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1、红外光谱法简介红外光谱法简介（IR)基于物质对红外区域辐射的选择性吸收引起基于物质对红外区域辐射的选择性吸收引起分子分子振动能级振动能级和和转动能级转动能级的跃迁而进行分析的方法的跃迁而进行分析的方法,主要用于有机化合物的成分和结构分析主要用于有机化合物的成分和结构分析.红外光谱在可见光和微波光区之间，波长范围为红外光谱在可见光和微波光区之间，波长范围为 0.75-1000 um 0.75-1000 um，一般说的红外光谱指，一般说的红外光谱指中红外区中红外区的红外的红外 光谱光谱2.5-25um(4000-400 cm2.5-25um(4000-400 cm-1-1)红外光区的划分红外光区的
2、划分:近红外光区（近红外光区（0.75-2.5m 0.75-2.5m）中红外光区中红外光区（2.5-25m 2.5-25m）远红外光区（远红外光区（25-1000m 25-1000m）。）。红外光谱图红外光谱图 纵坐标为透光率纵坐标为透光率T%T%表示吸收强度，横坐标为波长表示吸收强度，横坐标为波长（m m）和波数）和波数（cmcm-1-1）表示）表示.（cm-1）=10=104 4/（m m）红外吸收光谱产生的条件：红外吸收光谱产生的条件：1.1.辐射光子具有的能量与产生振动跃迁所需的能量相等；辐射光子具有的能量与产生振动跃迁所需的能量相等；2.2.分子振动时，必须伴随有分子振动时，必须伴随
3、有瞬时偶极矩瞬时偶极矩的变化的变化.对称分子：对称分子：没有偶极矩，辐射不能引起共振，无没有偶极矩，辐射不能引起共振，无 红外活性。如：红外活性。如：N N2 2、O O2 2、ClCl2 2 等。等。非对称分子：非对称分子：有偶极矩，红外活性。有偶极矩，红外活性。偶极矩偶极矩是表示极性分子极性大小的一个量。由于是极性分子，是表示极性分子极性大小的一个量。由于是极性分子，电荷分布不均，正电荷集中在一块，负电荷集中在一块，正、电荷分布不均，正电荷集中在一块，负电荷集中在一块，正、负电荷中心间的距离负电荷中心间的距离 r r 和电荷中心所带电量和电荷中心所带电量 q q 的乘积叫偶的乘积叫偶极矩。
4、极矩。=rq.=rq.分子的振动能级（量子化）：分子的振动能级（量子化）：E振振=（V+1/2）h V：化学键的化学键的 振动频率；振动频率；：振动量子数。振动量子数。1双原子分子的简谐振动及其频率双原子分子的简谐振动及其频率化学键的振动类似于连接两个小球的弹簧化学键的振动类似于连接两个小球的弹簧分子振动方程式分子振动方程式任意两个相邻的能级间的能量差为：任意两个相邻的能级间的能量差为：K化学键的力常数，与键能和键长有关，化学键的力常数，与键能和键长有关，为双原子的折合质量为双原子的折合质量 =m1m2/（m1+m2）发生振动能级跃迁需要能量的大小取决于键两端原子的发生振动能级跃迁需要能量的大
5、小取决于键两端原子的折合质量和键的力常数，即取决于分子的结构特征。折合质量和键的力常数，即取决于分子的结构特征。l 影响基本振动频率的直接原因是相对原子质量和影响基本振动频率的直接原因是相对原子质量和化学键的力常数。化学键的力常数。l 化学键的力常数化学键的力常数k k越大，折合相对原子质量越大，折合相对原子质量ArAr 越小，则化学键的振动频率越高，吸收峰将出现越小，则化学键的振动频率越高，吸收峰将出现在高波数区；反之，则出现在低数区。在高波数区；反之，则出现在低数区。Eg.Eg.CCCC、C C C C、C C C C 三种碳碳键的质量三种碳碳键的质量相同，键力常数的顺序是三键相同，键力常
