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核磁共振氢谱总结

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核磁共振氢谱(NMR)

核磁共振氢谱(NMR)
氢谱可以用于鉴定生物体内代谢产物的化学结构，有助于了解生物体的代谢过程 和生理状态。
代谢物变化分析
通过比较不同生理状态下的氢谱数据，可以分析代谢产物的变化，从而研究疾病 、营养状况等对生物体的影响。
药物代谢动力学研究
药物代谢过程研究
氢谱可以用于研究药物在体内的代谢过 程，了解药物在体内的转化和排泄机制 。
反应机理研究
总结词
核磁共振氢谱在反应机理研究中具有重要应用，通过监测反 应过程中谱峰的变化，可以揭示反应的中间产物和反应路径 。
详细描述
核磁共振氢谱可以实时监测反应过程中氢原子所处的化学环 境变化，从而揭示反应的中间产物和反应路径。通过分析谱 峰的变化，可以推断出反应过程中各组分的生成和消耗情况 ，有助于深入理解反应机理。
催化剂活性位点研究
总结词
核磁共振氢谱在催化剂活性位点研究中具有独特的应用价值，通过分析催化剂表面吸附物种的谱峰特 征，可以揭示催化剂的活性位点和反应机制。
详细描述
核磁共振氢谱可以用来研究催化剂表面吸附物种的结构和性质。通过分析谱峰的位置和裂分情况，可 以推断出吸附物种所处的化学环境和与催化剂表面的相互作用关系。这些信息有助于揭示催化剂的活 性位点和反应机制，对于优化催化剂性能和提高催化反应效率具有重要意义。
重要信息。
生物医学
用于研究生物大分子的 结构和功能，为疾病诊
断和治疗提供依据。
02
核磁共振氢谱的基本原理
原子核的自旋与磁矩
原子核自旋
原子核具有自旋角动量，使得原子核 具有一定的磁矩。
磁矩与磁场相互作用
能级跃迁
当外加射频场能量与能级分裂相匹配 时，原子核发生能级跃迁，释放出共 振信号。
原子核磁矩在外部磁场中受到洛伦兹 力，产生能级分裂。

核磁共振氢谱小结

核磁共振氢谱小结

目录核磁共振氢谱 (2)1氢的化学位移 (2)1.1化学位移 (2)1.2屏蔽效应 (2)1.3影响化学位移的因素 (3)1.3.1诱导效应 (3)1.3.2共轭效应 (4)1.3.3各向异性效应 (5)1.3.4Van der Waals效应 (5)1.3.5氢键与溶剂效应 (5)2自旋偶合和自旋裂分 (6)2.1 n + 1规律 (6)2.2 偶合常数 (7)2.2.3远程偶合 (7)2.2.4质子与其他核的偶合 (8)3自旋系统 (8)3.1化学等价 (8)3.2磁等价 (9)3.4自旋系统的命名 (10)3.5自旋系统的分类 (10)3.5.1二旋系统 (11)3.5.2三旋系统 (11)3.5.3四旋系统 (14)4简化1H-NMR谱的实验方法 (16)5图谱的分类 (17)6常用化学位移标准物 (18)7应用 (19)核磁共振氢谱1氢的化学位移原子核由于所处的化学环境不同，而在不同的共振磁场下显示吸收峰的现象。

1.1化学位移的表示：单位ppm低场（高频）←→高场（低频）1.2屏蔽效应（化学位移的根源）磁场中所有自旋核产生感应磁场，方向与外加磁场相反或相同，使原子核的实受磁场降低或升高，即屏蔽效应。

标准：四甲基硅（TMS ），δ=0，（如以τ表示，τ=10，τ=10+δ）屏蔽常数和化学位移1.3影响化学位移的因素诱导效应共轭效应各向异性效应V an der Waals效应氢键效应和溶剂效应1.3.1诱导效应氢原子核外成键电子的电子云密度产生的屏蔽效应。

拉电子基团：去屏蔽效应，化学位移左移，即增大推电子基团：屏蔽效应，化学位移右移，即减小由于邻对位氧原子的存在，右图中双氢黄酮的芳环氢ab的化学位移为6.15ppm通常芳环氢化学位移大于7ppm。

