第五章 核磁共振

第五章核磁共振第1页，共75页，2023年，2月20日，星期三

第一节概述NMR现象是1946年由Bloch及Purcell等人发现的(获1952年诺贝尔物理奖)。用一定频率电磁波对样品进行照射，就可使特定结构环境中的原子核实现共振跃迁，在照射扫描中记录发生共振时的信号位置和强度，就得到NMR谱。

谱上的共振信号位置反映样品分子的局部结构（例如官能团，分子构象等）；信号强度则往往与有关原子核在样品中存在的量有关。目前常用的磁场强度下测量NMR所需照射电磁波落在射频区(60-600MHz)。脉冲傅里叶变换NMR仪的问世，极大得推动了NMR技术，特别是使13C，15N，29Si等核磁共振及固体NMR得以广泛应用。发明者R.R.Ernst曾获1991年诺贝尔化学奖。2第2页，共75页，2023年，2月20日，星期三

第一节概述在过去10年中，NMR谱在研究溶液及固体状态的材料结构中取得了巨大的进展。高分辨率固体NMR技术综合利用魔角旋转、交叉极化、偶极去偶等措施，再加上适当的脉冲程序已经可以方便地用来研究固体材料的化学组成、形态、构型、构象及动力学。

NMR成像技术可以直接观察材料内部的缺陷，指导加工过程。NMR谱是由具有磁矩的原子核，受电磁波辐射而发生跃迁所形成的吸收光谱。电子能自旋，质子也能自旋，原子的质量数为奇数的原子核，如1H、13C、19F、31P等，由于核中质子的自旋而在沿着核轴方向产生磁矩，因此可以发生核磁共振。而12C、16O、32S等原子核不具有磁性，故不发生核磁共振。常见的是1HNMR谱和13CNMR。3第3页，共75页，2023年，2月20日，星期三

核磁共振的基本原理

在强磁场的激励下，一些具有某些磁性的原子核的能量可以裂分为2个或2个以上的能级。外加一个能量，使其恰等于裂分后相邻2个能级之差，该核就可能吸收能量，从低能态跃迁至高能态，而所吸收能量的数量级相当于频率范围为0.1至100MHz的电磁波(属于无线电范范畴，或简称射频)。所谓NMR，就是研究磁性原子核对射频能的吸收。第二节核磁共振的基本原理4第4页，共75页，2023年，2月20日，星期三

2.1原子核的自旋由于原子核是带电荷的粒子，若有自旋现象，即产生磁距。物理学的研究证明，各种不同的原子核，自旋的情况不同。原子核自旋的情况可用自旋量子数I表征(表5-1)。质量数原子序数自旋量子数I偶数偶数0偶数奇数1，2，3，…奇数奇数或偶数1/2，3/2，5/2表5-1各种原子核的自旋量子数第二节核磁共振的基本原理5第5页，共75页，2023年，2月20日，星期三

自旋量子数等于零的原子核有16O、12C、32S、28Si等，这些原子核没有自旋现象，因而没有磁矩，不产生共振吸收谱，故不能用核磁共振来研究。自旋量子数大于或等于1的原子核：

I=3/2：11B、35C1、79Br、81Br等

I=5/2：17O、127I；

I=1：2H、14N等。这类原子核核电荷分布是一个椭圆体，电荷分布不均匀。它们的共振吸收常会产生复杂情况，目前在核磁共振的研究上应用还很少。第二节核磁共振的基本原理6第6页，共75页，2023年，2月20日，星期三

自旋量子数I等于1/2的原子核有1H、19F、31P、13C等。这些核可当作一个电荷均匀分布的球体，可自旋，有磁矩形成，特别适用于NMR实验。尤其是氢核（质子），不但易于测定，而且它又是组成有机化合物的主要元素之一，有机分析中，主要是1H、13C核磁共振谱的测定。第二节核磁共振的基本原理7第7页，共75页，2023年，2月20日，星期三

当氢核围绕着它的自旋轴转动时就产生磁场。由于氢核带正电荷；转动时产生的磁场方向可由右手螺旋定则确定(图5-1(a)，（b）)。

（a）自旋的氢核（b）右手定则图5-1氢核自旋产生的磁场第二节核磁共振的基本原理8第8页，共75页，2023年，2月20日，星期三

如果将氢核置于外加磁场H0中，则它对于外加磁场可以有(2I+1)种取向。由于氢核的I=1/2，因此它只能有两种取向：一种与外磁场平行，能量较低，以磁量子数m=+1/2表征；一种与外磁场逆平行，氢核的能量稍高，以m=-1/2表征。第二节核磁共振的基本原理9第9页，共75页，2023年，2月20日，星期三

