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1、核磁共振波谱法之氢谱解析本讲稿第一页，共五十九页第五节第五节第五节第五节 核磁共振氢谱的解析核磁共振氢谱的解析核磁共振氢谱的解析核磁共振氢谱的解析要求：要求：要求：要求：1 1、掌握核磁共振氢谱中峰面积与氢核数目的、掌握核磁共振氢谱中峰面积与氢核数目的、掌握核磁共振氢谱中峰面积与氢核数目的、掌握核磁共振氢谱中峰面积与氢核数目的关系；关系；关系；关系；2 2、掌握核磁共振氢谱的解析步骤；、掌握核磁共振氢谱的解析步骤；、掌握核磁共振氢谱的解析步骤；、掌握核磁共振氢谱的解析步骤；3 3、熟悉并会解析一些简单的核磁共振氢谱。、熟悉并会解析一些简单的核磁共振氢谱。、熟悉并会解析一些简单的核磁共振氢谱。、
2、熟悉并会解析一些简单的核磁共振氢谱。本讲稿第二页，共五十九页 一、谱图中化合物的结构信息一、谱图中化合物的结构信息一、谱图中化合物的结构信息一、谱图中化合物的结构信息（1 1）峰的数目：）峰的数目：）峰的数目：）峰的数目：标志分子中磁不等价质子的种类，标志分子中磁不等价质子的种类，标志分子中磁不等价质子的种类，标志分子中磁不等价质子的种类，多少种多少种多少种多少种；（2 2）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；（3 3）峰的位移）峰的位移）峰的位移）峰的位移()：每类
3、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，化合物中位置化合物中位置化合物中位置化合物中位置；（4 4）峰的裂分数）峰的裂分数）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；相邻碳原子上质子数；相邻碳原子上质子数；（5 5）偶合常数）偶合常数）偶合常数）偶合常数(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。1 1、核磁共振氢谱核磁共振氢谱核磁共振氢谱核磁共振氢谱提供的信息：提供的信息：提供的信息：提供的信息：由化学位移、偶合常数及峰面由化学位移、偶合常数及峰面由化学位移、偶合常数及峰面由化学位移、偶
4、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：的信息。具体如下：的信息。具体如下：的信息。具体如下：本讲稿第三页，共五十九页不足之处：不足之处：不足之处：不足之处：仅能确定质子（氢谱）。仅能确定质子（氢谱）。仅能确定质子（氢谱）。仅能确定质子（氢谱）。本讲稿第四页，共五十九页2 2、峰面积和氢核数目的关系：、峰面积和氢核数目的关系：、峰面积和氢核数目的关系：、峰面积和氢核数目的关系：在在在在1 1
5、H-NMRH-NMR谱上，各吸收峰覆盖的面积与引起该吸收的氢谱上，各吸收峰覆盖的面积与引起该吸收的氢谱上，各吸收峰覆盖的面积与引起该吸收的氢谱上，各吸收峰覆盖的面积与引起该吸收的氢核数目成正比。峰面积常以核数目成正比。峰面积常以核数目成正比。峰面积常以核数目成正比。峰面积常以积分曲线高度积分曲线高度积分曲线高度积分曲线高度表示。积分曲线的画表示。积分曲线的画表示。积分曲线的画表示。积分曲线的画法由左至右，即由低磁场向高磁场。法由左至右，即由低磁场向高磁场。法由左至右，即由低磁场向高磁场。法由左至右，即由低磁场向高磁场。积分曲线的总高度（用积分曲线的总高度（用积分曲线的总高度（用积分曲线的总高度
6、（用cmcm或小方格表示）和吸收峰的总面积或小方格表示）和吸收峰的总面积或小方格表示）和吸收峰的总面积或小方格表示）和吸收峰的总面积相当，即相当于氢核的总个数。而每一相邻水平台阶高度则取相当，即相当于氢核的总个数。而每一相邻水平台阶高度则取相当，即相当于氢核的总个数。而每一相邻水平台阶高度则取相当，即相当于氢核的总个数。而每一相邻水平台阶高度则取决于引起该吸收峰的氢核数目。决于引起该吸收峰的氢核数目。决于引起该吸收峰的氢核数目。决于引起该吸收峰的氢核数目。当知道元素组成时，即知道该化合物总共有多少个氢原当知道元素组成时，即知道该化合物总共有多少个氢原当知道元素组成时，即知道该化合物总共有多少个