6、数的顺序是三键 双键双键 单键。单键。因此在红外光谱中，因此在红外光谱中，C C C C 的吸收峰出现在的吸收峰出现在2222 2222 cmcm-1-1，而，而 C C C C 约在约在1667 1667 cmcm-1-1 ，C-CC-C 在在1429 1429 cmcm-1-1。影响基本振动频率的因素影响基本振动频率的因素某些键的键力常数（毫达因某些键的键力常数（毫达因/埃）埃）键类型键类型 C C C=C C C 力常数力常数 15 17 9.5 9.9 4.5 5.6峰位峰位 4.5 m 6.0 m 7.0 m 波数波数 25002000 20001500 1500 化学键键强越强（即
7、键的力常数化学键键强越强（即键的力常数K越大）原子折合质量越大）原子折合质量越小，化学键的振动频率越大，吸收峰将出现在高波数区。越小，化学键的振动频率越大，吸收峰将出现在高波数区。常见基团的红外吸收带常见基团的红外吸收带500130015002000250030003500C-H，N-H，O-HN-HC NC=NS-HP-HN-O N-NC-FC-XO-HO-H（氢键）（氢键）C=OC-C，C-N，C-O=C-HC-HC CC=C特征区特征区指纹区指纹区1两类基本振动形式两类基本振动形式伸缩振动伸缩振动 亚甲基：亚甲基：分子中基团的基本振动形式分子中基团的基本振动形式变形振动变形振动 亚甲基亚
8、甲基CO2 分子的震动分子的震动 水水非线型分子的振动形式非线型分子的振动形式基团频率区和指纹区基团频率区和指纹区按照吸收的特征按照吸收的特征,可将红外光谱分为可将红外光谱分为4000-1500cm4000-1500cm-1-1和和1500-600cm1500-600cm-1-1两个区域两个区域,分别称为基团频率区和指分别称为基团频率区和指纹区纹区.基团频率基团频率 在红外吸收光谱中在红外吸收光谱中,通常把这种能代表基团存在通常把这种能代表基团存在,并有高强度的吸收带称为并有高强度的吸收带称为基团频率基团频率,其所在的位置其所在的位置称为称为特征吸收峰特征吸收峰.基团频率区基团频率区:主要包括
9、主要包括X-HX-H、双键和叁键的伸、双键和叁键的伸缩振动缩振动.基团频率常用于鉴定有机化合物官能团区基团频率常用于鉴定有机化合物官能团区或特征区或特征区,因此因此,基团频率区又称官能团区或特征基团频率区又称官能团区或特征区区.指纹区指纹区:主要包括主要包括C-XC-X键的伸缩振动和键的伸缩振动和C-HC-H键的键的弯曲振动弯曲振动.当分子结构稍有不同时当分子结构稍有不同时,该区的吸收就该区的吸收就有明显的改变有明显的改变,类似于人的指纹类似于人的指纹.2-丁醇2-甲基-2-丙醇 基团频率基团频率主要是由主要是由基团中原子的质量基团中原子的质量和和原子间原子间的化学键力常数的化学键力常数决定。
10、决定。分子内部结构分子内部结构和和外部环境外部环境的的改变对它都有影响，因而同样的基团在不同的分子改变对它都有影响，因而同样的基团在不同的分子和不同的外界环境中，基团频率可能会有一个较大和不同的外界环境中，基团频率可能会有一个较大的范围。的范围。影响基团频率位移的因素大致可分为影响基团频率位移的因素大致可分为内部因素内部因素和和外部因素外部因素。影响基团频率位移的因素 外部因素外部因素 外部因素主要指测定时物质的状态以及溶外部因素主要指测定时物质的状态以及溶剂效应剂效应 等因素。等因素。同一物质的不同状态，由于分子间相互作同一物质的不同状态，由于分子间相互作用力不同，所得到光谱往往不同。用力不