1.3.2共轭效应1.3.3各向异性效应芳环叁键羰基双键单键在分子中处于某一化学键的不同空间位臵上的核受到不同的屏蔽作用,这种现象称为各向异性效应,这是因为由电子构成的化学键在外磁场的作用下,产生一个各向异性的附加磁场,使得某些位和 键碳原子相连的H，其所受屏蔽作用小于烷基碳原子相连的H原子。

核磁共振波谱法之氢谱解析

核磁共振波谱法之氢谱解析

1.6 a峰的氢数 3H 1.6 1.0 0.5 0.6 1.0 b峰的氢数 2H 1.6 1.0 0.5 0.6
同理计算c峰和d峰各相当于1H。
依已知含氢数目的峰的积分值为准，求出一个氢相当的 积分值，而后求出氢分布。 本题中δd10.70很容易认定为羧基氢的共振峰，因而 0.60cm相当于1个氢，因此：
a b O c CH2CH2 O C CH3
3 2
化合物 C10H12O2
2 5
8
7
6
5
4
3
2
1
0
例1 计算下图中a、b、c、d各峰的氢核数目。
C4H7BrO2的核磁共振氢谱
测量各峰的积分高度，a为1.6cm，b为1.0cm，c为0.5cm，d 为0.6cm。氢分布可采用下面两种方法求出。 （1）由每个（或每组）峰面积的积分值在总积分之中所占 的比例求出:
②氢分布：
③ a 2.42 单峰 3H CH 3 CO 而不是与氧相连（CH3-O-的δ 为3.5~3.8）
d 7.35 单峰 5H 单取代苯，与烃基直接 相连
④由分子式中扣除CH3-CO-及C6H5-，余C2H2Br2而c、d皆 为二重峰，而化学位移δb4.91、 δc5.33，说明存在着-CHBrCHBr-基团。 ⑤结构式： 综上所述，未知物结构式为：
第五节
核磁共振氢谱的解析
要求：
1、掌握核磁共振氢谱中峰面积与氢核数目的 关系； 2、掌握核磁共振氢谱的解析步骤； 3、熟悉并会解析一些简单的核磁共振氢谱。
一、谱图中化合物的结构信息 1、核磁共振氢谱提供的信息：由化学位移、偶合常数 及峰面积积分曲线分别提供含氢官能团、核间关系及氢 分布等三方面的信息。具体如下： （1）峰的数目：标志分子中磁不等价质子的种类，多少种；

