第三章核磁共振氢谱

第三章

核磁共振氢谱一、原子核的磁矩二、核磁共振三、弛豫过程四、核磁共振的谱线

宽度第一节

核磁共振基本原理NMR发展简介:

NMR的理论基础：1924年PauliW.假设

特定的原子核具有自旋和磁矩，放入磁场中会产生能级分裂

1946年Standford大学的Block和Harvard大学的Purcell独立证实了上述假设。获1952年NobelPrize

随后五年，化学家们发现了NMR信号与分子结构的关系

1953年，第一台NMR仪器

FT-NMR核的自旋与核磁矩第三章核磁共振（NMRspectroscopy）μ（核磁距）=

（磁旋比）P（自旋角动量）一、原子核的自旋与磁矩一、原子核的磁矩

若原子核存在自旋，产生核磁矩：自旋角动量：I：自旋量子数；h：普朗克常数；r:磁旋比,原子核所固有的性质；自旋量子数（I）不为零的核都具有磁矩，原子的自旋情况可以用（I）表征。核磁矩：质量数（A）原子序数（Z）自旋量子数（I）例奇数奇数或偶数半整数(1/2,3/2,5/2,…)13C，1H，19F，31P，15N17O，35Cl，79Br，125I偶数偶数零12C，16O，32S偶数奇数整数(1,2,3,…)2H，14N原子核的自旋量子数（I）与质量数（A）及原子序数（Z）的关系如下讨论:(1)

I=0的原子核O(16)；C（12）；S（32）等，无自旋，没有磁矩，不产生共振吸收。(2)I=1或I>0的原子核

I=1：2H，14N

I=3/2：11B，35Cl，79Br，81Br

I=5/2：17O，127I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；(3)Ｉ＝1/2的原子核1H，13C，19F，31P

原子核可看作核电荷均匀分布的球体，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，C，H也是有机化合物的主要组成元素。二、核磁共振

自旋量子数I=1/2的原子核（氢核），可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。当置于外加磁场H0中时，相对于外磁场，可以有（2I+1）种取向：氢核（I=1/2），两种取向（两个能级）：(1)与外磁场平行，能量低，磁量子数ｍ＝＋1/2;(2)与外磁场相反，能量高，磁量子数ｍ＝－1/2;

1、自旋量子数为1/2的核核磁矩与能级的关系自旋量子数、核磁矩与能级的关系将自旋量子数为1/2的核放入磁场H0中，磁矩会有相对于H0的两种取向

磁矩在磁场方向的投影量子化m:磁量子数(magneticquantumnumber)，m=I,I-1,I-2,…-I对于I=1/2的核，如1H,13C，m=1/2,-1/2自旋运动的原子核与外加磁场的作用能量：

E=-

H0大小：能级差：I=1/2时，任意两个能级的能量差：量子力学选律：

m=

1的跃迁是许可跃迁任意相邻两个能级的能量差：2、核磁共振现象:Larmor(拉莫）进动两种取向不完全与外磁场平行，相互作用,产生进动(拉莫进动)进动频率

0；角速度

0；

0=2

0=

H0

磁旋比；H0外磁场强度；两种进动取向不同的氢核之间的能级差：E=

H0（

磁矩）3、核磁共振条件

在外磁场中，原子核能级产生裂分，由低能级向高能级跃迁，需要吸收能量。能级量子化。射频振荡线圈产生电磁波。对于氢核，能级差：

E=

H0（

磁矩）产生共振需吸收的能量：E=

H0=h

0由拉莫进动方程：

0=2

0=

H0;共振条件：

0=

H0/(2)共振条件(1)核有自旋(磁性核)(2)外磁场,能级裂分;(3)照射频率与外磁场的比值

0/H0=

/(2)讨论:共振条件：

0=

H0/(2)（1）对于同一种核，磁旋比

为定值，H0变，射频频率

变。（2）不同原子核，磁旋比

不同，产生共振的条件不同，需要的磁场强度H0和射频频率

不同。（3）固定H0，改变

（扫频），不同原子核在不同频率处发生共振（图）。也可固定

，改变H0（扫场）。扫场方式应用较多。氢核（1H）：1.409T共振频率60MHz2.305T共振频率100MHz磁场强度H0的单位：1高斯（GS）=10-4T（特拉斯）讨论:在1950年，Proctor等人研究发现：质子的共振频率与其结构（化学环境）有关。在高分辨率下，吸收峰产生化学位移和裂分，如右图所示。由有机化合物的核磁共振图，可获得质子所处化学环境的信息，进一步确定化合物结构。三、驰豫过程RelaxationProcess