11、同，所得到光谱往往不同。一般气态时一般气态时伸缩振动频率最高，非极性溶剂的稀溶液次之，伸缩振动频率最高，非极性溶剂的稀溶液次之，而液态或固态的振动频率最低。而液态或固态的振动频率最低。在溶液中测定光谱时，由于溶剂的种类、溶剂在溶液中测定光谱时，由于溶剂的种类、溶剂的浓度和测定时的温度不同，同一种物质所测得的的浓度和测定时的温度不同，同一种物质所测得的光谱也不同。光谱也不同。通常在极性溶剂中，溶质分子的极性基团的伸通常在极性溶剂中，溶质分子的极性基团的伸缩振动频率随溶剂极性的增加而向低波数方向移动，缩振动频率随溶剂极性的增加而向低波数方向移动，并且强度增大。并且强度增大。因此，因此，在红外光谱测
12、定中，应尽量采用非极性在红外光谱测定中，应尽量采用非极性的溶剂的溶剂。内部因素内部因素 1 1）电子效应）电子效应 包括诱导效应、共轭效应和中介效应，它们都是由于化学键的电子分布不均匀引起的由于化学键的电子分布不均匀引起的。（i）诱诱导导效效应应（I效效应应）。由由于于取取代代基基具具有有不不同同 的的电电负负性性，通通过过静静电电诱诱导导作作用用，引引起起分分子子中中电电子子分分布布的的变变化化，从从而而改改变变了了键键力力常常数数，使使基基团团的的特特征征频率发生位移。频率发生位移。例如，一般电负性大的基团或原子吸电子能力较强一般电负性大的基团或原子吸电子能力较强，与烷基酮羰基上的碳原子数
13、相连时，由于诱导效应就会发生电子云由氧原子转向双键的中间氧原子转向双键的中间，增加了C=O键的力常数，使C=O的振动频率升高，吸收峰向高波数高波数移动。随着取代原子电负性的增大或取代数目的增加，诱导效应越强，吸收峰向高波数移动的程度越显著。1715cm-1 1800cm-1 1828cm-1 1928cm-1（ii）共共轭轭效效应应（C效效应应）。共共轭轭效效应应使使共共轭轭体体系系中中的的电电子子云云密密度度平平均均化化，结结果果使使原原来来的的双双键键略略有有伸伸长长（即即电电子子云云密密度度降降低低），力力常常数数减减小小，使使其其吸吸收收频频率率往往往往向向低低波波数数方方向向移移动动
14、。例例如如酮酮的的C=O，因因与与苯苯环环共共轭轭而而使使C=O的的力常数减小，振动频率降低。力常数减小，振动频率降低。1 715cm-1 1 680cm-1 1 665cm-1 （iii）中中介介效效应应（M效效应应）。当当含含有有孤孤对对电电子子的的原原子子（O、N、S等等）与与具具有有多多重重键键的的原原子子相相连连时时，也可起类似的共轭作用，成为中介效应。也可起类似的共轭作用，成为中介效应。例例如如，酰酰胺胺 C=O因因氮氮原原子子的的共共轭轭作作用用，使使C=O上上的的电电子子云云更更移移向向氮氮原原子子，造造成成C=O键键的的力力常常数下降，使吸收频率向低波数位移。数下降，使吸收频
15、率向低波数位移。1650cm-1 2）氢键的影响 氢键的形成使电子云密度平均化，氢键的形成使电子云密度平均化，从而从而使伸缩振动频率降低。使伸缩振动频率降低。例如：羧酸中的例如：羧酸中的 羰基羰基和羟基之间容易形成氢键，使羰基的频率降和羟基之间容易形成氢键，使羰基的频率降低。低。分子内氢键不受浓度影响，分子间氢键分子内氢键不受浓度影响，分子间氢键受浓度影响较大。受浓度影响较大。1 760cm-1 1 700cm-1 cm-1 cm-1 cm-1 cm-1 cm-1 cm-1思考题：思考题：1.红外光谱是如何产生的？红外光谱区波段是如何划分的？2.产生红外吸收的条件是什么？是否所有的分子振动都会
16、产生红外吸收？为什么？3.多原子分子的振动形式有哪几种？4.影响红外吸收频率发生位移的因素有哪些？核磁共振波谱图核磁共振波谱图自旋量子数自旋量子数I与原子的质量数及原子序数的关系：与原子的质量数及原子序数的关系：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 NMR信号信号 原子核原子核偶数偶数0 无 12C6 16O832S16 奇数奇或偶数1/2 有 1H1，13C619F9，15N7，31P15奇数奇或偶数3/2,5/2 有 17O8，33S16偶数奇数 1,2,3 有 2H1，14N7 当当I I=0=0时时，p=p=0 0，原原子子核核没没有有磁磁矩矩，没没有有自自旋旋现现象
