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1、第四讲第四讲 核磁共振波谱法核磁共振波谱法(Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy)(NMR)4.1 简介简介4.2 的基本原理的基本原理4.3 化学位移化学位移4.4 自旋偶合与自旋裂分自旋偶合与自旋裂分4.5 核磁共振波谱仪核磁共振波谱仪4.6 图谱解析图谱解析碘代乙烷的NMR4.1 简介简介 英国科学家英国科学家彼得彼得曼斯曼斯菲尔德菲尔德和美国科学家和美国科学家保罗保罗劳特布尔劳特布尔因在因在核磁共振成核磁共振成像技术像技术领域的突破性成就而领域的突破性成就而一同分享一同分享2003年诺贝尔生理年诺贝尔生理学或医学奖。学或医学奖。迄今，已经有六位
2、科学迄今，已经有六位科学家因在家因在核磁共振核磁共振研究领域的研究领域的突出贡献而分别获得诺贝尔突出贡献而分别获得诺贝尔物理学、化学、生理学或医物理学、化学、生理学或医学奖。学奖。1924年，泡利（年，泡利（Pauli)预见预见原子核具有自旋和核磁距；原子核具有自旋和核磁距；1946年，斯坦福大学年，斯坦福大学布洛赫（布洛赫（Bloch）和和 哈佛大学哈佛大学珀塞珀塞尔（尔（Purcell）分别同时独立地分别同时独立地观察观察到核磁共振现象；到核磁共振现象；1952年，分享年，分享1952年诺贝尔物理奖；年诺贝尔物理奖；1953年，第一台商品化核磁共振波谱仪问世；年，第一台商品化核磁共振波谱仪
3、问世；1965年，年，恩斯特（恩斯特（Ernst)发展出傅里叶变换核磁共振和发展出傅里叶变换核磁共振和二维核磁共振；二维核磁共振；1991年，被授予诺贝尔化学奖；年，被授予诺贝尔化学奖；2002年，年，NMR领域再一次获诺贝尔化学奖。领域再一次获诺贝尔化学奖。核磁共振已成为最重要的仪器分析手段之一。核磁共振已成为最重要的仪器分析手段之一。核磁共振成像技术核磁共振成像技术（Nuclear Magnetic Resonance Imaging简称简称NMRI）获取样品平面（断面）上的分布信息，获取样品平面（断面）上的分布信息，称作核磁共振计算机断层成象，也就是切片称作核磁共振计算机断层成象，也就是
4、切片扫描方式。扫描方式。核磁共振手段可测定生物组织中核磁共振手段可测定生物组织中含水量分布的图像含水量分布的图像，这实际上就是质子密度，这实际上就是质子密度分布的图像。现已对生物组织的病变和其含分布的图像。现已对生物组织的病变和其含水量分布的关系作过广泛的研究。病变会使水量分布的关系作过广泛的研究。病变会使组织中的含水量发生变化，所以，组织中的含水量发生变化，所以，通过水含通过水含量分布的情况就可以把病变部位找出来量分布的情况就可以把病变部位找出来。4.核磁共振基本原理核磁共振基本原理4.2.1 原子核的自旋原子核的自旋n 核象电子一样，也有核象电子一样，也有自旋现象，从而有自自旋现象，从而有
5、自旋角动量。旋角动量。n核的核的自旋角动量自旋角动量()是量子化的，不能任是量子化的，不能任意取值，意取值，n可用可用自旋量子数自旋量子数(I)来描述。来描述。若原子核存在自旋，就会产生若原子核存在自旋，就会产生若原子核存在自旋，就会产生若原子核存在自旋，就会产生核磁矩核磁矩核磁矩核磁矩=p p p p。-磁旋比磁旋比 n n自旋角动量：自旋角动量：自旋角动量：自旋角动量：n自旋量子数（自旋量子数（I）不为零的核都具有磁矩，原子的自旋情况可）不为零的核都具有磁矩，原子的自旋情况可以用以用自旋量子数自旋量子数（I）表征：）表征：n质量数质量数（A）原子序数原子序数（Z）自旋量子数自旋量子数（I）