7、氢原当知道元素组成时，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，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，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，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即氢分布；如果不知道元素组成，但图谱中有能判断氢原子即氢分布；如果不知道元素组成，但图谱中有能判断氢原子即氢分布；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），以此为基准也数目的基团（如甲基、羟基、取代芳环等），以此为基准也数目的基团（如甲基、
8、羟基、取代芳环等），以此为基准也数目的基团（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。可以判断化合物中各种含氢官能团的氢原子数目。可以判断化合物中各种含氢官能团的氢原子数目。可以判断化合物中各种含氢官能团的氢原子数目。本讲稿第五页，共五十九页8 7 6 5 4 3 2 1 05223化合物化合物化合物化合物 C C1010HH1212OO2 2本讲稿第六页，共五十九页例例例例1 1 计算下图中计算下图中计算下图中计算下图中a a、b b、c c、d d各峰的氢核数目。各峰的氢核数目。各峰的氢核数目。各峰的氢核数目。C C4 4HH7 7BrOBrO2
9、2的核磁共振氢谱的核磁共振氢谱的核磁共振氢谱的核磁共振氢谱本讲稿第七页，共五十九页测量各峰的积分高度，测量各峰的积分高度，测量各峰的积分高度，测量各峰的积分高度，a a为为为为1.6cm1.6cm，b b为为为为1.0cm1.0cm，c c为为为为0.5cm0.5cm，d d为为为为0.6cm0.6cm。氢分布可采用下面两种方法求出。氢分布可采用下面两种方法求出。氢分布可采用下面两种方法求出。氢分布可采用下面两种方法求出。同理计算同理计算c峰和峰和d峰各相当于峰各相当于1H。（1 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）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
10、）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）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出出出:本讲稿第八页，共五十九页 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。值，而后求出氢分布。值，而后求出氢分布。值，而后求出氢分布。本题中本题中本题中本题中 d d10.7010.70很容易很容易很容易很容易认认认认定定定定为羧为羧为羧为羧基基基基氢氢氢氢的共振峰，因而的共振峰，因而的共振峰，因
11、而的共振峰，因而0.60cm0.60cm相相相相当于当于当于当于1 1个个个个氢氢氢氢，因此：，因此：，因此：，因此：本讲稿第九页，共五十九页1 1、样品纯度、样品纯度、样品纯度、样品纯度应应应应9898。2 2、选用良溶剂、选用良溶剂、选用良溶剂、选用良溶剂；3 3、样品用量：、样品用量：、样品用量：、样品用量：CWCW仪器一般样品需仪器一般样品需仪器一般样品需仪器一般样品需10mg10mg左右，否则信号弱，不易左右，否则信号弱，不易左右，否则信号弱，不易左右，否则信号弱，不易获得正常图谱。获得正常图谱。获得正常图谱。获得正常图谱。FT-NMRFT-NMR仪器，样品量由累加次数确定仪器，样品
12、量由累加次数确定仪器，样品量由累加次数确定仪器，样品量由累加次数确定(一般只需要一般只需要一般只需要一般只需要几个毫克即可几个毫克即可几个毫克即可几个毫克即可)；4 4、推测未知物是否含有酚羟基、烯醇基、羧基及醛基等，以推测未知物是否含有酚羟基、烯醇基、羧基及醛基等，以推测未知物是否含有酚羟基、烯醇基、羧基及醛基等，以推测未知物是否含有酚羟基、烯醇基、羧基及醛基等，以确定图谱是否需扫描至确定图谱是否需扫描至确定图谱是否需扫描至确定图谱是否需扫描至1010以上；以上；以上；以上；5 5、推测未知物是否含有活泼氢推测未知物是否含有活泼氢推测未知物是否含有活泼氢推测未知物是否含有活泼氢(OH(OH、