17、象；当当I I0 0时，时，pp0 0，原子核磁矩不为零，有自旋现象。，原子核磁矩不为零，有自旋现象。I I=1/2=1/2的的原原子子核核在在自自旋旋过过程程中中核核外外电电子子云云呈呈均均匀匀的的球球型型分分布布，见见图图3.13.1（a a）核核磁磁共共振振谱谱线线较较窄窄，最最适适宜宜核核磁磁共共振振检检测测，是是NMRNMR主主要要的的研研究究对对象象。I I1/21/2的的原原子子核核，自旋过程中电荷在核表面非均匀分布自旋过程中电荷在核表面非均匀分布.图图3.1 原子核的自旋形状原子核的自旋形状ab有有机机化化合合物物的的基基本本元元素素1H、13C、15N、19F、31P等等都都
18、有有核核磁磁共共振振信信号号，且且自自旋旋量量子子数数均均为为1/2，核核磁磁共共振振信信号号相相对对简简单单，已已广广泛泛用用于于有有机机化化合合物的结构测定。物的结构测定。最最为为常常用用的的是是1H,结结构构简简单单,且且所所有有有有机机化化合合物中都有物中都有1H存在存在.3.2.2 自旋核在外加磁场中的取向数和能级 按按照照量量子子力力学学理理论论，自自旋旋核核在在外外加加磁磁场场中中的的自自旋旋取向数不是任意的，可按下式计算：取向数不是任意的，可按下式计算：自旋取向数自旋取向数M=2I1 以以1H 核核为为例例，因因I=1/2，故故在在外外加加磁磁场场中中，自自旋旋取取向向数数=2
19、（1/2）1=2，即即有有两两个个且且自自旋旋相相反反的的两两个个取取向向，其其中中一一个个取取向向磁磁矩矩与与外外加加磁磁场场B0一一致致；另另一一取取向向，磁磁矩矩与与外外加加磁磁场场B0相相反反。两两种种取取向向与与外外加加磁磁场场间间的的夹夹角角经经计计算算分分别别为为54024（1）及及125036（2）。见图见图3.2 图3.2 H核在磁场中的行为 m为磁量子数 图3.2 H核在磁场中的行为 m为磁量子数图3.3 能级裂分与外加磁场强度的关系3.2.3 核跃迁与电磁辐射(核磁共振)已已知知核核从从低低能能级级自自旋旋态态向向高高能能态态跃跃迁迁时时，需需要要一一定定能能量量，通通常
20、常，这这个个能能量量可可由由照照射射体体系系用用的的电磁辐射来供给。电磁辐射来供给。如如果果用用一一频频率率为为射射的的电电磁磁波波照照射射磁磁场场中中的的1H核时，电磁波的能量为核时，电磁波的能量为 E射射=h v射射 (3.3)当当电电磁磁波波的的频频率率与与该该核核的的回回旋旋频频率率回回相相等等时时，电电磁磁波波的的能能量量就就会会被被吸吸收收，核核的的自自旋旋取取向向就就会会由由低低能能态态跃跃迁迁到到高高能能态态，即即发发生生核核磁磁共共振振。此此外外E射射=E，所所以以发发生生核核磁共振的条件是磁共振的条件是:(3.4)或或 (3.5)可可见见射射频频频频率率与与磁磁场场强强度度
21、B0是是成成正正比比的的，在在进进行行核核磁磁共共振振实实验验时时，所所用用磁磁场场强强度度越越高高，发发生生核核磁磁共共振振所所需需的射频频率越高。的射频频率越高。(1)(1)核有自旋核有自旋(磁性核磁性核)(2)(2)外磁场外磁场,能级裂分能级裂分;(3)(3)射频辐射照射频率与外磁场的比值射频辐射照射频率与外磁场的比值 2B0=h v共振条件共振条件3.3 3.3 核磁共振波谱仪核磁共振波谱仪3.3.1 仪器原理仪器原理 要实现要实现NMR,需要满足核跃迁的条件：需要满足核跃迁的条件：E（核跃迁能）（核跃迁能）=E，(辐射能）辐射能）即即 2H0=h v 实现核磁共振的方法，只有以下两种