6、n偶数偶数 偶数偶数 0n偶数偶数 奇数奇数 1，2，3.n奇数奇数 奇数或偶数奇数或偶数 半整数半整数 1/2+n，n=0,1,2,n 1/2；3/2；5/2.)1(2+=IIhp pr r讨论讨论:1）I=0 的原子核的原子核 12 6C；168O；32 16S等等，无自旋，没有磁矩，不产无自旋，没有磁矩，不产生共振吸收。生共振吸收。2）I=1，2，3.的原子核：的原子核：21H，147N。这类原子核的核电荷分布。这类原子核的核电荷分布可看作一个椭圆体，电荷分布不均匀，共振吸收复杂，研究应用较少；可看作一个椭圆体，电荷分布不均匀，共振吸收复杂，研究应用较少；3）1/2，3/2，5/2.的原
7、子核的原子核:1H，13C，19F，31P。原子核的电原子核的电荷均匀分布，并象陀螺一样自旋，有磁矩产生，是核磁共振研究的主荷均匀分布，并象陀螺一样自旋，有磁矩产生，是核磁共振研究的主要对象；要对象；C，H也是有机化合物的主要组成元素。也是有机化合物的主要组成元素。总结：总结：I0、1/2、1 （1）I=0，=0=0，无自旋，不能产生自旋角动量，不会产生共，无自旋，不能产生自旋角动量，不会产生共振信号。振信号。（2）只有当）只有当I O时，才能发生共振吸收，产生共振信号。时，才能发生共振吸收，产生共振信号。自旋角动量：自旋角动量：自旋角动量：自旋角动量：)1(2+=IIhp pr r例如：例如
8、：4.2.2 自旋核在外加磁场中的取向自旋核在外加磁场中的取向取向数取向数=2 I+1（在没有外电场时，自旋核的取向是任意的）（在没有外电场时，自旋核的取向是任意的）4.2.3 磁共振的产生磁共振的产生 磁性核的自旋取向表明磁性核的自旋取向表明 它在外加磁场中的取向它在外加磁场中的取向：它的某个特定能级状态（它的某个特定能级状态（用用磁量子数磁量子数ms表示）。取值为表示）。取值为 I I 0 0 +I I。即：即：每一个取向都代表一个能级状态，有一个每一个取向都代表一个能级状态，有一个ms。如：如：1H核：核：I1/2 ms为为 1/2 和和+1/2 核磁共振现象核磁共振现象n n自旋量子数
9、自旋量子数 I=1/2的原子核（氢核），可的原子核（氢核），可当作电荷均匀分布的球体，绕自旋轴转当作电荷均匀分布的球体，绕自旋轴转动时，产生磁场，类似一个小磁铁。动时，产生磁场，类似一个小磁铁。图示：磁力线南进北出图示：磁力线南进北出图示：磁力线南进北出图示：磁力线南进北出当置于外加磁场当置于外加磁场H0中时，相对于外磁场，可以有（中时，相对于外磁场，可以有（2I+1）种种取向：取向：氢核（氢核（I=1/2），），两种取向（两个能级）：两种取向（两个能级）：(1)与外磁场平行，能量低，磁量子数与外磁场平行，能量低，磁量子数s1/2;(2)与外磁场相反，能量高，磁量子数与外磁场相反，能量高，磁量
10、子数s1/2;结论结论：(1)(1)E H0；(2)1H受到一定频率（受到一定频率（v）的电磁辐射，且提供的能的电磁辐射，且提供的能量量 =E，则发生共振吸收，产生共振信号。则发生共振吸收，产生共振信号。4.化学位移（化学位移（chemical shift)n定义定义：在照射频率确定时，：在照射频率确定时，同种核同种核因在分因在分子中的子中的化学环境化学环境不同而在不同不同而在不同共振磁场强共振磁场强度度下显示下显示吸收峰吸收峰的现象称为的现象称为化学位移。化学位移。n一个质子的一个质子的化学位移化学位移是由其周围的是由其周围的电子环电子环境境决定的。决定的。4.3.1 化学位移的由来化学位移