在低能态(或高能态)的氢核中，如果有些氢核的磁场与外磁场不完全平行，外磁场就要使它取向于外磁场的方向。也就是说，当具有磁矩的核置于外磁场中，它在外磁场的作用下，核自旋产生的磁场与外磁场发生相互作用，因而原子核的运动状态除了自旋外，还要附加一个以外磁场方向为轴线的回旋，它一面自旋，一面团绕着磁场方向发生回旋，这种回旋运动称进动(Precession)或拉摩尔进动(LarmorPrecession)。进动时有一定的频率，称拉摩尔频率。第二节核磁共振的基本原理10第10页，共75页，2023年，2月20日，星期三

自旋核的角速度0，进动频率0与外加磁场强度H0的关系可用拉尔公式表示：（5-1）式中是各种核的特征常数，称磁旋比，各种核有它的固定位值。第二节核磁共振的基本原理11第11页，共75页，2023年，2月20日，星期三

m=-1/2的取向由于与外磁场方向相反，能量较m=+1/2者为高，其能量差E等于：由于I=1/2，故（5-2）（5-3）

式中

为自旋核产生的磁矩。

第二节核磁共振的基本原理12第12页，共75页，2023年，2月20日，星期三

在外磁场作用下，自旋核能级的裂分可用图5-3示意。由图可见，当磁场不存在时，I=1/2的原子核对两种可能的磁量子数并不优先选择任何一个，此时具有简并的能级；若置于外加磁场中，则能级发生裂分，其能量差与核磁矩有关(由核的性质决定)，也和外磁场强度有关[式(5-3)]。因此在磁场中，一个核要从低能态向高能态跃迁，就必须吸收2H0的能量。换言之，核吸收2H0的能量后，便产生共振，此时核由m=+1/2的取向跃迁至m=-1/2的取向。图5-3在外磁场作用下，核自旋能级的裂分示意图第二节核磁共振的基本原理13第13页，共75页，2023年，2月20日，星期三

所以，与吸收光谱相似，为了产生共振，可以用具有一定能量的电磁波照射核。当电磁波的能量符合下式时，（5-4）

进动核便与辐射光子相互作用(共振)，体系吸收能量，核由低能态跃迁至高能态。式(5-4)中ν0=光子频率=进动频率。如果与外磁场垂直方向，放置一个射频振荡线圈，产生射电频率的电磁波，使之照射原子核，当磁场强度为某一数值时，核进动频率与振荡器所产生的旋转磁场频率相等，则原子核与电磁波发生共振，此时将吸收电磁波的能量而使核跃迁到较高能态(m=-1/2)，如图5-4所示。第二节核磁共振的基本原理14第14页，共75页，2023年，2月20日，星期三

较高能态(m=-1/2)图5-4在外加磁场中电磁辐射(射频)与进动核的相互作用

第二节核磁共振的基本原理15第15页，共75页，2023年，2月20日，星期三

改写式(5-1)可得，（5-5）

式(5-5)或式(5-1)是发生核磁共振时的条件，即发生共振时射电频率ν0与磁场强度H0之间的关系。第二节核磁共振的基本原理16第16页，共75页，2023年，2月20日，星期三

讨论：（1）对于不同的原子核，由于

(磁旋比)不同，发生共振的条件不同，即发生共振时的ν0与H0相对值不同。即在相同的磁场中，不同原子核发生共振时的频率各不相同，根据这一点可以鉴别各种元素及同位素。例如用核磁共振方法测定重水中的H2O的含量，D2O和H2O的化学性质十分相似，但两者的核磁共振频率却相差极大。因此核磁共振法是一种十分敏感而准确的方法。第二节核磁共振的基本原理17第17页，共75页，2023年，2月20日，星期三

（2）对于同一种核，

值一定。当外加磁场一定时，共振频率也一定；当磁场强度改变时，共振频率也随着改变。例如氢核在1.409T的磁场中，共振频率为60MHz，而在2.350T时，共振频率为100MHz。即发生共振的频率0与磁旋比和外加磁场有关。第二节核磁共振的基本原理18第18页，共75页，2023年，2月20日，星期三

