类分子结构的复杂性，其 氢谱信号可能会出现重叠现象， 需要仔细解析以获得准确的结论 。
05
氢谱解析的挑战与展望
复杂样品与混合物的解析
挑战
复杂样品和混合物中的多种成分可能 导致谱线重叠和干扰，增加了氢谱解 析的难度。
峰面积
表示某一峰的强度或高 度，通常与产生该峰的
质子数成正比。
积分线
对谱线进行积分，得到 积分线，可以用于定量
分析。
校正因子
由于不同化学环境对质 子自旋耦合的影响，需 要引入校正因子来准确
计算质子数。
03
氢谱解析实践
简单分子的氢谱解析
总结词
掌握基础解析方法
01
总结词
熟悉常见峰型
03
总结词
注意杂质的干扰
解决方案
采用先进的谱图解析技术和化学位移 差异法，结合分子结构和物理状态信 息，对重叠的谱线进行分离和鉴别。
高磁场下的氢谱解析
挑战
高磁场条件下，氢谱的分辨率和灵敏度得到提高，但同时也带来了谱线复杂化 和解析难度增加的问题。
解决方案
利用高磁场下的多量子跃迁和异核耦合等效应，结合计算机模拟和量子化学计 算，对高磁场下的氢谱进行解析。
氢谱解析技巧与注意事项
总结词
重视峰的归属与确认
总结词
在复杂氢谱中，应注意分辨和区分重 叠的峰，运用适当的技巧和方法进行 解析。
详细描述
在解析氢谱时，应重视每个峰的归属 与确认，确保解析结果的准确性。
详细描述
注意峰的重叠与分辨
04
氢谱解析案例分析
案例一：醇类的氢谱解析
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核磁共振氢谱
(1H Nuclear Magnetic Resonance Spectra,1H NMR)
化学位移 影响化学位移的因素 自旋耦合与裂分
化学位移
电子屏蔽效应 化学位移 核磁共振氢谱图示
电子屏蔽效应
=
2
·B0
原子核
电子环流 B0
感生磁场
决定于 = d+p+a+s
带正电原子核的核外电子在与外磁场 垂直的平面上绕核旋转的同时，会产生 与外磁场方向相反的感生磁场。
感生磁场的大小用
σ·B0表示。σ为屏蔽常
数，与核外电子云的密 度有关。
核实际感受到的磁场强度（有效磁场Beff）
Beff = B0 -σ·B0
Beff = B0(1-σ)
核的共振频率为：
=
2
DSS
CH3CH2OH:
δ(CH2) =148 Hz/60 MHz×106 =247 Hz/100 MHz×106 =2.47
δ(CH3) =73.2 Hz/60 MHz×106 =122 Hz/100 MHz×106 =1.22
核磁共振氢谱图示(基 峰的面积等于H个数之比）
S u n A p r 0 2 1 5 :2 7 :5 5 2 0 0 0 : (u n title d ) W 1 : 1 H A x is = p p m S c a le = 2 8 .6 6 H z / c m
化学键的各向异性
因化学键的键型不同，导致与其相 连的氢核的化学位移不同。
例如： δ
CH3CH3 CH2=CH2 HC≡CH
0.86
5.25
1.80
sp
R
C
_
_
C
H
电子环流 抗磁屏蔽
B0
sp2
C O (C)
B0
C O
C C
3.55
H
OH
3.75
HO
H
(1)
1.44 1.44
1.62
2.27
2.54
O O
CHO
1 0 .0 0 0
9 .6 0 0
9 .2 0 0
8 .8 0 0
8 .4 0 0
8 .0 0 0
7 .6 0 0
7 .2 0 0
6 .8 0 0
6 .4 0 0
6 .0 0 0
5 .6 0 0
影响化学位移的因素
诱导效应 化学键的各向异性
共轭效应 浓度、温度对δ值的影响 溶剂对δ值的影响
(2)
（1）的H处于双键的正上方，也就是在 双键的屏蔽区，§值较小。
（2）的H不是双键的正上方，也就是受 双键的影响小，§值较大。
9.0
H
O
CO R
H H 0.07
0.55
1.77 H3C
O H
(1)
O
H
2.31
CH3
(2)
1,4- 聚 亚 甲 基 苯 （ 1,4-polymetylenebenzenes ） 屏 蔽 区 的CH2的氢核的=0.30，而一般的CH2应为1.2左右。
H
H
H2.99H
H
HH H
H 9.28
H
H
H
HH
sp3
C
C
H
H
δ(–CH3) < δ(–CH2 –) < δ(–CH<) δ(CH3–O–) < δ(–CH2 –O–) < δ(>CH–O–)
Ha He
89 oC
Ha < He
H
N
S
O
0.22 1.96