13、NHNH、SHSH及及及及COOHCOOH等等等等)，以决，以决，以决，以决定是否需要进行重水交换。定是否需要进行重水交换。定是否需要进行重水交换。定是否需要进行重水交换。二、核磁共振氢谱前的要求：二、核磁共振氢谱前的要求：二、核磁共振氢谱前的要求：二、核磁共振氢谱前的要求：本讲稿第十页，共五十九页1 1 先检查内标物的峰位是否准确，底线是否平坦，溶剂中残留的先检查内标物的峰位是否准确，底线是否平坦，溶剂中残留的先检查内标物的峰位是否准确，底线是否平坦，溶剂中残留的先检查内标物的峰位是否准确，底线是否平坦，溶剂中残留的1 1HH信号是否出现在预定的位置。信号是否出现在预定的位置。信号是否出现在
14、预定的位置。信号是否出现在预定的位置。2 2 已知分子式，算出不饱和度已知分子式，算出不饱和度已知分子式，算出不饱和度已知分子式，算出不饱和度U U：3 3 根据各峰的积分线高度，参考分子式或孤立甲基峰等，算出根据各峰的积分线高度，参考分子式或孤立甲基峰等，算出根据各峰的积分线高度，参考分子式或孤立甲基峰等，算出根据各峰的积分线高度，参考分子式或孤立甲基峰等，算出氢分布。氢分布。氢分布。氢分布。4 4 先解析孤立甲基峰：通过计算或查表确定甲基类型，如先解析孤立甲基峰：通过计算或查表确定甲基类型，如先解析孤立甲基峰：通过计算或查表确定甲基类型，如先解析孤立甲基峰：通过计算或查表确定甲基类型，如C
15、HCH3 3-O-O-及及及及CHCH3 3-Ar-Ar 等。等。等。等。5 5 解析低场共振峰：醛基氢解析低场共振峰：醛基氢解析低场共振峰：醛基氢解析低场共振峰：醛基氢 1010、酚羟基氢、酚羟基氢、酚羟基氢、酚羟基氢9.59.51515、羧基氢、羧基氢、羧基氢、羧基氢10101212及烯醇氢及烯醇氢及烯醇氢及烯醇氢14161416。6 6 计算计算计算计算 J J，确定图谱中的一级与高级偶合部分。先解析图谱，确定图谱中的一级与高级偶合部分。先解析图谱，确定图谱中的一级与高级偶合部分。先解析图谱，确定图谱中的一级与高级偶合部分。先解析图谱中的一级偶合部分，由共振峰的化学位移值及峰分裂，确定归
16、属中的一级偶合部分，由共振峰的化学位移值及峰分裂，确定归属中的一级偶合部分，由共振峰的化学位移值及峰分裂，确定归属中的一级偶合部分，由共振峰的化学位移值及峰分裂，确定归属及偶合系统。及偶合系统。及偶合系统。及偶合系统。三、核磁共振氢谱的解析三、核磁共振氢谱的解析三、核磁共振氢谱的解析三、核磁共振氢谱的解析本讲稿第十一页，共五十九页7 7 解析图谱中高级偶合部分：解析图谱中高级偶合部分：解析图谱中高级偶合部分：解析图谱中高级偶合部分：先查看先查看先查看先查看77左右是否有芳氢的共振峰，按分裂图形确定自旋系统及取代左右是否有芳氢的共振峰，按分裂图形确定自旋系统及取代左右是否有芳氢的共振峰，按分裂图
17、形确定自旋系统及取代左右是否有芳氢的共振峰，按分裂图形确定自旋系统及取代位置；位置；位置；位置；难解析的高级偶合系统可先进行纵坐标扩展，若不解决问题，可难解析的高级偶合系统可先进行纵坐标扩展，若不解决问题，可难解析的高级偶合系统可先进行纵坐标扩展，若不解决问题，可难解析的高级偶合系统可先进行纵坐标扩展，若不解决问题，可更换高场强仪器或运用双照射等技术测定；也可用位移试剂使不同更换高场强仪器或运用双照射等技术测定；也可用位移试剂使不同更换高场强仪器或运用双照射等技术测定；也可用位移试剂使不同更换高场强仪器或运用双照射等技术测定；也可用位移试剂使不同基团谱线的化学位移拉开，从而使图谱简化。基团谱线
18、的化学位移拉开，从而使图谱简化。基团谱线的化学位移拉开，从而使图谱简化。基团谱线的化学位移拉开，从而使图谱简化。8 8 含活泼氢的未知物：可对比重水交换前后光谱的改变，以确定活泼含活泼氢的未知物：可对比重水交换前后光谱的改变，以确定活泼含活泼氢的未知物：可对比重水交换前后光谱的改变，以确定活泼含活泼氢的未知物：可对比重水交换前后光谱的改变，以确定活泼氢的峰位及类型氢的峰位及类型氢的峰位及类型氢的峰位及类型(OH(OH，NHNH，SHSH，COOHCOOH等等等等)。9 9 最好参考最好参考最好参考最好参考IRIR、UVUV及及及及MSMS等图谱进行综合波谱解析。等图谱进行综合波谱解析。等图谱进