磁场强度与温度的影响无外加磁场:磁性核的核磁矩随机取向，磁量子能级等同，无能级分裂。磁场中:磁性核发生能级分裂，核重新取向。1)热平衡时各能级上核的数目服从Boltzmann分布:N

：高能级的原子核数N

：低能级的原子核数k：Boltzmann常数，1.38

10-23JK-1N

/N

=exp(-

E/kT)E=h

=

hH0/2

N

/N

=exp(-

hH0/2

kT)若1H

核，H0=4.39T,20

C时，则：N

/N

=exp[-(2.68

108

6.63

10-34

4.39)/(2

1.38

10-23

293)]=0.999967对于106个高能级的核，低能级核的数目：

N

=106/0.999967=1,000,0332)NMR信号的灵敏度N

/N

=exp(

E/kT)=exp(

hH0/2

kT)由于

E/kT很小，

N

/N

1+

E/kT=1+

hH0/2

kT

N

H0，即：低能级核的数目与磁场强度呈线性关系，NMR信号的强弱随磁场强度成比例增加3)驰豫过程外加电磁波照射样品中的原子核。自旋状态用

(低能级，朝上的圆锥体)或

(高能级，朝下的圆锥体)表示。(a)核在

态与

态间达到热平衡的状态。(b)比(a)处于高热能的状态，不再有热平衡(c)两能级间原子核数目相等的饱和状态，在驰豫之前不再有净能量吸收驰豫过程：饱和状态时观测不到NMR信号。要观测到净能量吸收，必须有核从

态返回

态，此即驰豫过程。即必须保持上图的(a)或(b)状态。饱和和弛豫低能态的核吸收能量自低能态跃迁到高能态，能量将不再吸收。与此相应，作为核磁共振的信号也将逐渐减退，直至完全消失。此种状态称作“饱和”状态。在核磁共振条件下，在低能态的核通过吸收能量向高能态跃迁的同时，高能态的核也通过以非辐射的方式将能量释放到周围环境中由高能态回到低能态，从而保持Boltzman分布的热平衡状态。这种通过无辐射的释放能量途径核由高能态回到低能态的过程称作“弛豫”。•自旋-晶格驰豫(spin-latticerelaxation)：高能级核返回低能级时失去能量，该能量被周围分子吸收转变成热运动，称自旋-晶格驰豫。晶格既可以是结晶晶格，也可以是溶液中待测分子的溶剂分子群。自旋-晶格驰豫反映体系与环境的能量交换。自旋-晶格驰豫速度服从一级反应速率方程，自旋-晶格驰豫的常数定义为自旋-晶格驰豫时间T1,即自旋-晶格驰豫此过程所经历的时间，气体及液体的T1很小，仅几秒钟。固体因分子的热运动受限，T1较长。•自旋-自旋驰豫(spin-spinrelaxation)：样品分子核之间的相互作用。不改变高、低能级上核的数目，但任一选定核在高能级上的停留时间(寿命)改变。自旋-自旋驰豫的常数定义为自旋-自旋驰豫时间T2。气体及液体的T2为1s，固体T2为10-4~10-5s四、核磁共振的谱线宽度Heisenberg的测不准原理：

E*tht为核在某一能级的停留时间，即由T2决定

E=h则1/T2所以核磁样品常在溶液中进行测试第二节核磁共振波谱仪1．永久磁铁：提供外磁场，要求稳定性好，均匀，不均匀性小于六千万分之一。扫场线圈。2.射频振荡器：线圈垂直于外磁场，发射一定频率的电磁辐射信号。60MHz或100MHz。3．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，发生能级跃迁，吸收能量，在感应线圈中产生毫伏级信号。4．样品管：外径5mm的玻璃管,测量过程中旋转,磁场作用均匀。3.3化学位移3.3.1电子的屏蔽效应

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磁场强度较高的位置。图3.7质子的屏蔽作用屏蔽效应

把核周围的电子对抗外加磁场强度所起的作用，叫做屏蔽作用。同类核在分子内或分子间所处化学环境不同，核外电子云的分布也不同，因而屏蔽作用也不同。屏蔽效应

理想化的、裸露的氢核；满足共振条件：

0=

H0/(2

)产生单一的吸收峰；实际上，氢核受周围不断运动着的电子影响。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，起到屏蔽作用，使氢核实际受到的外磁场作用减小：