核磁共振氢谱简单看法

核磁共振氢谱简单看法

核磁共振氢谱简单看法核磁共振氢谱被广泛应用于化学、生物学、医学等领域。

在此，我将就核磁共振氢谱的原理、应用和局限性进行简要阐述。

一、原理1.1 基本原理：该技术利用核磁共振现象分析分子结构和物理化学性质。

当仪器中的样品处于强磁场中时，其中所有含有氢原子的分子核都会进入共振状态，此时通过给样品输入特定的射频能量，使得样品中的核自由翻转。

当射频脉冲消失后，核重新回到原来的方向，并在此过程中辐射射频信号，这种现象就是核磁共振信号。

1.2 谱图解读：核磁共振谱的横坐标是化学位移（δ值），纵坐标是信号强度，参照化合物的谱图特征，可以推断未知的谱图所代表的化合物原子结构和数量。

化学位移与核所处的环境有关，如通过测量质子受到的电子环境（即相邻原子所带的电荷）来得出。

因此，核磁共振谱是一种极为敏感的定量和结构分析方法，可测量数目庞大的化合物和类似物。

二、应用2.1 化学：核磁共振氢谱广泛应用于化学分析，包括分析化合物组分、确定纯度和鉴定未知样品。

它还可以用于分析化合物的立体结构和有机反应动力学。

2.2 生物：核磁共振氢谱可用于分析体内分子，包括蛋白质、核酸和代谢产物等。

这项技术已广泛应用于疾病诊断和治疗、药物研发等方面。

2.3 医学：核磁共振氢谱被广泛应用于医学诊断和监测，例如诊断肿瘤和肝脏疾病等。

它还可以评估治疗效果、预测患者的预后、了解代谢、血流和组织结构等信息。

三、局限性3.1 磁场不均：核磁共振氢谱中分析结果的准确性受到磁场均匀性的影响。

磁场不均会导致信号的失真和分离，从而降低分析结果的精度。

3.2 样本准备：核磁共振氢谱的分析结果受样本准备技术的影响。

样品需要通过特定的处理方法才能得到准确的分析结果。

3.3 噪声影响：核磁共振氢谱机器本身的噪声会对分析结果产生干扰，降低分析结果的精度和可靠性。

总体来说，核磁共振氢谱是一种准确、灵敏且广泛应用的分析方法，对于化学、生物学、医学等领域都具有重要的意义。

但是，为了得到准确的分析结果，需要注意磁场均匀性、样本准备技术和噪声干扰等因素的影响。

氢谱解析知识点总结

氢谱解析知识点总结

氢谱解析知识点总结一、氢谱解析的原理氢谱解析是利用核磁共振(NMR)技术对物质中氢原子进行分析的一种方法。

其原理基于氢原子核在外加磁场下发生的磁共振现象，通过测量氢原子核的共振频率和强度，可以得到有关样品组成和结构的信息。

在氢谱解析中，采用的主要是质子核磁共振(1H-NMR)技术，即利用氢原子核的磁共振进行分析。

1.1 原子核的磁矩氢原子核由一个质子组成，其核自旋为1/2，因此具有磁矩。

在外加磁场下，氢原子核会产生磁偶极矩，这导致核在磁场中存在能级分裂现象，从而引起共振现象。

1.2 核磁共振现象当氢原子核处于外部磁场中时，其核磁矩会与外部磁场发生相互作用，导致核的能量发生分裂，分裂的能级差与外部磁场的强度成正比。

当外部磁场的强度等于核的共振频率时，会发生共振吸收，此时氢原子核会发生能级跃迁，产生共振信号。

通过测量共振频率，可以得到氢原子核的化学环境和结构信息。

1.3 化学位移在氢谱解析中，样品中的不同氢原子会由于其化学环境不同而呈现出不同的共振频率。

这是因为，氢原子的共振频率与其周围的化学环境有关，如化学键的种类和数目、邻近的官能团等。

这种现象称为化学位移，通过化学位移可以对不同氢原子进行识别和定量分析。

1.4 耦合效应在一些情况下，样品中的氢原子之间会发生相互耦合，使得它们的共振频率发生变化。

这种现象称为耦合效应，通过耦合效应可以得到关于氢原子之间的相互作用和化学键的信息，进一步帮助解析样品的结构和成分。

以上是氢谱解析的基本原理，了解这些知识点有助于加深对氢谱解析技术的理解，为后续的仪器分析和谱图解析打下基础。

二、氢谱解析的仪器分析氢谱解析的仪器主要是核磁共振谱仪，利用核磁共振谱仪可以对样品进行快速准确的分析。

核磁共振谱仪通常由磁体、射频系统、梯度磁场和检测器等部分组成，其工作原理是利用外部静态磁场和射频辐射来引起样品中核的共振现象。

2.1 磁体核磁共振谱仪中的磁体是用来产生外部静态磁场的装置，常见的磁体有永磁体和超导磁体。

核磁共振氢谱(1H-NMR)

核磁共振氢谱(1H-NMR)

第二章核磁共振氢谱(1H-NMR)§1 概述基本情况1H天然丰度：99.9844%,I=1/2，γ=26.752(107radT-1S-1)共振频率：42.577 MHz/Tδ: 0～20ppm§2 化学位移1.影响δ值的因素A.电子效应(1)诱导效应a电负性电负性强的取代基使氢核外电子云密度降低，其共振吸收向低场位移，δ值增大b.多取代有加和性c.诱导效应通过成键电子传递，随着与电负性取代基距离的增大，诱导效应的影响逐渐减弱，通常相隔3个以上碳的影响可以忽略不计（2）.共轭效应氮、氧等杂原子可与双键、苯环共轭。