22、实现核磁共振的方法，只有以下两种：（1）H0不不变变，改改变变v：方方法法是是将将样样品品置置于于强强度度固固定定的的外外加加磁磁场场中中，并并逐逐步步改改变变照照射射用用电电磁磁辐辐射射的的频频率率，直直至至引引起起共共振振为为止止，这这种方法叫扫频（种方法叫扫频（frequency sweep）。）。（2）v不不变变，改改变变H0：方方法法是是将将样样品品用用固固定定电电磁磁辐辐射射进进行行照照射射，并并缓缓缓缓改改变变外外加加磁磁场场的的强强度度，达达到到引引起起共共振振为为止止。这这种种方方法法叫扫场（叫扫场（field sweep）。）。通常，在实验条件下实现通常，在实验条件下实现N
23、MR多用多用(2)法。法。核磁共振波谱图核磁共振波谱图有机分子中不同基团上的氢原子怎有机分子中不同基团上的氢原子怎么区分开来？么区分开来？理想化的、裸露的氢核理想化的、裸露的氢核,满足共振条件：满足共振条件：0 0=H H0 0/(2/(2 )产生单一的吸收峰；产生单一的吸收峰；实际上，实际上，氢核受周围不断运动着的电子影响氢核受周围不断运动着的电子影响。在外磁场。在外磁场作用下，运动着的电子产生相对于外磁场方向的感应磁场，作用下，运动着的电子产生相对于外磁场方向的感应磁场，起到起到屏蔽作用屏蔽作用，使氢核实际受到的外磁场作用减小：，使氢核实际受到的外磁场作用减小：H H=（1-1-）H H0
24、 0 ：屏蔽常数。屏蔽常数。越大，屏蔽效应越大。越大，屏蔽效应越大。0 0=/(/(2 2 )（1-1-）H H0 0 3.4 核磁共振与化学位移核磁共振与化学位移 核核周周围围的的电电子子对对核核的的这这种种作作用用，叫叫做做屏屏蔽蔽作作用用，各各种种质质子子在在分分子子内内的的环环境境不不完完全全相相同同，所所以以电电子子云云的的分分布布情情况况也也不不一一样样，因因此此，不不同同质质子子会会受受到到不不同同强强度度的的感感应应磁磁场场的的作作用用，即即不不同同程程度度的的屏屏蔽蔽作作用用，那那么么，核核真真正正受受到到的的磁磁场场强强度度为为H=H=B B0 0(1-(1-)(为为屏屏蔽
25、蔽常常数数）。因因此此共振频率与磁场强度之间有如下关系：共振频率与磁场强度之间有如下关系：（3.6）从从（3.63.6）式式看看出出，如如果果将将射射频频固固定定而而改改变变磁磁场场强强度度时时，不不同同环环境境的的质质子子（即即具具有有不不同同屏屏蔽蔽参参数数的的质质子子）会会一一个个接接一一个个地地产产生生共共振振。不不同同类类型型氢氢核核因因所所处处的的化化学学环环境境不不同同，共共振振峰峰将出现在磁场的不同区域。将出现在磁场的不同区域。这这种种由由于于分分子子中中各各组组质质子子所所处处的的化化学学环环境境不不同同，而而在在不不同同的磁场产生共振吸收的现象称为化学位移。的磁场产生共振吸
26、收的现象称为化学位移。图3.6 自旋核在H0中的感生磁场l在外磁场作用下这些电子可产生诱导电子流，从而产生一在外磁场作用下这些电子可产生诱导电子流，从而产生一个诱导磁场，该磁场方向和外加磁场方向恰好相反。这样个诱导磁场，该磁场方向和外加磁场方向恰好相反。这样使氢核受到外加磁场的影响要比实际外加磁场强度小，这使氢核受到外加磁场的影响要比实际外加磁场强度小，这种效应叫种效应叫屏蔽效应屏蔽效应。原子核感受到的磁场强度：原子核感受到的磁场强度：HH核感受到的磁场核感受到的磁场H外加磁场外加磁场H感生磁场感生磁场=因此，在有屏蔽效应时，要发生核磁共振就必须使外因此，在有屏蔽效应时，要发生核磁共振就必须使