11、的由来 屏蔽效应屏蔽效应n氢核周围存在不断运动着的氢核周围存在不断运动着的电子电子;n化学位移是由核外电子的屏蔽效应引起的化学位移是由核外电子的屏蔽效应引起的;n在外磁场作用下，运动着的电子产生一个与外磁在外磁场作用下，运动着的电子产生一个与外磁场方向相反的感应磁场，抵消了部分外磁场的作场方向相反的感应磁场，抵消了部分外磁场的作用，使核受到的外磁场作用减小，起到用，使核受到的外磁场作用减小，起到屏蔽屏蔽作用。作用。H核核在在分分子子中中不不是是完完全全裸裸露露的的，而而是是被被价价电电子子所所包包围围的的。因因此此，在在外外加加磁磁场场作作用用下下，由由于于核核外外电电子子在在垂垂直直于于外外
12、加加磁磁场场的的平平面面绕绕核核旋旋转转，从从而而产产生生与与外外加加磁磁场场方方向向相相反反的的感感生生磁磁场场H。这这样样，H核核的的实实际际感感受受到到的的磁磁场场强度为：强度为：Heff=H0-H=H0-H0=H0(1-)式中：式中：为屏蔽常数为屏蔽常数；注意：注意：H在有些教材中用在有些教材中用B表示。表示。若若质质子子的的共共振振磁磁场场强强度度只只与与(磁磁旋旋比比)、电电磁磁波波照照射射频频率率v有有关关，那那么么，试试样样中中符符合合共共振振条条件件的的1H都都发发生生共共振振，就就只只产产生生一一个个单单峰峰，这这对对测测定定化化合合物物的的结结构构是是毫无意义毫无意义的。
13、的。实实验验证证明明：在在相相同同的的频频率率照照射射下下，化化学学环环境境不不同同的的质质子将在子将在不同的不同的磁场强度处磁场强度处出现出现吸收峰吸收峰。核外电子核外电子对对H核核产生的这种作用，称为产生的这种作用，称为屏蔽效应屏蔽效应(又又称抗磁屏蔽效应称抗磁屏蔽效应)。显然，显然，核外电子云密度越大，核外电子云密度越大，屏蔽效应屏蔽效应越强，越强，要发要发生共振吸收就势必增加外加磁场强度，共振信号将移向生共振吸收就势必增加外加磁场强度，共振信号将移向高场区；反之，共振信号将移向低场区。高场区；反之，共振信号将移向低场区。因此，因此，H核磁共振的条件核磁共振的条件是：是：0=/2Heff
14、=/2H0(1-)H核磁共振的条件核磁共振的条件：0=/2Heff=/2H0(1-)（1）对于同一种核）对于同一种核，磁旋比，磁旋比 为定值，为定值，H0改变，改变，共振频率共振频率 0发生变化。发生变化。（2）不同原子核，磁旋比）不同原子核，磁旋比 不同，产生共振的条件不同，产生共振的条件不同，需要的磁场强度不同，需要的磁场强度H0和射频频率和射频频率 0不同。不同。（3）固定固定H0，改变，改变（扫频）（扫频），不同原子核在不，不同原子核在不同频率处发生共振；也可固定同频率处发生共振；也可固定 ，改变，改变H0（扫场）（扫场）。扫场方式应用较多。扫场方式应用较多。氢核（氢核（1H）：）：1
15、.409 T 共振频率共振频率 60 MHz 2.305 T 共振频率共振频率 100 MHz4.3.2 化学位移的表示方法化学位移的表示方法 化学位移的差别约为百万分之十，精确测量十分化学位移的差别约为百万分之十，精确测量十分困难，现采用相对数值。困难，现采用相对数值。以四甲基硅（以四甲基硅（TMS）为标准为标准物质，规定：它的化学位移为零。物质，规定：它的化学位移为零。然后，根据然后，根据其它吸其它吸收峰与零点的相对距离来确定它们的化学位移值。收峰与零点的相对距离来确定它们的化学位移值。零零点点-1-2-31234566789 化学位移用化学位移用 表示，以前也用表示，以前也用 表示，表示