苯环上的氢被推电子基取代，由于p-π共轭,使苯环电子云密度增大, δ值向高场移动苯环上的氢被吸电子基取代，由于p-π共轭或π-π共轭,使苯环电子云密度降低, δ值向低场移动(3). 场效应在某些刚性结构中,一些带杂原子的官能团可通过其电场对邻近氢核施加影响,使其化学位移发生变化.这些通过电场发挥的作用称为场效应(4). 范德华(Van der Waals)效应在某些刚性结构中,当两个氢核在空间上非常接近，其外层电子云互相排斥使核外电子云不能很好地包围氢核，相当于核外电子云密度降低，δ值向低场移动B.邻近基团的磁各向异性某些化学键和基团可对空间不同空间位置上的质子施加不同的影响，即它们的屏蔽作用是有方向性的。

磁各向异性产生的屏蔽作用通过空间传递，是远程的。

（1）芳环在苯环的外周区域感应磁场的方向与外加磁场的方向相同（顺磁屏蔽），苯环质子处于此去屏蔽区，其所受磁场强度为外加磁场和感应磁场之和，δ值向低场移动。

（2）双键>C=O, >C=C<的屏蔽作用与苯环类似。

在其平面的上、下方各有一个锥形屏蔽区（“+”），其它区域为去屏蔽区。

（3）三键互相垂直的两个π键轨道电子绕σ键产生环电流，在外加磁场作用下产生与三键平行但方向与外加磁场相反的感应磁场。

三键的两端位于屏蔽区（“+”），上、下方为去锥形屏蔽区（“-”）δ值比烯氢小。

核磁共振之氢谱

例如：B0 =4.7TG时，下列核的共振频率：
1H Υ=26.752(107 rad./s.T), 200MHz 13C Υ=6.728 (107 rad./s.T), 50.3MHz 19F Υ=25.181(107 rad./s.T), 188.2MHz 31P Υ=10.841(107 rad./s.T), 81MHz
118.2(s) 206.5(s)
核弛豫
在电磁波的作用下，当h对应于分子中某种 能级（分子振动能级、转动能级、电子能级、核 能级等）的能量差E时，分子可以吸收能量， 由低能态跃迁到高能态。
在电磁波的作用下，激发态的分子可以放出
能量回到低能态，重建Boltzmann分布。
只有当激发和辐射的几率相等时，才能 维持Boltzmann分布，可以连续观测到光谱信 号。
核磁共振氢谱
(1H Nuclear Magnetic Resonance Spectra,1H NMR)
第一节 核磁共振基本原理
核自旋, 核磁矩 核磁共振 核弛豫
一、核自旋和核磁矩
原子核是带正电的微粒（由质子 +中子组成），大 多数原子核都具有自旋现象。 核的自旋现象，用自旋量子数I表示，I值与原子核
( = ·P )。
自旋核的取向，即磁矩 的取向。
无外磁场（B0）时，磁矩 的取向是任意 的。
在B0中
I 0的自旋核，磁矩的取向不是任意的，而 是量子化的，共有（2I + 1）种取向。可用磁量 子数m表示：m：I，I-1，，-I+1，-I
I = 1/2的自旋核，共有2种取向 （+1/2，-1/2）
的质量A和核电荷数（质子数或原子序数）Z有关。
质量（A） 原子序数（Z）

核磁共振氢谱

17
组成：磁铁、射频发生器、检测器、放大器、记录仪（放大器）、样品管
脉冲频率发射器
核磁管
脉冲频率放大器
检测器
扫描发生器
核磁共振光谱仪的简单构造示意图 原理：扫频--固定 H0，改变υ射，使υ射与H0匹配;
扫场--固定υ射，改变H0，使H0与υ射匹配;
记录仪
18
19
20
21
三、化学位移
1.化学位移的产生
的效应称为溶剂效应。
30
4.1 诱导效应
影响电子云密度的一个重要因素是与质子相连接的原子或 基团的电负性的强弱.
电负性强的取代基, 它们通过诱导效应使与其相邻接的核 外电子密度降低, 从而减少电子云对核的屏蔽 作用叫做电子的屏蔽效应). 使核的共振频率向低场移动.
24
例如: 图1给出了乙基苯在100MHz时的高分辨率核 磁共振图谱. 在乙基苯的分子中, -CH3 上的三个质子, -CH2- 上的两个质子， C6H5－上的五个质子.它们在 不同的磁场强度下产生共振吸收峰, 也就是说,它们 有着不同的化学位移.
3H C6H5－
2H
－CH3
5H
－CH2－
TMS
7.0 6.0 5.0 4.0 3.0 2.0 1.0 0
11
2.核磁共振
如果以射频照射处于外磁场H0 中的核,且照射频 率υ恰好满足下列关系时
hυ= △E 或 υ= ( /2)B0 处于低能级的核将吸收射频能量而跃迁至高能 级, 这种现象称为核磁共振现象。 由上式可知, 一个核的跃迁频率与磁场强度B0 成正比, 使1H 核发生共振，由自旋m = ½取向变成m = -1/2 的取向。应供给△E 的电磁波(射频)。照射频率 与外加磁场强度成正比。