27、外加磁场强度加磁场强度H外加磁场外加磁场略有增加以抵消感生的磁场强度。略有增加以抵消感生的磁场强度。0 0=/(/(2 2 )（1-1-）H H0 0 由于屏蔽作用的存在，氢核产生共振需要由于屏蔽作用的存在，氢核产生共振需要更大的外磁场强度（相对于裸露的氢核），来更大的外磁场强度（相对于裸露的氢核），来抵消屏蔽影响。抵消屏蔽影响。在有机化合物中，各种氢核周围的电子云密度不同（结在有机化合物中，各种氢核周围的电子云密度不同（结构中不同位置）共振频率有差异，即引起共振吸收峰的位移，构中不同位置）共振频率有差异，即引起共振吸收峰的位移，这种现象称为这种现象称为化学位移化学位移,用用(delta)表示
28、表示。化学位移化学位移1位移的标准位移的标准没有完全裸露的氢核，没没有完全裸露的氢核，没有绝对的标准。有绝对的标准。相对标准：四甲基硅烷相对标准：四甲基硅烷Si(CH3)4 （TMS）（内标）（内标）位移常数位移常数 TMS=02为什么用为什么用TMS作为基准作为基准?(1)12个氢处于完全相同的化学环境，只产生一个尖峰；个氢处于完全相同的化学环境，只产生一个尖峰；（2）屏蔽最大，位移最大，人为地把它的）屏蔽最大，位移最大，人为地把它的 定为定为0（3）化学惰性；易溶于有机溶剂；沸点低，易回收。）化学惰性；易溶于有机溶剂；沸点低，易回收。化学位移的表示方法化学位移的表示方法化学位移表示方法化学
29、位移表示方法 因因为为化化学学位位移移数数值值很很小小，质质子子的的化化学学位位移移只只有有所所用用磁磁场场的的百百万万分分之之几几，所所以以要要准准确确测测定定其其绝绝对对值值比比较较困困难难。实实际际工工作作中中，由由于于磁磁场场强强度度无无法法精精确确测测定定，故故常常将将待待测测氢氢核核共共振振峰峰所所在在磁磁场场H H0 0(sample)(sample)与与某某标标准准物物氢氢核核共共振振峰峰所所在在磁磁场场H H0 0(ref)(ref)进进行行比比较较，把把这这个个相相对对距距离离叫叫做做化学位移，并以化学位移，并以表示：表示：（3.7）106H0H0H0常见结构单元化学位移范
30、围1电负性电负性 与质子相连元素的电负性越强，吸电子作用越强，价电子偏离质子，屏蔽作用减弱，信号峰在低场出现。-CH3，=1.62.0，高场；高场；-CH2I，=3.0 3.5,-O-H，-C-H，大大 小小低场低场 高场高场影响化学位移的因素影响化学位移的因素 价电子产生诱导磁价电子产生诱导磁场，质子位于其磁力线场，质子位于其磁力线上，与外磁场方向一致，上，与外磁场方向一致，去屏蔽。去屏蔽。2.双键去屏蔽作用双键去屏蔽作用 价电子产生诱导磁价电子产生诱导磁场，质子位于其磁力线场，质子位于其磁力线上，与外磁场方向一致，上，与外磁场方向一致，去屏蔽。去屏蔽。3.三键去屏蔽作用三键去屏蔽作用 苯环
31、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。4.苯环去屏蔽作用苯环去屏蔽作用现现象象：CH3CH2Br中中有有二二个个不不同同类类型型的的质质子子，因因此此有有二二个不同位置的吸收峰。个不同位置的吸收峰。然然而而，在在高高分分辨辨 NMR 中中，CH3和和CH2中中的的质质子子出出现了更多的峰，这表明它们发生了分裂。如下图。现了更多的峰，这表明它们发生了分裂。如下图。3.5 自旋耦合与自旋分裂自旋耦合与自旋分裂ab ab 相相邻邻碳碳上上的的不不同同种种质质子子因因相相互互之之间间的的作作用用会会影影响响对对方方的的核核磁磁共共振振吸吸收收，并并引引起起谱谱线