19、行综合波谱解析。等图谱进行综合波谱解析。10 10 结构初定后，查表或计算各基团的化学位移核对。核对偶合关结构初定后，查表或计算各基团的化学位移核对。核对偶合关结构初定后，查表或计算各基团的化学位移核对。核对偶合关结构初定后，查表或计算各基团的化学位移核对。核对偶合关系与偶合常数是否合理。已发表的化合物，可查标准光谱核对。系与偶合常数是否合理。已发表的化合物，可查标准光谱核对。系与偶合常数是否合理。已发表的化合物，可查标准光谱核对。系与偶合常数是否合理。已发表的化合物，可查标准光谱核对。本讲稿第十二页，共五十九页例例例例2 2 一个含溴化合物分子式为一个含溴化合物分子式为一个含溴化合物分子式为
20、一个含溴化合物分子式为C C4 4HH7 7BrOBrO2 2，核磁共振氢谱如图。由光，核磁共振氢谱如图。由光，核磁共振氢谱如图。由光，核磁共振氢谱如图。由光谱解析确定结构。已知谱解析确定结构。已知谱解析确定结构。已知谱解析确定结构。已知1.78(d)1.78(d)、2.95(d)2.95(d)、4.43(sex)4.43(sex)、10.70(s)10.70(s)；J Jacac6.8Hz6.8Hz，J Jbcbc6.7Hz6.7Hz。a ab bc cd d本讲稿第十三页，共五十九页氢分布：氢分布：氢分布：氢分布：a:b:c:d=3H:2H:1H:1Ha:b:c:d=3H:2H:1H:1H
21、未知物可能结构为：未知物可能结构为：未知物可能结构为：未知物可能结构为：或或或或本讲稿第十四页，共五十九页即即即即本讲稿第十五页，共五十九页 例例例例3 3 一个未知物的分子式为一个未知物的分子式为一个未知物的分子式为一个未知物的分子式为C C9 9HH1313N N。a a1.22(d)1.22(d)、b b2.80(sep)2.80(sep)、c c3.44(s)3.44(s)、d d6.60(m6.60(m，多重峰，多重峰，多重峰，多重峰)及及及及 e e7.03(m)7.03(m)。核磁共振。核磁共振。核磁共振。核磁共振氢谱氢谱氢谱氢谱如如如如图图图图，试试试试确定确定确定确定结结结结
22、构式。构式。构式。构式。C C9 9HH1313N N的核磁共振氢谱的核磁共振氢谱的核磁共振氢谱的核磁共振氢谱6H6H1H1H2H2H4H4H本讲稿第十六页，共五十九页氢分布：氢分布：氢分布：氢分布：a:b:c:d:e=6H(1.8cm)a:b:c:d:e=6H(1.8cm)：1H(0.3cm)1H(0.3cm)：2H(0.6cm)2H(0.6cm)：2H(0.6cm)2H(0.6cm)：2H(0.6cm)2H(0.6cm)解：解：解：解：不饱和度：不饱和度：不饱和度：不饱和度：，可能有苯环。对双取代苯，对双取代苯，对双取代苯，对双取代苯，AABBAABB系统系统系统系统本讲稿第十七页，共五十
23、九页 由分子式由分子式由分子式由分子式C C9 9HH1313N N中减去（中减去（中减去（中减去（C C3 3HH7 7+C+C6 6HH4 4）余）余）余）余NHNH2 2(氨基氨基氨基氨基)，化学位，化学位，化学位，化学位移也相符。移也相符。移也相符。移也相符。所以未知物可能是异丙基苯胺所以未知物可能是异丙基苯胺所以未知物可能是异丙基苯胺所以未知物可能是异丙基苯胺dede本讲稿第十八页，共五十九页例例例例4 4 一化合物结构式为一化合物结构式为一化合物结构式为一化合物结构式为 ，其其其其NMRNMR图谱如图，试解释各峰的归属图谱如图，试解释各峰的归属图谱如图，试解释各峰的归属图谱如图，试
24、解释各峰的归属。C10H13O2的核磁共振氢谱3H3H3H3H2H2H1H1H4H4H本讲稿第十九页，共五十九页解：解：解：解：（1 1）由积分曲线可知）由积分曲线可知）由积分曲线可知）由积分曲线可知HH分布：分布：分布：分布：a a ：b b ：c c ：d d ：e e 3H 3H 2H 4H 1H 3H 3H 2H 4H 1H （2 2）峰归属）峰归属）峰归属）峰归属 1.3 2 4 7 8 1.3 2 4 7 8 三重峰三重峰三重峰三重峰 单峰单峰单峰单峰 四重峰四重峰四重峰四重峰 双二重峰双二重峰双二重峰双二重峰 单峰单峰单峰单峰 本讲稿第二十页，共五十九页例例例例5 5 某未知物分
25、子式为某未知物分子式为某未知物分子式为某未知物分子式为C C8 8HH1212OO4 4，60MHz60MHz磁场强度的磁场强度的磁场强度的磁场强度的NMRNMR图谱图谱图谱图谱如下，如下，如下，如下，a a=1.31(=1.31(三重峰三重峰三重峰三重峰)，b b=4.19(=4.19(四重峰四重峰四重峰四重峰)，c c=6.71(=6.71(单峰单峰单峰单峰)，J Jabab=7Hz=7Hz，峰面积积分值比，峰面积积分值比，峰面积积分值比，峰面积积分值比a:b:c=3:2:1a:b:c=3:2:1，试推断其结构。，试推断其结构。，试推断其结构。，试推断其结构。C C8 8HH1212OO4