核磁共振氢谱医学知识


C=C-
0.8
0.9
Ph
CC
1.3
Cl
2.0
Br
1.9
I
1.4
OH
1.7
-OR
1.5
-OPh
2.3
-OCOR
2.7
-OCOPh
2.9
NH2
1.0
NR2
1.0
NO2
3.0
SR
1.0
-CHO
1.2
-COR
1.2
-COOH
0.8
-COOR
0.7
CN
1.2
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
对于次甲基的δ值依然可以用Shoolery 经验公式计算,但常数项改为1.5.
•1-2 1,62,0 •1-3 0,61,0 •1-4 1,3-
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
•1-2 2,02,6 •1-3 1,52,2 •1-4 1,82,3 •2-3 2,84,0
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
图2.1苯基-2,2-二甲基丙烷的核磁共振氢谱图。
图中横坐标为化学位移,图上有三个峰，则表明该有机物分子中的氢有三种类型： 峰面积的积分比为9：5：2，表明该化合物的三种不同氢的数目分别是9、5和2； 化学位移δ 7.2处的峰表示苯环上5个相同的氢，δ2.5处的峰表示亚甲基上的2个相 同氢，而δ0.9处的峰则表示三个甲基上的9个相同的氢。这样，能够判断出有机 物分子中氢的种类和数目就可以非常容易地推断出有机物的分子结构。
烯烃的化学位移计算
δ=1.50 +Σσ
H
R顺
C 同R
C R反
δC=C-H =5.25 + Z同 +Z顺 +Z反

图谱解析 核磁共振图谱-氢谱


图4.7 自旋原子在(a) 在地球磁场中进动 (b) 在外加磁场中的进动.
14
SKLF
, 同外加磁场的强度成比例；外加磁场强度越大，
进动的速率越大. • 由于原子核带有电荷，原子核进动将产生同样频率的振 荡电场。 • 如果有相同频率的射线照射进动质子，此时射线的能量 将被吸收.
＝60 MHz
36
SKLF
4.11 局部的磁场屏蔽
σH σB 00
H0 B0
图4.20 由价电子引起的局部反磁场屏蔽
37
SKLF
A.电负性作用
取代基的电负性越强，它屏蔽质子的能力越强，因此，这些质子的 化学位移越大。 多重取代比单取代的效果要强。 碳原子上电负性的取代基降低相连质子的局部反磁场屏蔽效应，因 为他们降低了这些质子周围的电子云密度。 表 4.4 CH3X 化学位移同取代基 X的关系
21
SKLF
这种共振频率的差异是十分小的。
例如， CH3Cl, CH3F, 72Hz (1.41Tesla, 60MHz) 要想达到这种精确度，检测到精确的频率是十分困难 的;因此，不要试图测量每一个质子的精确的共振频率 标准的参照物： (CH3)4Si, TMS; 直接测量共振频率的 差异。 参照TMS，特定质子的共振频率同外加磁场的强度密 切相关。
自旋状态+1/2 具有较 低的能量，因为其磁 矩与磁场方向相同； 自旋状态1/2具有较 高的能量，因为其磁 矩与磁场方向相反.
图4.2 条形磁铁的顺磁和逆磁排列
7
SKLF
因此，当有外加磁场存在时，简并的磁旋状态被分 为能量不同的两种
-1/2 和磁场方向相反
+1/2
E
+1/2 和磁场方向相同
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第3章核磁共振氢谱核磁共振（nuclear magnetic resonance, NMR）是近十几年来发展起来的新技术，它与元素分析、组外光谱、红外光谱、质谱等方法配合，已成为化合物结构测定的有力工具。