2.2弛豫前已述及，当磁场不存在时，I=1/2的原子核对两种可能的磁量子数并不优先选择任何一个（图5-3）。在这类核中，m等于+1/2及-1/2的核的数目完全相等。在磁场中，核则倾向于具有m=+1/2，此种核的进动是与磁场定向有序排列的(图4-2)，即如指南针在地球磁场内定向排列的情况相似。所以，在有磁场存在下，m=+1/2比m=-1/2的能态更为有利，然而核处于

m=+1/2的趋向，可被热运动所破坏。

第二节核磁共振的基本原理19第19页，共75页，2023年，2月20日，星期三

饱和根据波尔兹曼分布定律，可以计算，在室温(300K)及l.409T强度的磁场中，处于低能态的核仅比高能态的核稍多一些，约多百万分之十左右：

因此,在射频电磁波的照射下(尤其在强照射下)，氢核吸收能量发生跃迁，其结果就使处于低能态氢核的微弱多数趋于消失，能量的净吸收逐渐减少，共振吸收峰渐渐降低，甚至消失，使吸收无法测量，这时发生“饱和”现象。第二节核磁共振的基本原理20第20页，共75页，2023年，2月20日，星期三

弛豫过程

但是，若较高能态的核能够及时回复到较低能态，就可以保持稳定信号。由于核磁共振中氢核发生共振时吸收的能量ΔE是很小的，因而跃迁到高能态的氢核不可能通过发射谱线的形式失去能量而返回到低能态，这种由高能态回复到低能态而不发射原来所吸收的能量的过程称为弛豫过程。弛豫过程有两种，即自旋晶格弛豫和自旋—自旋弛豫。

(1)自旋晶格弛豫：处于高能态的氢核，把能量转移给周围的分子（固体为晶格，液体则为周围的溶剂分子或同类分子）变成热运动，氢核就回到低能态。对于全体的氢核而言，总的能量是下降了，故又称纵向弛豫。第二节核磁共振的基本原理21第21页，共75页，2023年，2月20日，星期三

第二节核磁共振的基本原理(2)自旋—自旋弛豫： 两个进动频率相同、进动取向不同的磁性核，即两个能态不同的相同核，在一定距离内时，它们互相交换能量，改变进动方向，这就是自旋-自旋弛豫。

通过自旋-自旋弛豫，磁性核的总能量未变，因而又称横向弛豫。自旋-自旋弛豫时间以t2表示，一般气体、液体的t2也是1s左右。固体及高粘度试样中由于各个核的相互位置比较固定，有利于相互间能量的转移，故t2

极小。即在固体中各个磁性核在单位时间内迅速往返于高能态与低能态之间。其结果是使共振吸收峰的宽度增大，分辨率降低。因此在核磁共振分析中固体试样应先配成溶液。22第22页，共75页，2023年，2月20日，星期三

第三节核磁共振氢谱23第23页，共75页，2023年，2月20日，星期三

5.3.1质子的化学位移假如氢核1H只在同一频率下共振，那么核磁共振对结构分析就毫无用处了。在分子中，磁性核外有电子包围，电子在外部磁场垂直的平面上环流，会产生与外部磁场方向相反的感应磁场。因此使氢核实际“感受”到的磁场强度要比外加磁场的强度稍弱。为了发生核磁共振，必须提高外加磁场强度，去抵消电子远动产生的对抗磁场的作用，结果吸收峰就出现在在磁场强度较高的位置。化学位移是由核外电子的屏蔽效应引起的。

第三节核磁共振氢谱24第24页，共75页，2023年，2月20日，星期三

屏蔽效应 核外电子对H核产生的这种作用，称为屏蔽效应(如果产生磁场与外加磁场同向,称之为去屏蔽效应)。显然，核外电子云密度越大，屏蔽效应越强，要发生共振吸收就势必增加外加磁场强度，共振信号将移向高场区；否则共振信号将移向低场区。式中：σ为屏蔽常数