16、，与与 的关系为：的关系为：=10-TMS低场低场高场高场为什么选用为什么选用TMS(四甲基硅烷四甲基硅烷)作为作为标准物质标准物质?（1）单峰：单峰：12个氢处于完全相同的化学环境，个氢处于完全相同的化学环境，结构结构对称，对称，只产生一个吸收峰只产生一个吸收峰。（2）不重叠：不重叠：屏蔽屏蔽效应效应强烈，强烈，共振信号在高场区共振信号在高场区(值规定为值规定为0)，绝大多数吸收峰均出现在它的左边，绝大多数吸收峰均出现在它的左边，与一，与一般有机化合物中的质子峰不重叠；般有机化合物中的质子峰不重叠；（3）化学惰性化学惰性：易溶于有机溶剂；沸点低，易回收：易溶于有机溶剂；沸点低，易回收;与样品
17、不反应、不缔合。与样品不反应、不缔合。化学位移的标准物质：化学位移的标准物质：四甲基硅烷四甲基硅烷Si(CH3)4 （TMS）规定：规定：TMS=0常见结构单元化学位移范围常见结构单元化学位移范围 同理，同理，羰基碳上的羰基碳上的H质子质子与烯烃双键碳上的与烯烃双键碳上的H质子相质子相似，也是似，也是处于去屏蔽区，处于去屏蔽区，存在去屏蔽效应，但因氧原子存在去屏蔽效应，但因氧原子电负性的影响较大，所以，羰基碳上的电负性的影响较大，所以，羰基碳上的H质子的质子的共振信共振信号出现在更低的磁场区，号出现在更低的磁场区，其其=9.410。烯烃的烯烃的=4.55.7，醛上的氢，醛上的氢=9.410。三
18、键碳上的质子：三键碳上的质子：碳碳三键是直线构型，碳碳三键是直线构型，电子云围绕碳碳电子云围绕碳碳键呈筒型分键呈筒型分布，形成环电流，它所产生的布，形成环电流，它所产生的感应磁场与外加磁场方向相反，感应磁场与外加磁场方向相反，故三键上的故三键上的H质子质子处于屏蔽区，处于屏蔽区，屏蔽效应较强，屏蔽效应较强，使三键上使三键上H质质子的子的共振信号移向较高的磁场共振信号移向较高的磁场区，区，其其=2=23 3。3.芳环体系芳环体系 随着共轭体系的增大，环电流效应增强，即环平面随着共轭体系的增大，环电流效应增强，即环平面上、下的屏蔽效应增强，环平面上的去屏效应增强。上、下的屏蔽效应增强，环平面上的去
19、屏效应增强。苯环上的苯环上的6个个 电子产生较强的感应磁场，质子位于去电子产生较强的感应磁场，质子位于去屏蔽区。屏蔽区。苯环苯环上的氢吸收峰出现在上的氢吸收峰出现在低场低场，值较大。值较大。苯氢较烯氢位于更低场（苯氢较烯氢位于更低场（苯氢较烯氢位于更低场（苯氢较烯氢位于更低场（7.27ppm7.27ppm）。）。）。）。aabbccBrCH2CH3abcabc 小结小结：4.3.5 特征质子的化学位移值特征质子的化学位移值102345678910111213C3CH C2CH2 C-CH3环烷烃环烷烃0.21.5CH2Ar CH2NR2 CH2S C CH CH2C=O CH2=CH-CH31
20、.73CH2F CH2Cl CH2Br CH2I CH2O CH2NO224.70.5(1)5.568.510.512CHCl3(7.27)4.65.9910OH NH2 NHCR2=CH-RRCOOHRCHO常用溶剂的质子常用溶剂的质子的化学位移值的化学位移值D4.3.6 决定质子数目的方法决定质子数目的方法 吸收峰的峰面积，可用自动积分仪对峰面积进行自吸收峰的峰面积，可用自动积分仪对峰面积进行自动积分，画出一个阶梯式的积分曲线。动积分，画出一个阶梯式的积分曲线。峰面积的大小与质子数目成正比。峰面积的大小与质子数目成正比。峰面积高度之比峰面积高度之比=质子个数之比。质子个数之比。例如：例如：