26、 4的核磁共振氢图谱的核磁共振氢图谱的核磁共振氢图谱的核磁共振氢图谱6H6H4H4H2H2H本讲稿第二十一页，共五十九页解：解：解：解：（1 1）计算不饱和度）计算不饱和度）计算不饱和度）计算不饱和度 （2 2）由积分值比值计算）由积分值比值计算）由积分值比值计算）由积分值比值计算HH分布：分布：分布：分布：a:b:c=3:2:1a:b:c=3:2:1 分子式有分子式有分子式有分子式有1212个个个个HH，可知分子具有对称结构，可知分子具有对称结构，可知分子具有对称结构，可知分子具有对称结构 a :b :ca :b :c 6H :4H :2H 6H :4H :2H （3 3）偶合系统（）偶合系
27、统（）偶合系统（）偶合系统（abab）为一级偶合为一级偶合为一级偶合为一级偶合A A2 2X X3 3系统（二个质子的四重峰与三个质系统（二个质子的四重峰与三个质系统（二个质子的四重峰与三个质系统（二个质子的四重峰与三个质 子的二子的二子的二子的二重峰）。重峰）。重峰）。重峰）。（4 4）根据）根据）根据）根据 a=1.31a=1.31，b b=4.19=4.19及偶合系统很容易推测及偶合系统很容易推测及偶合系统很容易推测及偶合系统很容易推测-CH-CH2 2CHCH3 3的存的存的存的存在，并向低场位移，故为在，并向低场位移，故为在，并向低场位移，故为在，并向低场位移，故为-OCH-OCH2
28、 2CHCH3 3型结构。型结构。型结构。型结构。本讲稿第二十二页，共五十九页（5 5）c=6.71c=6.71一个质子单峰，由不饱和度可知不是芳香质一个质子单峰，由不饱和度可知不是芳香质一个质子单峰，由不饱和度可知不是芳香质一个质子单峰，由不饱和度可知不是芳香质子峰，在如此低场范围内的质子，可能烯质子旁边连接一子峰，在如此低场范围内的质子，可能烯质子旁边连接一子峰，在如此低场范围内的质子，可能烯质子旁边连接一子峰，在如此低场范围内的质子，可能烯质子旁边连接一个去屏蔽基团，使烯质子进一步去屏蔽，又因化合物中个去屏蔽基团，使烯质子进一步去屏蔽，又因化合物中个去屏蔽基团，使烯质子进一步去屏蔽，又因
29、化合物中个去屏蔽基团，使烯质子进一步去屏蔽，又因化合物中3 3个个个个不饱和数，氧原子较多，可能有羰基，因此推测有不饱和数，氧原子较多，可能有羰基，因此推测有不饱和数，氧原子较多，可能有羰基，因此推测有不饱和数，氧原子较多，可能有羰基，因此推测有 结构。结构。结构。结构。（6 6）根据以上信息，化合物中可能有以下结构：）根据以上信息，化合物中可能有以下结构：）根据以上信息，化合物中可能有以下结构：）根据以上信息，化合物中可能有以下结构：上式正好为分子式的一半，故完整的结构式应为：上式正好为分子式的一半，故完整的结构式应为：上式正好为分子式的一半，故完整的结构式应为：上式正好为分子式的一半，故完
30、整的结构式应为：本讲稿第二十三页，共五十九页 烯氢烯氢烯氢烯氢（反式）（反式）（反式）（反式）=5.28+0.68+0+1.02=6.98=5.28+0.68+0+1.02=6.98（与（与（与（与6.716.71相近）相近）相近）相近）烯氢烯氢烯氢烯氢（顺式）（顺式）（顺式）（顺式）=5.28+0.68+0.33+0=6.29=5.28+0.68+0.33+0=6.29所以，该化合物的结构式为：所以，该化合物的结构式为：所以，该化合物的结构式为：所以，该化合物的结构式为：本讲稿第二十四页，共五十九页例例例例6 6 由下述由下述由下述由下述NMRNMR图谱，进行波谱解析，给出未知化合物的结构图
31、谱，进行波谱解析，给出未知化合物的结构图谱，进行波谱解析，给出未知化合物的结构图谱，进行波谱解析，给出未知化合物的结构及自旋系统。及自旋系统。及自旋系统。及自旋系统。（1 1）已知未知化合物的分子式为）已知未知化合物的分子式为）已知未知化合物的分子式为）已知未知化合物的分子式为C C4 4HH1010OO，核磁共振图谱如图所，核磁共振图谱如图所，核磁共振图谱如图所，核磁共振图谱如图所示：示：示：示：C C4 4HH1010OO的核磁共振谱的核磁共振谱的核磁共振谱的核磁共振谱6H6H4H4H本讲稿第二十五页，共五十九页解：解：解：解：氢分布：氢分布：氢分布：氢分布：a a：b=2.1cmb=2.