第三节核磁共振氢谱25第25页，共75页，2023年，2月20日，星期三

图5-6甲醇（CH3-OH）的核磁共振谱第三节核磁共振氢谱26第26页，共75页，2023年，2月20日，星期三

化学位移

由于化合物分子中各种质子受到不同程度的屏蔽效应，因而在NMR谱的不同位置上出现吸收峰。但这种屏蔽效应所造成的位置上的差异是很小的，难以精确地测出其绝对值，因而需要用一个标准来做对比，常用四甲基硅烷(CH3)4Si作为标准物质，人为将其吸收峰出现的位置定为零。某一质子吸收峰出现的位置与标准物质质子吸收峰出现的位置之间的差异称为该质子的化学位移，常以“

”表示。

式中vs为样品吸收峰的频率，vTMS为四甲基硅烷吸收峰的频率。V0仪器的频率。在各种化合物分子中，与同一类基团相连的质子，它们都有大致相同的化学位移.第三节核磁共振氢谱27第27页，共75页，2023年，2月20日，星期三

化学位移是分析分子中各类氢原子所处位置的重要依据。

值越大，表示屏蔽作用越小，吸收峰出现在低场；

值越小，表示屏蔽作用越大，吸收峰出现在高场。第三节核磁共振氢谱5.3.2影响化学位移的因素（1）诱导效应（2）各相异性效应（3）范得华效应（5）氢键去屏蔽效应28第28页，共75页，2023年，2月20日，星期三

第三节核磁共振氢谱1.

取代基的诱导效应

取代基的电负性，直接影响与它相连的碳原子上质子的化学位移，并且通过诱导方式传递给邻近碳上的质子。这主要是电负性较高的基团或原子，使质子周围的电子云密度降低（去屏蔽），导致该质子的共振信号向低场移动（

值增大）。取代基的电负性愈大，质子的

值愈大。分子式CH3FCH3OHCH3ClCH3BrCH3ICH4TMS取代元素FOClBrIHSi取代元素电负性4.03.53.12.82.52.11.8质子化学位移4.263.403.052.682.160.230.029第29页，共75页，2023年，2月20日，星期三

第三节核磁共振氢谱CH3，=1.6~2.0；-CH2I，=3.0~3.5间隔键数增多，诱导效应减弱CH3Br

(2.68ppm)CH3CH2Br

(1.65ppm)CH3CH2CH2Br

(1.04ppm)30第30页，共75页，2023年，2月20日，星期三

第三节核磁共振氢谱2.各向异性效应在分子中，质子与某一官能团的空间关系，有时会影响质子的化学位移。这种效应称各向异性效应。各向异性效应是通过空间而起作用的，它与通过化学键而起作用的效应(例如上述电负性对C-H键及O-H键的作用)是不一样的。A.双键碳上的质子双键碳上的质子位于π键环流电子产生的感生磁场与外加磁场方向一致的区域（称为去屏蔽区），去屏蔽效应的结果，使双键碳上的质子的共振信号移向稍低的磁场区31第31页，共75页，2023年，2月20日，星期三

第三节核磁共振氢谱

δ=9.4～10

δ=4.5～5.7

32第32页，共75页，2023年，2月20日，星期三

第三节核磁共振氢谱

B.三键碳上的质子：

C苯环上的质子:

δ=1.7～3

δ=6～

8.5

33第33页，共75页，2023年，2月20日，星期三

第三节核磁共振氢谱34第34页，共75页，2023年，2月20日，星期三

第三节核磁共振氢谱3.共轭效应:电子云密度增加→磁屏蔽增加35第35页，共75页，2023年，2月20日，星期三

第三节核磁共振氢谱4.氢键和溶剂效应除了以上讨论的影响质子位移的主要因素之外，由于NMR试验样品配成溶液或采用纯液体，因此溶质和溶剂分子之间的相互作用（溶剂效应）和氢键的形成，对化学位移的影响有时也很明显。采用不同的溶剂，化学位移也会发生变化，强极性溶剂的作用更加明显。此外，温度、pH值、同位素效应等因素也会影响化学位移的改变。36第36页，共75页，2023年，2月20日，星期三

第三节核磁共振氢谱5.核的化学等价与化学不等价:

分子内的一组(几个)氢,它们的化学环境相等,化学位移也相等,这组氢核称之为化学等价氢核.a.快速旋转化学等价:

质子在单键快速旋转过程中,位置可对映互换时,则为化学等价.

