谱图解释7.7样品制备7.8进展7.9应用

材料研究方法-NMR1/417.6NMR谱图解释材料研究方法-NMR2/41应用NMR鉴定化学结构时，可采用下列步骤进行：（1）探询或者用元素分析、分子量测定；（2）用质谱决定分子式：材料研究方法-NMR3/41（3）计算不饱和度U：材料研究方法-NMR4/41（4）测定化学位移和各峰的积分强度；（5）考虑偶合分裂；（6）由（4）与（5）决定结构单元；（7）

综合上述全部数据决定其化学结构。材料研究方法-NMR5/41例1：按1H-NMR图和分子式（C7H16O3），决定该分子的化学结构。解析：（1）计算不饱和度，U=（2*7+2-16）=0，所以，该分子既无双键也无环。材料研究方法-NMR6/41图：C7H16O3的1H-NMR60MHz谱图（以TMS为内标）

材料研究方法-NMR7/41（2）三组峰的化学位移分别为：

1=82/60=1.37；2=223/60=3.38；3=318/60=5.30；相对强度比为3∶2∶1=1∶6∶9。由于各组峰质子数目之比等于各组谱峰强度比，加上1+6+9=16正好等于分子中的16个氢，所以推知3、2、1三组峰分别由1个，6个和9个氢所引起。材料研究方法-NMR8/41（3）按谱线分裂规则和组内谱线强度分布，得知1的质子附近有2个质子，2的质子附近有3个质子，1的质子与2的质子彼此发生偶合。而3是孤立氢，不发生分裂。材料研究方法-NMR9/41（4）组合(3)与(4)可知有结构单元-CH2CH3和-CH；考虑到1有9个氢，2有6个氢，3只有1个氢，显然只有1个–CH基和3个等价的-CH2CH3基团。

1与2的化学位移较当大，由于本分子没有双键，显然在-CH2CH3附近有电负性较强的原子存在，在目前情况下便是氧原子，而且这种氧原子只能形成醚键–O-；由于氧原子有3个，所以应该有3个—OCH2CH3基团和基。材料研究方法-NMR10/41

（5）综上所述，分子没有双健，又不成环，而有3个—OCH2CH3基和，而且前面基团的3个氧必定等于后面基团的三个氧(因分子中只有三个氧)，因此分子的化学结构只可能是：

HCH3CH2O—C—OCH2CH3OCH2CH3

材料研究方法-NMR11/41例2：3:3:2:1:5材料研究方法-NMR12/41材料研究方法-NMR13/417.2，2.9，1.25

例2：无色，只含碳和氢的化合物材料研究方法-NMR14/41材料研究方法-NMR15/417.7核磁共振仪的构造和样品制备材料研究方法-NMR16/41图7-10核磁共振仪示意图1—磁铁2—扫场线田3—射频振荡路4—射频接受器及放大器5—试液管6—记录仪或示波器

材料研究方法-NMR17/41材料研究方法-NMR18/41材料研究方法-NMR19/41

实验时样品管放在磁极中心，磁铁应该对样品提供强而均匀的磁场。但实际上磁铁的磁场不可能很均匀，因此需要使样品管以一定速度旋转，以克服磁场不均匀所引起的信号峰加宽。射频振荡器不断地提供能量给振荡线圈，向样品发送固定频率的电磁波，该频率与外磁场之间的关系为

=H0/2。核磁共振试验样品的制备

材料研究方法-NMR20/41做1H谱时，常用外径为6mm的薄壁玻璃管。测定时样品常常被配成溶液，这是由于液态样品可以得到分辨较好的图谱。要求选择采用不产生干扰信号、溶解性能好、稳定的氘代溶剂。溶液的浓度应为5-10%。如纯液体粘度大，应用适当溶剂稀释或升温测谱。常用的溶剂有CHCl3、CDCl3、(CD3)2SO、(CD3)2CO、C6H6等等。核磁共振试验样品的制备

材料研究方法-NMR21/41核磁共振试验样品的制备

复杂分子或大分子化合物的NMR谱即使在高磁场情况下往往也难分开，如辅以化学位移试剂来使被测物质的NMB谱中各峰产生位移，从而达到重合峰分开的方法，已为大家所熟悉和应用，并称具有这种功能的试剂为化学位移试剂，其特点是成本低，收效大。常用的化学位移试剂是过渡族元素或稀土元素的络合物。材料研究方法-NMR22/417.8NMR谱在材料研究中的应用

核磁共振与红外光谱一样，单独一种方法不足以鉴定一种化合物，但如果与其他测试手段，如元素分析、紫外、红外等相互配合，NMR谱则是鉴定化合物的一种重要工具。一张NMR谱从三个方面给人们提供了化合物结构的信息，即化学位移、峰的裂分和偶合常数、各峰的相对面积。材料研究方法-NMR23/41

NMR谱在材料研究中的应用

1.材料的定性鉴别未知化合物的定性鉴别，可利用标准谱图。如高分子NMR标准谱图主要有Sadler标准谱图集。使用时，必须注意测定条件，如有溶剂、共振频率等。需要对不同环境的质子进行指认时，表7-5提供了较详细的化学位移值可供参考。材料研究方法-NMR24/41聚烯烃的鉴别