目前核磁共振已经深入到化学学科的各个领域，广泛应用越有机化学、生物化学、药物化学、罗和化学、无机化学、高分子化学、环境化学食品化学及与化学相关的各个学科，并对这些学科的发展起着极大的推动作用。

核磁共振测定过程中不破坏样品，仪分样品可测多种数据；不但可以测定纯物质，也可以测定彼此型号不重叠的混合物样品；不但可以测定有机物，现在许多无机物的分子结构也能用核磁共振技术进行测定。

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的粒子，若其进行自旋运动将能产生磁极矩，但并不是所有的原子核都能产生自旋，只有那些中子数和质子数均为奇数，或中子数和质子数之一为奇数的原子核才能产生自旋。

如1H、13C、15N、19F、31P……、119Sn等。

这些能够自旋的原子核进行自旋运动时能产生磁极矩，原子核的自旋运动与自旋量子数I相关,I=0的原子核没有自旋运动。

只有I≠0的原子核有自旋运动。

原子核由中子和质子所组成，因此有相应的质量数和电荷数。

很多种同位素的原子核都具有磁矩，这样的原子核可称为磁性核，是核磁共振的研究对象。

原子核的磁矩取决于原子核的自旋角动量P，其大小为：式中：I为原子核的自旋量子数。

h为普朗克常数。

原子核可按I的数值分为以下三类：（1）中子数、质子数均为偶数，则I=0，如12C、16O、32S等。

此类原子核不能用核磁共振法进行测定。

（2）中子数与质子数其一为偶数，另一为奇数，则Ｉ为半整数，如I=1/2：1H、13C、15N、19F、31P、37Se等；I=3/2：7Li、9Be、11B、33S、35Cl、37Cl等；I=5/2：17O、25Mg、27Al、55Mn等；以及I=7/2、9/2等。

（3）中子数、质子数均为奇数，则I为整数，如2H(D)、6Li、14N等I=1；58Co，I=2；10B，I=3。

（2）、（3）类原子核是核磁共振研究的对象。

其中，I=1/2的原子核，其电荷均匀分布于原子核表面，这样的原子核不具有四极矩，其核磁共振的谱线窄，最宜于核磁共振检测。

凡I值非零的原子核即具有自旋角动量P，也就具有磁矩μ，μ与P之间的关系为：γ称为磁旋比，是原子核的重要属性。

3.1.2 自旋核在次场中的取向和能级质子核磁距在外加磁场中空间量子化，有2I + 1种可能的空间取向，这些磁量子数m 的值只能取I, I-1......-I, －I+1,共有2I + 1种可能的值，如下图所示：根据电磁理论，磁矩μ在外磁场中与磁场的作用能E为：式中：B O为磁场强度。