H=（1-

）H0

：屏蔽常数。

越大，屏蔽效应越大。

0=[

/(2)]（1-

）H0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），来抵消屏蔽影响。屏蔽效应

质子周围的电子云密度越高，屏蔽效应越大，即在较高的磁场强度处发生核磁共振，反之，屏蔽效应越小，即在较低的磁场强度处发生核磁共振。

低场 H0

高场屏蔽效应小 屏蔽效应大大小屏蔽效应甲醇（CH3-OH）的核磁共振谱3.3.2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。化学位移：

0=[

/(2)]（1-

）H0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，这种现象称为化学位移。常以“

”表示。

化学位移的表示方法1．位移的标准没有完全裸露的氢核，没有绝对的标准。相对标准：四甲基硅烷Si(CH3)4（TMS）（内标）

位移常数

TMS=02．为什么用TMS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；（2）屏蔽强烈，位移最大。与有机化合物中的质子峰不重迭；（3）化学惰性；易溶于有机溶剂；沸点低，易回收。位移的表示方法

与裸露的氢核相比，TMS的化学位移最大，但规定

TMS=0，其他种类氢核的位移为负值，负号不加。

小，屏蔽强，共振需要的磁场强度大，在高场出现，图右侧；

大，屏蔽弱，共振需要的磁场强度小，在低场出现，图左侧；化学位移

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。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.即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。化学位移

常见基团中质子的化学位移

质子类别

/ppm质子类别

/ppmR－CH3R2CH2R3CH=CH-CH3≡C-CH3Ar-CH3 =CH2≡CH0.91.21.51.7±0.11.8±0.12.3±0.14.5-62-3Ar-HRCH2XO-CH3-OH-COCH3R-CHO R-COOH-NH27.3±0.13-43.6±0.30.5-5.52.2±0.29.8±0.311±10.5-4.5常见结构单元化学位移范围3.3.3核磁共振氢谱表示法NMR谱的解析要点：从信号的数目可知分子中有多少种不同类型的质子;从信号的位置（即化学位移d值）可知每类质子的电子环境；各吸收峰占有的相对面积则表示各类质子的相对数目；从信号的裂分情况可提供邻近基团结构的信息。

1.

根据

0=

H0/(2

)

可以说明一些什么问题?2.什么是弛豫？为什么NMR分析中固体试样应先配成溶液？3.何谓化学位移?它有什么重要性?3.3.4影响化学位移的因素取代基的电负性，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。1.

取代基的诱导效应：影响化学位移的因素如将O-H键与C-H键相比较，由于氧原子的电负性比碳原子大，O-H的质子周围电子云密度比C-H键上的质子要小，因此O-H键上的质子峰在较低场。CH3CH2OHabcabc吸电作用——电子云密度降低，屏蔽效应减弱，共振吸收移向低场。i、化学位移值随电负性成正比关系CH3-FCH3-ClCH3-BrCH3-I4.263.052.682.16ii、电负性举例质子越近，化学位移值越大；CH3-BrCH3CH2BrCH3CH2CH2Br2.681.651.0iii、吸电子诱导效应具有加和性CH3ClCH2Cl2CHCl33.055.337.24诱导效应规律：吸电子的诱导效应使质子周围的电子云密度降低，去屏蔽效应增强，化学位移值变大影响化学位移的因素2、共轭效应(Conjugated)：使电子云密度平均化，可使吸收峰向高场或低场移动；与C2H4比：a)图：氧孤对电子与C2H4双键形成p-

共轭，—CH2上质子电子云密度增加，移向高场。b)图：羰基双键与C2H4

-

共轭，—CH2上质子电子云密度降低，移向低场。3.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0-H键的作用)是不一样的。影响化学位移的因素

例如C＝C或C＝0双键中的π电子云垂直于双键平面，它在外磁场作用下产生环流。由图可见，在双键平面上的质子周围，感应磁场的方向与外磁场相同而产生去屏蔽，吸收峰位于低场。然而在双键上下方向则是屏蔽区域，因而处在此区域的质子共振信号将在高场出现。各向异性效应双键的各向异性效应芳环有三个共轭双键，它的电子云可看作是上下两个面包圈似的π电子环流，环流半径与芳环半径相同，如图所示。在芳环中心是屏蔽区，而四周则是去屏蔽区。因此芳环质子共振吸收峰位于显著低场(δ在7左右)。苯环的各向异性效应