1.51
= 148 – 73.2 = 74.7 Hz
B0 = 2.3 TG, △ = (CH2) – (CH3）
= 247 – 122 = 125 Hz
Hale Waihona Puke Δ ΔB0 δ δ= 106 标
δ= B 106 B标
样品 标准 0
TMS (CH3)4Si, Tetramethyl silicane DSS (CH3)3SiCH2CH2CH2SO3Na Sodium 4,4-dimethyl-4-silapentanesulfonate
诱导效应
( 电负性取代基的影响 )
CH3F CH3OH CH3Cl CH3Br CH3I
CH4 TMS
4.0 3.5 3.0 2.8 2.5 2.1 1.8 4.26 3.14 3.05 2.68 2.16 0.23 0
随着卤素的电负性的增加，拉电子能力 增强，因而C原子周围电子密度下降，由 于H原子与之相连，其电子密度也下降， 导致磁屏蔽减少，§值增加，反之亦然。
0.30 0.90 CH2
CH 2 1.30
H2C
2.70H2C
CH 2 0.30 CH2 0.90
CH2 1.30
CH2 2.70
CH 2 3.81
[18]轮烯（annulene）中，六个环内氢为 -2.99，
十二个环外氢 9.28（环内的H在环平面上下侧， 环外的H在环平面内）
HH H
2.68 1.65
1.04
0.90
电负性较大的元素的原子数目增多， 值增大
F CH2 F
Cl CH2 Cl Br CH2 Br I CH2 I
5.45
5.33
4.94
3.90
CH3 Cl
3.05
CH2Cl2 5.33
CHCl3 7.24
化学键的各向异性
各向异性
氢核与某官能团空间位置不同，导致 其化学位移不同。
·B0(1-σ)
核外电子云的密度高，σ值大，核的 共振吸收高场（或低频）位移。
核外电子云的密度低，σ值小，核的 共振吸收低场（或高频）位移。
例如 CH3-O CH3-Si (CH3)2C(OH)CH2COCH3
化学位移
=
2
·B0(1-σ)
CH3CH2OH
B0 = 1.4 TG, △ = (CH2) – (CH3）
CH4
CH3Cl CH2Cl2 CHCl3
δ
0.23
3.05
5.33
7.27
CH3—CH2—CH2—X
X
0.93 1.53 3.49 —OH
1.06 1.81 3.47 —Cl
H离官能团越远影响越小
与质子直接相连的碳上的元素诱导效应越强， 值越大；
反之，越小。
H HC F
H
：4.26
H H C Cl
H
H H C Br
H
3.05
2.68
H HC M
H
负值 （M：金属）
H HC I
H
2.16
H HC F
H
4.26
H H C OH
H
3.38
H H C NH2
H
2.2
H H C CH3
H
0.86
电负性较大的元素与质子的距离增大时， 值逐步减小
CH3Br CH3CH2Br CH3CH2CH2Br CH3CH2CH2CH2CH2CH2Br
(1H Nuclear Magnetic Resonance Spectra,1H NMR)
化学位移 影响化学位移的因素 自旋耦合与裂分
化学位移
电子屏蔽效应 化学位移 核磁共振氢谱图示
电子屏蔽效应
=
2
·B0
原子核
电子环流 B0
感生磁场
决定于 = d+p+a+s
带正电原子核的核外电子在与外磁场 垂直的平面上绕核旋转的同时，会产生 与外磁场方向相反的感生磁场。
感生磁场的大小用
σ·B0表示。σ为屏蔽常
数，与核外电子云的密 度有关。
核实际感受到的磁场强度（有效磁场Beff）
Beff = B0 -σ·B0
Beff = B0(1-σ)
核的共振频率为：
=
2
DSS
CH3CH2OH:
δ(CH2) =148 Hz/60 MHz×106 =247 Hz/100 MHz×106 =2.47
δ(CH3) =73.2 Hz/60 MHz×106 =122 Hz/100 MHz×106 =1.22
核磁共振氢谱图示(基 峰的面积等于H个数之比）
S u n A p r 0 2 1 5 :2 7 :5 5 2 0 0 0 : (u n title d ) W 1 : 1 H A x is = p p m S c a le = 2 8 .6 6 H z / c m
化学键的各向异性
因化学键的键型不同，导致与其相 连的氢核的化学位移不同。
例如： δ
CH3CH3 CH2=CH2 HC≡CH
0.86
5.25