32、1cm：1.4cm=31.4cm=3：2 2，因为分子式中氢总数为，因为分子式中氢总数为，因为分子式中氢总数为，因为分子式中氢总数为1010，因此，因此，因此，因此a a含含含含6 6个氢，个氢，个氢，个氢，b b为为为为4 4个氢。个氢。个氢。个氢。本讲稿第二十六页，共五十九页自旋系统：自旋系统：自旋系统：自旋系统：因为因为因为因为 ，多重峰峰高比符合二项式展，多重峰峰高比符合二项式展，多重峰峰高比符合二项式展，多重峰峰高比符合二项式展开系数比，峰裂数目符合开系数比，峰裂数目符合开系数比，峰裂数目符合开系数比，峰裂数目符合n+1n+1，因而是一级偶合的，因而是一级偶合的，因而是一级偶合的，因
33、而是一级偶合的A A2 2X X3 3系系系系统（或统（或统（或统（或A A3 3X X2 2系统）。系统）。系统）。系统）。结构式结构式结构式结构式 ：分子式中有分子式中有分子式中有分子式中有4 4个碳、个碳、个碳、个碳、1010个氢，而核磁共振谱上只有两组个氢，而核磁共振谱上只有两组个氢，而核磁共振谱上只有两组个氢，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。峰，无疑未知物的结构式为对称结构。峰，无疑未知物的结构式为对称结构。峰，无疑未知物的结构式为对称结构。所以未知化合物为：所以未知化合物为：所以未知化合物为：所以未知化合物为：CHCH3 3CHCH2 2OCHOCH2 2C
34、HCH3 3本讲稿第二十七页，共五十九页（2 2）已知未知化合物的分子式为）已知未知化合物的分子式为）已知未知化合物的分子式为）已知未知化合物的分子式为C C9 9HH1212，核磁共振图谱如图所，核磁共振图谱如图所，核磁共振图谱如图所，核磁共振图谱如图所示：示：示：示：课本课本课本课本P P307307 19(1)19(1)C C9 9HH1212的核磁共振谱的核磁共振谱的核磁共振谱的核磁共振谱6H6H5H5H1H1H本讲稿第二十八页，共五十九页解：解：解：解：氢分布：氢分布：氢分布：氢分布：a:b:c=6:1:5a:b:c=6:1:5，因为分子式中氢总数为，因为分子式中氢总数为，因为分子式
35、中氢总数为，因为分子式中氢总数为1212，因此，因此，因此，因此a a含含含含6 6个个个个氢，氢，氢，氢，b b为为为为1 1个氢，个氢，个氢，个氢，c c为为为为5 5个氢。个氢。个氢。个氢。本讲稿第二十九页，共五十九页结构式：结构式：结构式：结构式：根据以上分析，根据以上分析，根据以上分析，根据以上分析，未知物为：未知物为：未知物为：未知物为：自旋系统：自旋系统：自旋系统：自旋系统：因为因为因为因为 ，符合，符合，符合，符合n+1n+1律及一级偶合的其他特征，律及一级偶合的其他特征，律及一级偶合的其他特征，律及一级偶合的其他特征，异丙苯异丙苯异丙苯异丙苯为为为为A A6 6X X及及及及
36、A A5 5两个一级自旋系统。两个一级自旋系统。两个一级自旋系统。两个一级自旋系统。本讲稿第三十页，共五十九页（3 3）已知未知化合物的分子式为）已知未知化合物的分子式为）已知未知化合物的分子式为）已知未知化合物的分子式为C C1010HH1010BrBr2 2OO，核磁共振图谱如图，核磁共振图谱如图，核磁共振图谱如图，核磁共振图谱如图所示：所示：所示：所示：课本课本课本课本P P307307 19(3)19(3)C C1010HH1010BrBr2 2OO的核磁共振氢谱的核磁共振氢谱的核磁共振氢谱的核磁共振氢谱3H3H2H2H5H5H本讲稿第三十一页，共五十九页解：解：解：解：氢分布：氢分布
37、：氢分布：氢分布：a:b:c:d=3H:1H:1H:5Ha:b:c:d=3H:1H:1H:5H而不是与氧相连（而不是与氧相连（而不是与氧相连（而不是与氧相连（CHCH3 3-O-O-的的的的 为为为为3.53.83.53.8）本讲稿第三十二页，共五十九页由分子式中扣除由分子式中扣除由分子式中扣除由分子式中扣除CHCH3 3-CO-CO-及及及及C C6 6HH5 5-，余，余，余，余C C2 2HH2 2BrBr2 2而而而而c c、d d皆为二重峰，皆为二重峰，皆为二重峰，皆为二重峰，而化学位移而化学位移而化学位移而化学位移 b b4.914.91、c c5.335.33，说明存在着，说明存