聚丙烯、聚异丁烯和聚异戊二烯虽然同为碳氢化合物，但其NMR谱有明显差异。

NMR谱在材料研究中的应用

材料研究方法-NMR25/41尼龙的鉴别

对于尼龙66、尼龙6和尼龙11三种不同的尼龙，其NMR谱是很易识别的。尼龙11的(CH2)8峰很尖，尼龙6的(CH2)3为较宽的单峰，而尼龙66(CH2)2和(CH2)4两个峰，峰形较宽。材料研究方法-NMR26/41尼龙66：己二酸和己二胺

[NHCH2(CH2)4CH2NHCOCH2(CH2)2CH2CO]

尼龙6:-[NHCH2(CH2)3CH2CO]-

尼龙11:-[NHCH2(CH2)8CH2CO]-材料研究方法-NMR27/41尼龙的鉴别材料研究方法-NMR28/41尼龙的鉴别材料研究方法-NMR29/41NMR谱在材料研究中的应用

2.化合物数均分子量的测定

基于端基分析的化合物数均分子量的NMR测定，往往无需标准校正，而且快速，尤其适用于线形分子的数均分子量的测定。材料研究方法-NMR30/41NMR谱在材料研究中的应用

现以聚乙二醇HO(CH2CH2O)nH为例，说明此法的实际应用。图7-12为聚乙二醇的60MHz氢谱。其-OH峰与OCH2CH2O峰相距甚远，设它们的面积（或积分强度）之比分别为x和y，则因

or

据此，由下式可计算HO(CH2CH2O)nH的数均分子量Mn为此法的准确度依赖于-OH峰的准确积分和样品中不能有水。材料研究方法-NMR31/41NMR谱在材料研究中的应用

图7-12聚乙二醇的60MHz氢谱材料研究方法-NMR32/41NMR谱在材料研究中的应用3.共聚物组成的测定

对共聚物的NMR谱作了定性分析后，根据峰面积与共振核数目成比例的原则，就可以定量计算共聚组成。现以苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物为例加以说明。如果共聚物中有一个组分至少有一个可以准确分辨的峰，就可以用它来代表这个组分，推算出组成比。一个实例是苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯二元共聚物，在δ＝8左右的一个孤立的峰归属于苯环上的质子(图7-13)，用该峰可计算苯乙烯的摩尔分数x：材料研究方法-NMR33/41图7-13苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯无规共聚物的氢谱60MHzNMR谱在材料研究中的应用材料研究方法-NMR34/41式中A苯-δ=8附近峰的面积；

A总-所有峰的总面积；

8A苯/5-苯乙烯对应的峰面积。NMR谱在材料研究中的应用

CH3-[CH2-CH]x-[CH2-C]y-C6H5O=CO-CH3材料研究方法-NMR35/41

双烯类高分子的几何异构体大多有不同的化学位移，可用于定性和定量分析。例如，聚异戊二烯可能有以下四种不同的加成方式或几何异构体：7.8NMR谱在材料研究中的应用

4.几何异构体的测定材料研究方法-NMR36/41NMR谱在材料研究中的应用

4.几何异构体的测定

由双键碳上质子的化学位移可以测定l,4和3,4(或1,2)加成的比例。对l,4加成(包括顺式和反式)的C=CH-C，δ=5.08；对3,4(或1,2)加成的C=CH2，δ=4.67。用此法测得天然橡胶中3,4或1,2加成的含量仅0.3%。由CH3的化学位移可以测定顺式1,4和反式l,4之比。顺1,4加成异构体，δ=1.67；对反1,4，δ=1.60。用此法测得天然橡胶中含1%反l.4结构。材料研究方法-NMR37/41NMR谱在材料研究中的应用4、几何异构体的测定

NMR还可用于研究高分子链上几何异构单元的分布，从图5-17可以辩认出，在聚异戊二烯链中由顺1,4(用c表示)和反l,4(用t表示)组成的三单元即ccc、cct、tct、ctc、ttc和ttt，分别在不同δ值处出峰，从而提供了几何异构序列分布的信息。材料研究方法-NMR38/41图5-17聚异戊二烯链的顺1,4和反l,4单元

NMR谱在材料研究中的应用4.几何异构体的测定材料研究方法-NMR39/41NMR谱在材料研究中的应用

5.共聚物序列结构的研究

NMR不仅能直接测定共聚组成，还能测定共聚序列分布，这是NMR的一个重要应用。一个例子是偏氯乙烯-异丁烯共聚物的序列结构的研究，该共聚物的单体单元如下：材料研究方法-NMR40/41

均聚的聚二氯乙烯在δ为4(CH2)处出峰，聚异丁烯在δ=1.3(CH2)和l(CH3)处出峰。从共聚物的60MHz1H-NMR谱(图)上可见，在δ=3.6(a区)和1.4(c区)处分别有一些吸收峰，它们应分别归属于M1M1和