作用能E属于位能性质，故核磁矩总是力求与外磁场方向平行。

外磁场越强，恩呢高级分裂越大，高低能态的能级差也越大。

3.1.3 核的回旋和核磁共振当发生核磁共振现象时，原子核在能级跃迁的过程中吸收了电磁波的能量，由此可检测到相应的信号。

在磁场中，通电线圈产生磁距，与外磁场之间的相互作用使线圈受到力矩的作用而发生偏转。

同样在磁场中，自旋核的赤道平面也受到力矩作用而发生偏转，其结果是核磁距围绕磁场方向转动，这就是拉莫尔进动。

在静磁场中，具有磁矩的原子核存在着不同能级。

此时，如运用某一特定频率的电磁波来照射样品，并使该电磁波满足下式，原子核即可进行能级之间的跃迁，这就是核磁共振。

当然，跃迁时必须满足光谱选律，即。

所以产生核磁共振的条件为：射回射回可见，射频频率和磁场强度B O是呈正比的，在进行核磁共振实验时，所用的测长强度越高，发生核磁共振所需的射频频率也越高。

3.1.4 核的自旋弛豫对磁旋比为γ的原子核外加一静磁场B0时，原子核的能级会发生分裂。

处于低能级的粒子数n1将多于高能级的离子数n2，这个比值可用玻尔兹曼定律计算。

由于能级差很小，n1和n2很接近。

为能连续存在核磁共振信号，必须有从高能级返回低能级的过程，这个过程即称为弛豫过程。

弛豫过程有两类：自旋-晶格弛豫，亦称为纵向弛豫。

其结果是一些核由高能级回到低能级。

该能量被转移至周围的分子（固体的晶格，液体则为周围的同类分子或溶剂分子）而转变成热运动，即纵向弛豫反映了体系和环境的能量交换；自旋-自旋弛豫，亦称为横向弛豫。

这种弛豫并不改变n1，n2的数值，但影响具体的（任一选定的）核在高能级停留的时间。

这个过程是样品分子的核之间的作用，是一个熵的效应。

3.2 核磁共振仪与实验方法3.2.1 连续波核磁共振谱仪扫场：固定射频波频率，由扫描发生器线圈连续改变磁场强度，由低场至高场扫描。

扫频：固定磁场强度，通过改变射频频率的方式进行扫描。

3.2.2 脉冲傅里叶变换核磁共振谱仪PFT-NMR有很强的累加信号能力，所以有很高的灵敏度，大大减少样品的用量。

3.2.3 样品的处理非粘稠性的液体样品，可以直接测定。

对难以溶解的物质，如高分子化合物、矿物等，可用固体核磁共振仪测定。

但在大多数情况下，固体样品和粘稠性液体样品都是配成溶液进行测定。

溶剂应该不含质子，对样品溶解性好，不发生缔合作用，如四氯化碳、二硫化碳和氘代试剂等。

标准物质一般选用四甲基硅烷。

3.2.4 核磁共振图谱谱图的右边是高磁场、低频率，左边是低磁场、高频率。

吸收峰上的阶梯曲线是积分线，记录出各组峰的积分高度，由此可得到各组峰代表的质子的数量比。

3.3 1H的化学位移3.3.1 电子的屏蔽效应和化学位移大多能自旋的原子核都会受到核周围电子旋转动能的影响，原子核外层电子的旋转也会产生另外一个磁场，而电子旋转产生的磁场方向与原子核自旋产生的磁场方向相反。

这样，实际上有机物分子中自旋原子核所感受外加磁场电磁波的大小与原子核外层电子旋转产生的磁场有关，外层电子旋转产生的磁场，对原子核接受外加磁场的电磁波会产生屏蔽作用(shielding effect)。

由于原子核在有机物分子中所处的位置有差异，这样处于不同位置的原子核周围的电子状态就不同，也即原子核受电子屏蔽作用的程度也不同（用σ表示屏蔽常数），因而有机物分子中处于不同位置的原子核可以在不同的外加磁场的电磁波频率处发生共振。

这样就可以根据原子核发生共振的频率，推断出原子核在有机物分子中的位置，进而推断出有机物的分子结构。

在外层电子屏蔽条件下，自旋原子核在外加磁场作用时发生共振时的电磁波频率称作化学位移（chemical shift），常用δ表示。

现在的核磁共振谱主要是根据化学位移的数值来推断原子核在有机物分子中的位置而进行结构鉴定的。

核的共振频率ν与B O有如下关系：ν＝γ B O（1－σ）∕2π由于荷所处化学环境不同其屏蔽常数σ的值不同，因此共振频率ν也不同。

3.3.2 化学位移的表示方法现在的核磁共振谱图中的化学位移δ值均为和基准物质四甲基硅烷化学位移δ值的相对比值，并被放大100万倍。

样品或样品其中ν为电磁波频率，TMS为基准物质四甲基硅烷，B为外加磁场强度。

必须指出：化学位移δ值是一个相对比值，它是一个无单位的数值，所谓ppm表示数值被放大百万倍，而不是δ值的单位。

另外，核磁共振δ值的ppm更与浓度单位ppm无任何关系。

3.3.3 影响化学位移的因素1. 诱导效应（inductive effect）某基团如果与电负性较强的原子（基团）连接，由于电负性较强的原子的拉电子作用，使该基团周围的电子密度降低，核的屏蔽减少，谱线向低场移动，这种效应称之诱导效应。