如:CH3I.CH3CH2OHb.对称化学等价:

分子内存在对称因素,通过对称操作,处在对称位置上的氢核.为化学等价.37第37页，共75页，2023年，2月20日，星期三

第三节核磁共振氢谱13456789101112130C3CHC2CH2C-CH3环烷烃0.2—1.52CH2ArCH2NR2CH2SCCHCH2C=OCH2=CH-CH31.7—3CH2FCH2Cl

CH2BrCH2ICH2OCH2NO22—4.70.5(1)—5.5OHNH2NH4.6—5.9CR2=CH-R10.5—12RCOOH9—10RCHO6—8.5CHCl3(7.27)常用溶剂的质子的化学位移值D38第38页，共75页，2023年，2月20日，星期三

第三节核磁共振氢谱

分子中的氢由于所处的化学环境不同，其核磁共振谱与相应的值处出现不同的峰，各峰的面积与氢原子数成正比，借此可鉴别各峰的归属。但在高分辨的仪器上，每类氢核不总表现为单峰，有时裂分为多重峰。裂分峰是由于分子内部邻近氢核自旋的相互干扰引起的，这种邻近氢核自旋之间的相互干扰作用称为自旋耦合，由自旋耦合引起的谱线增多现象称为自旋裂分。自旋偶合与自旋裂分39第39页，共75页，2023年，2月20日，星期三

第三节核磁共振氢谱由自旋耦合引起的谱线增多现象称为自旋裂分。裂分峰是由于分子内部邻近氢核自旋的相互干扰引起的。邻近氢核自旋之间的相互干扰作用称为自旋耦合。40第40页，共75页，2023年，2月20日，星期三

第三节核磁共振氢谱由自旋核在B0中产生的局部磁场分析例如Cl2CH-CH2ClBoCHCH241第41页，共75页，2023年，2月20日，星期三

第三节核磁共振氢谱BoCH3CH242第42页，共75页，2023年，2月20日，星期三

第三节核磁共振氢谱（n+1）规律某组环境相同的氢核，与n个环境相同的氢核（或I=1/2的核）偶合，则被裂分为(n+1)条峰。

43第43页，共75页，2023年，2月20日，星期三第三节核磁共振氢谱

（1）当某基团上的氢有n个相邻氢时，它将裂分为n+1个峰。若这些相邻氢核处于不同的化学环境中，如一种环境为n个，另一种为n’个，将裂分为（n+1)(n’+1)个峰;（2）自旋裂分峰的强度比基本上为二项式各项系数之比.（3）一组多重峰的中心即为化学位移，各重峰间的距离即为偶合常数。（4）磁全同核之间没有自旋裂分现象，其吸收峰为单一峰，如：CH3-CH3，Cl-CH2-CH2-Cl,CH3-O-等.峰面积与同类质子数成正比，仅能确定各类质子之间的相对比例44第44页，共75页，2023年，2月20日，星期三第三节核磁共振氢谱裂分峰的相对强度比近似为

（a+b）n展开式的系数比45第45页，共75页，2023年，2月20日，星期三第四节谱图的解析与应用

核磁共振谱图能够提供的化合物结构信息：（1）峰的数目：多少种（2）峰的强度(面积)：多少个（3）峰的位移()：每类质子所处的化学环境（4）峰的裂分数：相邻碳原子上质子数（5）偶合常数(J)：确定化合物构型46第46页，共75页，2023年，2月20日，星期三谱图解析的步骤第四节谱图的解析与应用检查谱图是否规则：四甲基硅烷的信号应在零点，基线平直，积分曲线在没有信号的地方也应平直。(2)从积分曲线，算出各组信号的相对面积，再参考分子式中氢原子数目，来决定各组峰代表的质子数目。也可用可靠的甲基信号或孤立的次甲基信号为标准计算各组峰代表的质子数。47第47页，共75页，2023年，2月20日，星期三(3)从各组峰的化学位移，偶合常数及峰型，根据它们与化学结构的关系，推出可能的结构单元。可先解析一些特征的强峰、单峰，如CH3O，CH3N，CH3-C=C等，识别低场的信号，醛基、羧基、烯醇、磺酸基质子均在9～16ppm之间，再考虑其它偶合峰，推导集团的相互关系。(4)识别谱图中的一级裂分谱，读出J值，验证J值是否合理。第四节谱图的解析与应用48第48页，共75页，2023年，2月20日，星期三第四节谱图的解析与应用(5)结合元素分析、红外光谱、紫外光谱、质谱、13C核磁共振谱和化学分析的数据推导化合物的结构。(6)仔细核对个组信号的化学位移和偶合常数与推定的结构是否相符，必要时，找出类似化合物的共振谱进行比较，进而确定化合物的结构式。49第49页，共75页，2023年，2月20日，星期三第四节谱图的解析与应用50第50页，共75页，2023年，2月20日，星期三第四节谱图的解析与应用例1.图5-8是化合物C5H10O2的核磁共振谱，试根据此图谱鉴定它是什么化合物。U=1图5-8C5H10O2的核磁共振谱51第51页，共75页，2023年，2月20日，星期三第四节谱图的解析与应用