21、有几种不同类型的有几种不同类型的H核，就有几组吸收峰。核，就有几组吸收峰。一个化合物究竟有几组吸收峰，一个化合物究竟有几组吸收峰，取决于分子中取决于分子中H核核的化学环境。的化学环境。4.3.7 共振吸收峰（信号）的数目共振吸收峰（信号）的数目低分辨率谱图低分辨率谱图4.自旋偶合与自旋裂分自旋偶合与自旋裂分4.4.1 4.4.1 自旋偶合与自旋裂分自旋偶合与自旋裂分自旋偶合与自旋裂分自旋偶合与自旋裂分、自旋核与自旋核之间的相互作用称自旋偶合。、自旋核与自旋核之间的相互作用称自旋偶合。、自旋核与自旋核之间的相互作用称自旋偶合。、自旋核与自旋核之间的相互作用称自旋偶合。、自旋偶合的结果：吸收峰发生
22、裂分、自旋偶合的结果：吸收峰发生裂分、自旋偶合的结果：吸收峰发生裂分、自旋偶合的结果：吸收峰发生裂分自旋裂分自旋裂分自旋裂分自旋裂分、耦合常数（、耦合常数（、耦合常数（、耦合常数（J J）：用来衡量偶合作用的大小。）：用来衡量偶合作用的大小。）：用来衡量偶合作用的大小。）：用来衡量偶合作用的大小。简单理解：峰裂距简单理解：峰裂距简单理解：峰裂距简单理解：峰裂距J J 值的大小与值的大小与值的大小与值的大小与0 0无关。影响无关。影响无关。影响无关。影响J J值大小的主要因素值大小的主要因素值大小的主要因素值大小的主要因素:(1)(1)核间距核间距核间距核间距;(2);(2)原子核的磁性原子核的
23、磁性原子核的磁性原子核的磁性;(3);(3)分子结构分子结构分子结构分子结构;(4);(4)分子构象。分子构象。分子构象。分子构象。、偶合的种类、偶合的种类、偶合的种类、偶合的种类 H-H-C-H C-H H-C-C-H H-C-C-H H-C-C-C-HH-C-C-C-H同碳耦合同碳耦合同碳耦合同碳耦合 邻碳耦合邻碳耦合邻碳耦合邻碳耦合 远程耦合远程耦合远程耦合远程耦合不表现不表现不表现不表现 常见常见常见常见 很弱很弱很弱很弱相邻的磁不等性相邻的磁不等性H核核自旋自旋相互作用（即干扰）的结果。相互作用（即干扰）的结果。这种原子核之间的相互作用，叫做这种原子核之间的相互作用，叫做自旋偶合自旋
24、偶合。由由自旋偶合引起的自旋偶合引起的谱线增多谱线增多的现象，叫做的现象，叫做自旋裂分自旋裂分自旋裂分自旋裂分。4.4.2 4.4.2 自旋自旋偶合机理自旋自旋偶合机理偶合偶合表示表示核的核的相互作用相互作用相互作用相互作用，裂分裂分表示表示谱线增多谱线增多谱线增多谱线增多的现象。的现象。现以现以CH3CH2I为例，讨论自旋偶合与自旋裂分为例，讨论自旋偶合与自旋裂分作用：作用：首先，分析首先，分析CH3上的氢（以上的氢（以Ha表示）：表示）：它的邻近它的邻近CH2上有两个上有两个H核（以核（以Hb表示），表示），Hb对对Ha的的影响可表示如下：影响可表示如下：H核的自旋量子数核的自旋量子数I
25、=1/2，在磁场中可以有两种取在磁场中可以有两种取向，即：向，即：+1/2+1/2（以（以表示）和表示）和 1/21/2（以（以表示）表示）这样，这样，Hb的自旋取向的排布方式就有以下几种情况：的自旋取向的排布方式就有以下几种情况：同理，也可画出同理，也可画出Ha对对Hb的影响。的影响。可见，裂分峰的数目有如下规律：可见，裂分峰的数目有如下规律：峰的数目峰的数目=n+1 n：为相邻：为相邻H核的数目核的数目4.4.3 偶合常数偶合常数 偶合常数的单位用偶合常数的单位用Hz表示。偶合常数的大小与外加表示。偶合常数的大小与外加磁场强度、使用仪器的频率无关。磁场强度、使用仪器的频率无关。每组吸收峰内