38、在着，说明存在着，说明存在着-CHBr-CHBr-CHBr-CHBr-基团。基团。基团。基团。结构式：结构式：结构式：结构式：综上所述，未知物结构式为：综上所述，未知物结构式为：综上所述，未知物结构式为：综上所述，未知物结构式为：自旋系统：自旋系统：自旋系统：自旋系统：A A5 5、ABAB、A A3 3。本讲稿第三十三页，共五十九页例例例例7 7 有一芳香酯有一芳香酯有一芳香酯有一芳香酯C C1010HH1212OO3 3样品，其样品，其样品，其样品，其核磁共振氢谱核磁共振氢谱核磁共振氢谱核磁共振氢谱如图，试确定其结如图，试确定其结如图，试确定其结如图，试确定其结构。构。构。构。C C101
39、0HH1212OO3 3的核磁共振氢谱的核磁共振氢谱的核磁共振氢谱的核磁共振氢谱sexsex本讲稿第三十四页，共五十九页从上述三个吸收峰分析，可能为从上述三个吸收峰分析，可能为从上述三个吸收峰分析，可能为从上述三个吸收峰分析，可能为-OCH-OCH2 2CHCH2 2CHCH3 3基团。基团。基团。基团。解：解：解：解：氢分布：氢分布：氢分布：氢分布：a:b:c:d:e:f=3H:2H:2H:2H:1H:2Ha:b:c:d:e:f=3H:2H:2H:2H:1H:2H，共有，共有，共有，共有1212个氢个氢个氢个氢本讲稿第三十五页，共五十九页 已知样品分子式为已知样品分子式为已知样品分子式为已知
40、样品分子式为C C1010HH1212OO3 3，并为一个芳香酯类，因此它，并为一个芳香酯类，因此它，并为一个芳香酯类，因此它，并为一个芳香酯类，因此它的化学结构推测为：的化学结构推测为：的化学结构推测为：的化学结构推测为：用用用用D D2 2OO交换后，峰消失交换后，峰消失交换后，峰消失交换后，峰消失可能为可能为可能为可能为OHOH基基基基所以该化合所以该化合所以该化合所以该化合物为：物为：物为：物为：本讲稿第三十六页，共五十九页例例例例8 8 某化合物的分子式为某化合物的分子式为某化合物的分子式为某化合物的分子式为C C5 5HH7 7NONO2 2，红外光谱中，红外光谱中，红外光谱中，红
41、外光谱中2230cm2230cm-1-1，1720cm1720cm-1-1有特征吸收峰，有特征吸收峰，有特征吸收峰，有特征吸收峰，1 1H-NMRH-NMR如图，数据为如图，数据为如图，数据为如图，数据为1111.3.3.3.3（三重峰），（三重峰），（三重峰），（三重峰），33.45.45（单峰），（单峰），（单峰），（单峰），44.25.25（四重峰），（四重峰），（四重峰），（四重峰），a a、b b、c c的积分高度分别为的积分高度分别为的积分高度分别为的积分高度分别为1515，1010，1010格，推测其结构式。格，推测其结构式。格，推测其结构式。格，推测其结构式。C C5 5HH7
42、 7NONO2 2的核磁共振氢谱的核磁共振氢谱的核磁共振氢谱的核磁共振氢谱3H3H2H2H2H2H本讲稿第三十七页，共五十九页解：解：解：解：红外光谱分析，该化合物含有羰基和氰基红外光谱分析，该化合物含有羰基和氰基红外光谱分析，该化合物含有羰基和氰基红外光谱分析，该化合物含有羰基和氰基氢分布：氢分布：氢分布：氢分布：a:b:c=3:2:1a:b:c=3:2:1所以，该化合物可能结构式为：所以，该化合物可能结构式为：所以，该化合物可能结构式为：所以，该化合物可能结构式为：本讲稿第三十八页，共五十九页碳谱：核磁共振碳谱碳谱：核磁共振碳谱碳谱：核磁共振碳谱碳谱：核磁共振碳谱（1313C-NMR)C-
43、NMR)1 1 1 1H-NMRH-NMR和和和和1313C-NMRC-NMR：1 1）1313C C的自然丰度低（的自然丰度低（的自然丰度低（的自然丰度低（1.108%1.108%），磁旋比是），磁旋比是），磁旋比是），磁旋比是1 1HH的的的的1/41/4，所以，所以，所以，所以1313C-NMRC-NMR灵灵灵灵敏度低，信号弱，所需样品量大，需要多次扫描，进行长时间的信号累加；敏度低，信号弱，所需样品量大，需要多次扫描，进行长时间的信号累加；敏度低，信号弱，所需样品量大，需要多次扫描，进行长时间的信号累加；敏度低，信号弱，所需样品量大，需要多次扫描，进行长时间的信号累加；2 2）1313
44、C C谱中峰面积与碳数不成比例；谱中峰面积与碳数不成比例；谱中峰面积与碳数不成比例；谱中峰面积与碳数不成比例；3 3）1313C C谱化学位移宽，谱化学位移宽，谱化学位移宽，谱化学位移宽，02500250，可以研究有机化合物的碳骨架和含碳基，可以研究有机化合物的碳骨架和含碳基，可以研究有机化合物的碳骨架和含碳基，可以研究有机化合物的碳骨架和含碳基团；团；团；团；1 1HH谱窄，谱窄，谱窄，谱窄，020020，研究不同环境下的，研究不同环境下的，研究不同环境下的，研究不同环境下的HH核；核；核；核；4 4）1313C C核与核与核与核与1 1HH的偶合有的偶合有的偶合有的偶合有1 1J J，2