32、线增增多多。原原子子核核之之间间的的这这种种相相互互作作用用称称为为自自旋旋偶偶合合。因因自自旋旋偶合而引起谱线增多的现象称为偶合而引起谱线增多的现象称为自旋裂分自旋裂分。多个相同氢与相邻氢的偶合与分裂多个相同氢与相邻氢的偶合与分裂2H：3H：*n+1规律规律 一组化学等价（化学位移值相同）的质子，若其相一组化学等价（化学位移值相同）的质子，若其相邻碳原子上有邻碳原子上有n个质子，则其分裂峰数目为个质子，则其分裂峰数目为n+1。各峰。各峰的高度比与二项展开式的高度比与二项展开式(a+b)n的各项的各项系数比系数比一致。一致。CH3-CH2-BrbaHa 呈四重峰，峰高度比为呈四重峰，峰高度比为
33、1:3:3:1(A+B)3=A3+3A2B+3AB2+B3H b 呈三重峰，峰高度比为呈三重峰，峰高度比为1:2:1(A+B)2=A2+2AB+B2例如：例如：3.6 图谱解析（1）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,多少多少种质子种质子;（2）峰的强度）峰的强度(面积面积)：每类质子的数目：每类质子的数目(相对相对)，多少多少个质子；个质子；（3）峰的位移）峰的位移()：每类质子所处的化学环境，每类质子所处的化学环境，化合化合物中位置；物中位置；（4）峰的裂分数：）峰的裂分数：相邻碳原子上质子数；相邻碳原子上质子数；（5）偶合常数）偶合常数(J)：
34、确定化合物构型确定化合物构型。示例示例1 分子式为分子式为C3H60的某化合物的核磁共振谱如下，试的某化合物的核磁共振谱如下，试确定其结构。确定其结构。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。结合分子式可断定为环境完全相同。结合分子式可断定为 。丙酮丙酮 示例示例2.某化合物的分子式为某化合物的分子式为C3H7Cl，其，其NMR谱图如下图所示：谱图如下图所示：试推断该化合物的结构。试推断该化合物的结构。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；由谱图可知：由谱图可知：(1)有三组吸收峰，
35、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，其的共振信号在高场区，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：示例示例3 某化合物的分子式为某化合物的分子式为C6H10O3，其核磁共振谱图见图，其
36、核磁共振谱图见图，试确定化合物的结构。试确定化合物的结构。图 C6H10O3核磁共振谱图解解：从从化化合合物物分分子子式式C6H10O3求求得得未未知知物物的的不不饱饱和和度度为为2，说说明明分分子子式式中中含含有有C=O或或C=C。但但核核磁磁共共振振谱谱中中化化学学位位移移5以上没有吸收峰，表明不存在烯烃。以上没有吸收峰，表明不存在烯烃。谱谱图图中中有有4组组峰峰，化化学学位位移移及及峰峰的的裂裂分分数数目目为为：4.1ppm（四四重重峰峰），3.5ppm（单单峰峰），2.2ppm（单单峰峰），1.2ppm（三三重重峰峰），各各组组峰峰的的积积分分高高度度比比为为2 2 3 3，这也是各组
37、峰代表的质子数。，这也是各组峰代表的质子数。从从化化学学位位移移和和峰峰的的裂裂分分数数可可见见4.1ppm和和1.2ppm是是互互相相偶偶合合，且且与与强强吸吸电电子子基基相相连连，表表明明分分子子中中存存在在乙乙酯酯基基（COOCH2CH3）。）。3.5ppm为为CH2，2.2ppm为为CH3，均均不不与与其其它它质质子子偶偶合合，根根据据化化学学位位移移2.2ppm应应与与吸吸电电子子的的羰羰基基相相连连，即即CH3C=O。l综上所述，分子中具有下列结构单元综上所述，分子中具有下列结构单元lCH3C=O，COOCH2CH3，CH2l这些结构单元的元素组成正好与分子式相符，所这些结构单元的元素组成正好与分子式相符，所以该化合物的结构为：以该化合物的结构为：