26、每组吸收峰内各峰之间的距离，各峰之间的距离，称为称为偶合常数，偶合常数，以以Jab表示。下标表示。下标ab表示相互偶合的磁不等性表示相互偶合的磁不等性H核的种类。核的种类。值得注意的是：值得注意的是：自旋偶合与相互作用的两个自旋偶合与相互作用的两个H核的相对位置有关，核的相对位置有关，当相隔单键数当相隔单键数3时，可以发生自旋偶合，时，可以发生自旋偶合，相隔三个相隔三个以上单键，以上单键，J J 值趋于值趋于0 0，即不发生偶合。，即不发生偶合。磁等性磁等性H核之间不发生自旋裂分。核之间不发生自旋裂分。如如CH3CH3只只有一个单峰。有一个单峰。4.4.4 4.4.4 核的等价性核的等价性、化
27、学等价核：同一分子中化学位移相同的质子。、化学等价核：同一分子中化学位移相同的质子。化学等价质子具有相同的化学环境。化学等价质子具有相同的化学环境。、磁等价核：如果有一组化学等价质子，当它与组外的、磁等价核：如果有一组化学等价质子，当它与组外的任一磁核偶合时，任一磁核偶合时，其偶合常数相等，该组质子称为磁等价其偶合常数相等，该组质子称为磁等价质子。质子。CH3CH2X中中CH3上的三个质子是化学等价的，也是磁等上的三个质子是化学等价的，也是磁等价的；价的；对对-硝基氟苯中，硝基氟苯中，Ha与与Hb为化学等价，但不是磁等价为化学等价，但不是磁等价（3Jac 5Jbc）。）。注意：化学等价，不一定
28、磁等价，但磁等价的一定是化学等价注意：化学等价，不一定磁等价，但磁等价的一定是化学等价的。的。aabbbaaYHa与与Ha是化学等价的，但磁不等价。是化学等价的，但磁不等价。Ha与与Ha是化学等价的，也是磁等价。是化学等价的，也是磁等价。4.4.5 4.4.5 峰裂分数与裂分峰面积之比峰裂分数与裂分峰面积之比峰裂分数与裂分峰面积之比峰裂分数与裂分峰面积之比（信息二）（信息二）（信息二）（信息二）1、峰的数目、峰的数目=n+1 n：为相邻碳上为相邻碳上H核的数目核的数目某组环境相同的氢，若与某组环境相同的氢，若与 n n 个环境相同的氢发生偶合，则被个环境相同的氢发生偶合，则被裂分为（裂分为（n
29、+1 n+1）重峰。）重峰。某组环境相同的氢，若分别与某组环境相同的氢，若分别与 n n 个个 和和 m m 个环境不同的氢发个环境不同的氢发生偶合，则被裂分为（生偶合，则被裂分为（n+1)n+1)(m+1(m+1）重峰。）重峰。CH3CH2CH3两组峰，裂分峰的数目分别为两组峰，裂分峰的数目分别为3和和7CH3CH2CH2NO2三组峰，裂分峰的数目分别为三组峰，裂分峰的数目分别为3、12、32、裂分峰强度比（面积比）、裂分峰强度比（面积比）等于二项式的展开式系数之比等于二项式的展开式系数之比 1 1 1 1 2 1 1 3 3 1 1 4 6 4 1 1 5 10 10 5 1 、磁等价核有
30、耦合，无分裂、磁等价核有耦合，无分裂4.核磁共振波谱仪核磁共振波谱仪一、永久磁铁：一、永久磁铁：提供外磁场，要提供外磁场，要求稳定性好，均匀，求稳定性好，均匀，不均匀性小于六千万不均匀性小于六千万分之一。扫场线圈。分之一。扫场线圈。二、射频振荡器：二、射频振荡器：线圈垂直于外磁场，线圈垂直于外磁场，发射一定频率的电磁辐发射一定频率的电磁辐射信号。射信号。60MHz或或100MHz。三、射频信号接受器（检测器）：三、射频信号接受器（检测器）：当质子的进动频率与辐射频率相匹配时，发生能当质子的进动频率与辐射频率相匹配时，发生能级跃迁，吸收能量，在感应线圈中产生毫伏级信号。级跃迁，吸收能量，在感应线