45、2J J，3 3J J等，等，等，等，1 1J J很大，约很大，约很大，约很大，约100200Hz100200Hz，需要去，需要去，需要去，需要去偶偶偶偶5 5）1313C C谱与谱与谱与谱与1 1HH谱基本原理相同，化学位移定义与表示法一样，内标谱基本原理相同，化学位移定义与表示法一样，内标谱基本原理相同，化学位移定义与表示法一样，内标谱基本原理相同，化学位移定义与表示法一样，内标物都是物都是物都是物都是TMSTMS；2 2 相关谱：相关谱：相关谱：相关谱：本讲稿第三十九页，共五十九页小小小小 结结结结1.1.核磁共振波谱的定义，作用及发展；核磁共振波谱的定义，作用及发展；核磁共振波谱的定义
46、，作用及发展；核磁共振波谱的定义，作用及发展；2.2.原子核自旋分类：原子核自旋分类：原子核自旋分类：原子核自旋分类：质量数质量数质量数质量数电荷数电荷数电荷数电荷数（原子序（原子序（原子序（原子序数）数）数）数）自旋量子自旋量子自旋量子自旋量子数数数数(I)(I)NMRNMR信信信信号号号号原子核原子核原子核原子核偶数偶数偶数偶数偶数偶数偶数偶数0 0无无无无奇数奇数奇数奇数奇数奇数奇数奇数1/21/2有有有有3/23/2有有有有偶数偶数偶数偶数1/21/2有有有有3/23/2有有有有偶数偶数偶数偶数奇数奇数奇数奇数1 1有有有有本讲稿第四十页，共五十九页3.3.自旋量子数不为零的原子核都有
47、自旋量子数不为零的原子核都有自旋量子数不为零的原子核都有自旋量子数不为零的原子核都有磁矩磁矩磁矩磁矩（微观磁矩），核磁矩的方向（微观磁矩），核磁矩的方向（微观磁矩），核磁矩的方向（微观磁矩），核磁矩的方向服从右手法则。其大小与服从右手法则。其大小与服从右手法则。其大小与服从右手法则。其大小与自旋角动量成正比自旋角动量成正比自旋角动量成正比自旋角动量成正比。=P P4.4.核磁矩的取向和空间量子化：核磁矩的取向和空间量子化：核磁矩的取向和空间量子化：核磁矩的取向和空间量子化：无外磁场时，无外磁场时，无外磁场时，无外磁场时，核磁矩的取向是任意的，若将原子核置核磁矩的取向是任意的，若将原子核置核磁矩
48、的取向是任意的，若将原子核置核磁矩的取向是任意的，若将原子核置于磁场中，则核磁矩的取向不再是任意于磁场中，则核磁矩的取向不再是任意于磁场中，则核磁矩的取向不再是任意于磁场中，则核磁矩的取向不再是任意的，是量子化的，共有的，是量子化的，共有的，是量子化的，共有的，是量子化的，共有2I+12I+1种取向。种取向。种取向。种取向。本讲稿第四十一页，共五十九页本讲稿第四十二页，共五十九页E5.5.能级分裂能级分裂能级分裂能级分裂:不同取向的核具有不同的能级，如不同取向的核具有不同的能级，如不同取向的核具有不同的能级，如不同取向的核具有不同的能级，如1 1HH则：上式说明上式说明上式说明上式说明I=1/
49、2I=1/2的核，两能级差与外磁场强度（的核，两能级差与外磁场强度（的核，两能级差与外磁场强度（的核，两能级差与外磁场强度（HH0 0）及磁旋）及磁旋）及磁旋）及磁旋比（比（比（比（）或核磁矩（）或核磁矩（）或核磁矩（）或核磁矩（）的关系。）的关系。）的关系。）的关系。本讲稿第四十三页，共五十九页6.6.原子核的进动原子核的进动原子核的进动原子核的进动：进动频率：进动频率：进动频率：进动频率：本讲稿第四十四页，共五十九页7.7.所以共振吸收条件为：所以共振吸收条件为：所以共振吸收条件为：所以共振吸收条件为：1 1）核具有自旋，即为磁性核；）核具有自旋，即为磁性核；）核具有自旋，即为磁性核；）核
50、具有自旋，即为磁性核；2 2）必须将磁核放在强磁场中，才能使核的能级差）必须将磁核放在强磁场中，才能使核的能级差）必须将磁核放在强磁场中，才能使核的能级差）必须将磁核放在强磁场中，才能使核的能级差显示出来；显示出来；显示出来；显示出来；3 3）v v0 0=v v4 4）m=1m=18.8.自旋驰豫：自旋驰豫：自旋驰豫：自旋驰豫：9.9.核磁共振波谱仪核磁共振波谱仪核磁共振波谱仪核磁共振波谱仪连续波核磁共振波谱仪连续波核磁共振波谱仪连续波核磁共振波谱仪连续波核磁共振波谱仪脉冲傅立叶变换核磁共振仪脉冲傅立叶变换核磁共振仪脉冲傅立叶变换核磁共振仪脉冲傅立叶变换核磁共振仪本讲稿第四十五页，共五十九页