1.80
sp
R
C
_
_
C
H
电子环流 抗磁屏蔽
B0
sp2
C O (C)
B0
C O
C C
3.55
H
OH
3.75
HO
H
(1)
1.44 1.44
1.62
2.27
2.54
O O
CHO
1 0 .0 0 0
9 .6 0 0
9 .2 0 0
8 .8 0 0
8 .4 0 0
8 .0 0 0
7 .6 0 0
7 .2 0 0
6 .8 0 0
6 .4 0 0
6 .0 0 0
5 .6 0 0
影响化学位移的因素
诱导效应 化学键的各向异性
共轭效应 浓度、温度对δ值的影响 溶剂对δ值的影响
(2)
（1）的H处于双键的正上方，也就是在 双键的屏蔽区，§值较小。
（2）的H不是双键的正上方，也就是受 双键的影响小，§值较大。
9.0
H
O
CO R
H H 0.07
0.55
1.77 H3C
O H
(1)
O
H
2.31
CH3
(2)
1,4- 聚 亚 甲 基 苯 （ 1,4-polymetylenebenzenes ） 屏 蔽 区 的CH2的氢核的=0.30，而一般的CH2应为1.2左右。
H
H
H2.99H
H
HH H
H 9.28
H
H
H
HH
sp3
C
C
H
H
δ(–CH3) < δ(–CH2 –) < δ(–CH<) δ(CH3–O–) < δ(–CH2 –O–) < δ(>CH–O–)
Ha He
89 oC
Ha < He
H
N
S
O
0.22 1.96
1.51
= 148 – 73.2 = 74.7 Hz
B0 = 2.3 TG, △ = (CH2) – (CH3）
= 247 – 122 = 125 Hz
Hale Waihona Puke Δ ΔB0 δ δ= 106 标
δ= B 106 B标
样品 标准 0
TMS (CH3)4Si, Tetramethyl silicane DSS (CH3)3SiCH2CH2CH2SO3Na Sodium 4,4-dimethyl-4-silapentanesulfonate
诱导效应
( 电负性取代基的影响 )
CH3F CH3OH CH3Cl CH3Br CH3I
CH4 TMS
4.0 3.5 3.0 2.8 2.5 2.1 1.8 4.26 3.14 3.05 2.68 2.16 0.23 0
随着卤素的电负性的增加，拉电子能力 增强，因而C原子周围电子密度下降，由 于H原子与之相连，其电子密度也下降， 导致磁屏蔽减少，§值增加，反之亦然。
0.30 0.90 CH2
CH 2 1.30
H2C
2.70H2C
CH 2 0.30 CH2 0.90
CH2 1.30
CH2 2.70
CH 2 3.81
[18]轮烯（annulene）中，六个环内氢为 -2.99，
十二个环外氢 9.28（环内的H在环平面上下侧， 环外的H在环平面内）
HH H
2.68 1.65
1.04
0.90
电负性较大的元素的原子数目增多， 值增大
F CH2 F
Cl CH2 Cl Br CH2 Br I CH2 I
5.45
5.33
4.94
3.90
CH3 Cl
3.05
CH2Cl2 5.33
CHCl3 7.24
化学键的各向异性
各向异性
氢核与某官能团空间位置不同，导致 其化学位移不同。
·B0(1-σ)
核外电子云的密度高，σ值大，核的 共振吸收高场（或低频）位移。
核外电子云的密度低，σ值小，核的 共振吸收低场（或高频）位移。
例如 CH3-O CH3-Si (CH3)2C(OH)CH2COCH3
化学位移
=
2
·B0(1-σ)
CH3CH2OH
B0 = 1.4 TG, △ = (CH2) – (CH3）
CH4
CH3Cl CH2Cl2 CHCl3
δ
0.23
3.05
5.33
7.27
CH3—CH2—CH2—X
X
0.93 1.53 3.49 —OH
1.06 1.81 3.47 —Cl
H离官能团越远影响越小
与质子直接相连的碳上的元素诱导效应越强， 值越大；
反之，越小。
H HC F
H
：4.26
H H C Cl
H
H H C Br
H
3.05
2.68
H HC M
H
负值 （M：金属）
H HC I
H
2.16
H HC F
H
4.26
H H C OH
H
3.38
H H C NH2
H
2.2
H H C CH3
H
0.86
电负性较大的元素与质子的距离增大时， 值逐步减小
CH3Br CH3CH2Br CH3CH2CH2Br CH3CH2CH2CH2CH2CH2Br