31、圈中产生毫伏级信号。四、样品管四、样品管：外径5mm的玻璃管，测量过程中旋转，磁场作用均匀。工工作方式作方式扫频：扫频：H0不变，不变，变化变化类似吸收光谱法类似吸收光谱法扫场：扫场：不变，不变，H0变化变化实际常用，方便，在磁实际常用，方便，在磁铁上加扫场线圈铁上加扫场线圈 通常扫描一张氢谱是时间是通常扫描一张氢谱是时间是250 s 通常试样量数通常试样量数10mg 可采用重复扫描可采用重复扫描-累加平均的方式提高信噪比累加平均的方式提高信噪比4.核磁共振图谱解析核磁共振图谱解析4.6.1谱图中化合物的结构信息谱图中化合物的结构信息、峰的数目：标志分子中磁不等性质子的种类，、峰的数目：标志分
32、子中磁不等性质子的种类，、峰的数目：标志分子中磁不等性质子的种类，、峰的数目：标志分子中磁不等性质子的种类，多少种；多少种；多少种；多少种；、峰的强度、峰的强度、峰的强度、峰的强度(面积面积面积面积)：每类质子的数目：每类质子的数目：每类质子的数目：每类质子的数目(相对相对相对相对)，多少个；多少个；多少个；多少个；、峰的化学位移、峰的化学位移、峰的化学位移、峰的化学位移（值）值）：每类质子所处的化学环境，每类质子所处的化学环境，每类质子所处的化学环境，每类质子所处的化学环境，化合物中化合物中化合物中化合物中位置；位置；位置；位置；、峰的裂分数：、峰的裂分数：、峰的裂分数：、峰的裂分数：相邻碳
33、原子上质子数；相邻碳原子上质子数；相邻碳原子上质子数；相邻碳原子上质子数；、裂分峰的外形或偶合常数、裂分峰的外形或偶合常数、裂分峰的外形或偶合常数、裂分峰的外形或偶合常数(J J J J)：确定化合物构型确定化合物构型确定化合物构型确定化合物构型（哪种类型（哪种类型（哪种类型（哪种类型H H H H是相邻的）。是相邻的）。是相邻的）。是相邻的）。4.6.2 解析步骤解析步骤 1.计算不饱和度计算不饱和度 2.识别干扰峰及活泼氢峰识别干扰峰及活泼氢峰 3.确定谱图中各峰组对应的氢原子的数目，对氢确定谱图中各峰组对应的氢原子的数目，对氢 进行分配进行分配 4.对分子对称性的考虑对分子对称性的考虑
34、5.对每个峰组的对每个峰组的、J 都都进行分析进行分析 6.组合可能的结构式组合可能的结构式 7.对推出的结构进行指认对推出的结构进行指认 4.6.3 解析实例解析实例例例1.分子式为分子式为C3H6O的某化合物的核磁共振谱如下，试确定其结的某化合物的核磁共振谱如下，试确定其结构。构。谱图上只有一个单峰，说明分子中所有氢核的化学谱图上只有一个单峰，说明分子中所有氢核的化学环境完全相同。结合分子式可断定该化合物为丙酮。环境完全相同。结合分子式可断定该化合物为丙酮。例例2.某化合物的分子式为某化合物的分子式为C3H7Cl，其，其NMR谱图如下图所谱图如下图所示，试推断该化合物的结构。示，试推断该化
35、合物的结构。解：解：由分子式可知，该化合物是一个饱和化合物；由分子式可知，该化合物是一个饱和化合物；由由谱图可知：谱图可知：(1)有三组吸收峰，说明有三种不同类型的有三组吸收峰，说明有三种不同类型的 H 核；核；(2)该化合物有七个氢，有积分曲线的阶高可知该化合物有七个氢，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各组吸收峰的质子数分别为3、2、2；(3)由化学位移值可知：由化学位移值可知：Ha 的共振信号在高场区，的共振信号在高场区，其其屏蔽效应最大，该氢核离屏蔽效应最大，该氢核离Cl原子最远；而原子最远；而 Hc 的屏蔽效应的屏蔽效应最小，该氢核离最小，该氢核离Cl原子最近。原子最近。结论结论：该化合物的结构应为：该化合物的结构应为：例例3:推断化合物推断化合物 C10H12O2的结构的结构7.30 5.21 2.31 1.20abcd5HHHH