解：从积分线可见，自左到右峰的相对面积为3﹕2﹕2﹕3。在δ=3.6（3）处的单峰是一个孤立的甲基，查阅化学位移表有可能是CH3O-CO-基团。不是CH3-COO-基团δ=2.1。根据经验式和其余质子的2﹕2﹕3的分布情况，表示分子中可能有一个正丙基。所以结构式可能为丁酸甲酯:CH3O-CO-CH2-CH2-CH352第52页，共75页，2023年，2月20日，星期三第四节谱图的解析与应用其余三组峰的位置和分裂情况是完全符合这一设想的：δ=0.9处的三重蜂是典型的同-CH2-基相邻的甲基峰，由化学位移数据δ=2.2处的三重峰是同羰基相邻的CH2基的两个质子，另一个CH2基在δ=1.7处产生12个峰，这是由于受两边的CH2

及CH3的偶合裂分所致（5＋1）=6。53第53页，共75页，2023年，2月20日，星期三第四节谱图的解析与应用核磁共振图谱解释1）C3H6O2IR3000cm-11700cm-1

NMR11.3(单峰1H)2.3(四重峰2H)1.2(三重峰3H)CH3CH2COOH2）C7H8O

IR3300，3010，1500，1600，730，690cm-1

NMR7.2(多重峰5H)4.5(单峰2H)3.7(宽峰1H)

C6H5-CH2-OH54第54页，共75页，2023年，2月20日，星期三第四节谱图的解析与应用3）下图与A、B、C哪个化合物的结构符合？55第55页，共75页，2023年，2月20日，星期三第四节谱图的解析与应用核磁共振仪的构造1．永久磁铁：2．射频振荡器：3．射频信号接受器（检测器）4．样品管：56第56页，共75页，2023年，2月20日，星期三第四节谱图的解析与应用

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。57第57页，共75页，2023年，2月20日，星期三第四节谱图的解析与应用做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。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。 58第58页，共75页，2023年，2月20日，星期三第五节在高分子研究中的应用

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。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。例如，高分子NMR标准谱图主要由萨特勒（Sadler）标准谱图集。使用时，必须注意测定条件，主要有溶剂、共振频率等。需要对不同环境的质子进行指认时，表5-5提供了较详细的化学位移值可供参考。59第59页，共75页，2023年，2月20日，星期三聚烯烃的鉴别

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。

第五节在高分子研究中的应用60第60页，共75页，2023年，2月20日，星期三第五节在高分子研究中的应用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。现以聚乙二醇HO(CH2CH2O)nH为例，说明此法的实际应用。图4-12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。61第61页，共75页，2023年，2月20日，星期三第五节在高分子研究中的应用

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。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，用该峰可计算苯乙烯的摩尔分数x：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。62第62页，共75页，2023年，2月20日，星期三第五节在高分子研究中的应用第四章思考题1.

已知某有机化合物的化学式为:C9H12，其质子的NMR波谱图如下，试确定结构式6H1H5HTMS8.07.06.05.04.03.02.01.00δ/ppm

63第63页，共75页，2023年，2月20日，星期三第五节在高分子研究中的应用

2.

已知某有机化合物的化学式为:C9H12，其质子的核磁共振波谱图如下：试回答：(1)计算该分子的不饱和度；(2)简要指出各个核磁共振吸收峰的基团归属以及产生不同化学位移值的原因；(3)判断出该分子的结构式。δ/ppm

8.07.06.05.04.03.02.01.0TMS1364第64页，共75页，2023年，2月20日，星期三第五节在高分子研究中的应用3.某化合物分子式为C6H10O3，其核磁共振谱图如下，试确定该化合物的结构。

65第65页，共75页，2023年，2月20日，星期三第五节在高分子研究中的