例如在CH3X中δ值与电负性EX有明显的依赖关系。

随着卤素的电负性增加，拉电子能力增强。

因而碳原子周围电子密度下降，由于氢原子与之相连，其电子密度也下降导致磁屏蔽减少δ值增加。

2. 共轭效应（conjugate effect）在具有多重健或共轭多重健的分子体系中，由于π电子的转移导致某基团电子密度和磁屏蔽的改变，此种效应称之共轭效应。

共轭效应有两种类型：π－π和p-π共轭,值得注意的是这两种效应电子转移方向是相反的。

在左的情形，氧原子具有孤对电子，与乙烯双键构成p-π共轭，电子转移的结果，使β位的C,H的电子云密度增加磁屏蔽也增加，因而δ减少（乙烯的δ为5.25ppm）。

右边的情形属于π－π，电子转移的方向恰恰相反，使β位的C,H的电子云密度降低，磁屏蔽也减少，因而δ增加。

3. 磁各向异性（magnetic anisotropic effect）如果分子具有多重键或共轭多重键，在外磁场作用下，π电子会沿着分子的某一方向流动，形成次级磁场，从而影响分子的磁屏蔽，由于次级磁场具有方向性，对分子各部位的磁屏蔽亦不同，称之为磁各向异性效应。

(1) 苯环的环电流效应由于苯环π电子的离域性，或流动性，在外加磁场H0的作用下，当H0的方向垂直于苯环平面时，π电子便沿着苯环碳链流动，形成环电流（ring current）,电子流动的结果产生磁场，根据楞次定律，感应磁场的方向与外加磁场H0相反，因此苯环平面的上下正屏蔽区，侧面形成去屏蔽区，苯环的质子处于去屏蔽区。

对于某些具有共轭体系的大环化合物，环电流效应更为显着，环内质子与环外质子的δ相差很大。

例如(2) 双键与羰基的屏蔽与苯环的情形相似，双键与羰基的磁屏蔽如图所示:(3) 炔烃的屏蔽碳碳叁键刚好相反，去屏蔽区在叁键的上下方，而屏蔽区与叁键共平面。

这样乙炔的氢原子则处于屏蔽区，导致化学位移δ值为2.88ppm，远远小于乙烯。

(4) 单键单键有较弱的各向异性效应，C—C单键的去屏蔽区是以C—C单键为轴的圆锥体。

4. 范德华效应（Van der Waaslss effect）当两个原子相互靠近时，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，这种效应称之为范德华效应。

5. 氢键效应（effect of hydrogen bond）和溶剂效应（solvent effect）有物机分子中氢核化学位移δ值产生影响的是氢键作用。

对于含有羟基和氨基的有机物，往往形成氢键，这样氢键的作用会导致氧和氮原子上氢的化学位移δ值的变化。

一般而言，有机物分子形成氢键会使氢核周围的电子云密度降低，即可发生类似去屏蔽的作用。

这样能形成氢键的有机物分子，其氧和氮原子上氢的化学位移δ值会显着增大。

形成氢键的质子由于受到两个氧原子的拉电子作用（诱导效应），其氢谱出现在低场位置上。

另外，羟基和氨基的核磁共振峰强度一般较弱和宽大，而其它有机基团的峰则强而尖锐，比较容易区分。

溶剂效应的产生往往是由溶剂的磁各向异性效应或溶剂与被测试样分子间的氢键效应引起的。

3.4 各类质子的化学位移氢核类型示例化学位移δppm环丙烷0.2伯烷RCH30.9仲烷R2CH2 1.3叔烷R3CH 1.5烯丙基取代C＝C－CH3 1.7碘取代I－CH3 2.0－4.0酯基取代H3C－COOR 2.0－2.2羧基取代H3C－COOH 2.0－2.6酰基取代H3C－COR 2.0－2.7炔C≡C－H 2.0－3.0苯基取代 2.2－3.0醚基取代R－O－CH3 3.3－4.0溴取代CH3Br 2.5－4.0氯取代CH3Cl 3.0－4.0羟基取代CH3OH 4.0－4.3氟取代CH3F 4.0－4.5酰氧基取代RCOO－CH3 3.7－4.1胺RNH2 1.0－5.0醇ROH 1.0－5.5烯C＝C－H 4.6－5.9苯 6.0－8.5醛RCHO 9.0－10.0羧酸RCOOH 10.5－12.0酚 4.0－12.0烯醇C＝C－OH 15.0－17.0对于大部分有机化合物来说氢谱的化学位移值在0-10 ppm. 大致可分以下几个区：0-0.8 ppm：很少见，典型化合物; 环丙烷，硅烷，以及金属有机化合物。