苯环上的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。叁键的各向异性效应

价电子产生诱导磁场，质子位于其磁力线上，与外磁场方向一致，去屏蔽。单键的磁各向异性

甲基

亚甲基

次甲基d0.85～0.95

d1.20～1.40

d1.40～1.65环己烷构象中平伏键受到的屏蔽效应Ha比Hb的化学位移数值稍大，处于低场。例1：δ（ppm）7.35.30.9例2：δ=0.3ppm质子在芳环上方，处于屏蔽区。例3：δ=8.2ppmδ=－1.9ppm环内质子处于屏蔽区。环外质子处于去屏蔽区。影响化学位移的因素4.氢键和溶剂效应（P85表3.6）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。使电子云密度平均化，使OH或SH中质子移向低场。如分子间形成氢键，其化学位移与溶剂特性及其浓度有关;如分子内形成氢键则与溶剂浓度无关，只与分子本身结构有关。溶剂选择原则：稀溶液；不能与溶质有强烈相互作用。

（1）δ

值从R-CH3,R2CH2,R3C-H

依次增加（2）δ

值从烃基、烯基、芳基依次增加；芳环中的π电子在外磁场作用下产生环流，使环上的H原子周围产生感应磁场，其方向与外磁场相同，增强了外磁场，所以在外磁场强度还没有达到H0

时，就发生能级跃迁，它的δ值特别大，称为去屏蔽作用。乙炔分子中π电子环流，产生的感应磁场对抗外加磁场，故质子受到屏蔽。其δ值较烯烃的小。总结（3）δ

值随着邻近原子电负性的增加而增加：（4）δ

值随着H原子与电负性基团距离的增大而减小，如：CH3CH3<CH3NH2

<CH3OH<CH3FR-O-C-C-C-H<R-O-C-C-H<R-O-C-HExample0.965.847.23.3.5各类质子的化学位移及经验计算1）Shoolery经验公式：2）烯氢值的计算公式：3）苯环上氢值的计算公式：二取代甲烷X---CH2-XorX---CH2-YdH=0.23+S(constants)

SubstituentConstant-R0.47-C=C1.32-C,Ctriplebond1.44-C6H51.85-NR21.573.3.5各类质子的化学位移及经验计算1）Shoolery经验公式：-NHC(O)R2.27-NO23.80-SR1.64-C(O)R1.70-C(O)C6H51.84-OH2.56-OR2.36-OC(O)R3.13-OC6H53.23-F4.00-Cl2.53-Br2.33-I1.82-CO2R1.55-C(O)NR21.59-CN1.702)取代烯烃dH=5.25+dgem+dcis+dtrans

Substituent(R)dgemdcisdtrans-alkyl0.44-0.26-0.29-alkyl(ring)0.69-0.25-0.28-CH2OR0.67-0.02-0.07-CH2NR20.58-0.10-0.08-CH2X0.70

0.11-0.04-C=C1.00-0.09-0.23-C6H51.35

0.37-0.10-CHO1.02

0.95

1.17-C(O)R1.10

1.13

0.81-CO2H1.00

1.35

0.56-CO2R0.80

1.18

0.55-CN0.23

0.78

0.58-OR1.18-1.06-1.28-OC(O)R2.11-0.35-0.64-NR20.69-1.19-0.31-NO21.87

1.30

0.62-F1.54-0.40-1.02-Cl1.00

0.19

0.03-Br1.04

0.40

0.55-I1.14

0.81

0.88-SiR30.90

0.90

0.60-SR1.11-0.29-0.13-SO2R1.55

1.16

0.93Example1:

dH1=5.25-0.64=4.61ppmObserved:4.55ppmdH2=5.25+2.11=7.36ppmObserved:7.25ppmdH3=5.25-0.35=4.80ppmObserved:4.85ppmExample2:

dH1=5.25+0.55=5.80ppmObserved:5.82ppmdH2=5.25+0.80=6.05ppmObserved:6.14ppmdH3=5.25+1.18=6.43ppmObserved:6.42ppm3）取代苯

Substituent(R)dorthodmetadpara-alkyl0.150.100.10-CH2OH0.130.130.13-CHO

-0.65-0.25-0.10-C(O)R-0.70-0.25-0.10-CO2H-0.80-0.25-0.20-CO2R-0.80

-0.25-0.20

-CN0.23

0.78

0.58-OH-0.56-0.12-0.45-OCH3-0.48-0.09-0.44-OC(O)R-0.80-0.25-0.20-NH2-0.75-0.25-0.65-NR2-0.66-0.18-0.67-NHC(O)R

0.12-0.07-0.28-NO2

0.95

0.26

0.38-F-0.26

0.00-0.04-Cl

0.03-0.02-0.09-Br

0.18-0.08-0.04-I

0.39-0.21

0.00-SiR30.90

0.90

0.60-SR

0.22-0.02-0.02-SR

0.37

0.20

0.10Example1:

dH1=7.30-(-0.80)=8.10ppmObserved:8.03ppmdH2=7.30-(-0.25)=7.55ppmObserved:7.42ppmdH3=7.30–(-0.20)=7.50ppmObserved:7.53ppmExample2:

dH1=7.30-(-0.10)–0.10=7.30ppmObserved:7.50ppmdH2=7.30-(-0.85)-0.00=8.15ppmObserved:8.20ppm3.5自旋偶合与裂分现象：CH3CH2OH中有三个不同类型的质子，因此有三个不同位置的吸收峰。然而，在高分辨NMR中，—CH2和CH2中的质子出现了更多的峰，这表明它们发生了分裂。如右图。3.5.1自旋偶合机理峰的裂分峰的裂分原因:自旋偶合相邻两个氢核之间的相互干扰称为自旋偶合；由于自旋偶合而引起的谱线增多的现象称自旋裂分；用偶合常数（J）来衡量干扰作用的大小。谱线分裂的裂距反映偶合常数的大小，单位Hz.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。

（n+1）规律某组环境相同的氢核，分别与n个和m个环境不同的氢核（或I=1/2的核）偶合,则被裂分为(n+1)(m+1)条峰（实际谱图可能出现谱峰部分重叠，小于计算值）。一组多重峰的中点，就是该质子的化学位移值

Figure4.14Spin-spinsplittinginchloroethane.Todeterminetherelativeintensityofeachsplitpeak,justrefertoPascal'striangle:singlet1doublet11triplet121quartet1331quintet14641sextet15101051septet1615201561几个例子：1)ClCH2CH2CH2Cl峰数及峰面积比分别为，3(1:2:1)-5(1:4:6:4:1)-3(1:2:1)2）ClCH2CH2Br：两个三重峰。3)CH3CHBrCH3峰数及峰面积比分别为：2(1:1)-7(1:6:15:20:15:6:1)-2(1:1)4)CH3CH2CH2Br峰数及峰面积比分别为：3(1:2:1)-12(……..)-35)CH3CH2OCH3峰数及峰面积比分别为：3(1:2:1)-4(1:3:3:1)-16)Cl-CH2-O-CH3：两个单峰，2:3思考：简单分子中各质子1HNMR峰谱图上的顺序如何判断？如CH3CH2OH，CH3CH2CH2Cl等化学等价：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。

磁等价：如果有一组化学等价质子，当它与组外的任一磁核偶合时，其偶合常数相等，该组质子称为磁等价质子。核的等价与不等价3.5自旋偶合与裂分3.5.2核的等价性等价质子和不等价质子不等价质子：化学位移不同的质子(不同化学环境的质子)。等价质子：将两个质子分别用试验基团取代，若两个质子被取代后得到同一结构，则它们是化学等价的，有相同的化学位移。例：将C1上的一个H被Cl取代得将C3上的一个H被Cl取代得所以两个甲基上的6个H是等价的。将C2上的两个H分别被Cl取代都得所以C2上的2个H是等价的。有机分子中有几种质子，在谱图上就出现几组峰。例：有三种不等价质子，1HNMR谱图中有3组吸收峰。例：有三种不等价质子有四种不等价质子化学等价，磁不等价二者间关系：化学等价，不一定磁等价；但磁等价的一定是化学等价的。

化学等价，磁等价(σ键的快速旋转导致)3.5自旋偶合与裂分3.5.2核的等价性1.化学等价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。同碳原子上相同二基团化学等价性的考虑

固定环上CH2的两个氢是化学不等价的。

单键不能快速旋转时，同碳（氮）上二相同基团不是化学等价的。

与手性碳相连的CH2的两个氢是化学不等价的。单键具有双键性质时，会产生不等价质子。3.5.2核的等价性两个核（或基团）磁等价必须同时满足下列两条件：1）它们是化学等价的。2）它们对任意另一核的偶合常数J相同（数值及符号）。磁不等价：磁等价：2、磁等价HA与HA’或HB与HB’是化学等价核。但是非磁等价核。如乙醇中CH3

或CH2上的H1.既是化学等价，也是磁等价核2.化学等价核可以是非磁等价核，但磁等价核一定是化学等价核如例：四个质子为一个单峰。两组磁等同的质子：苯核，甲基。化学环境不同的质子是磁不等同的质子。A,b两组。甲基和亚甲基上的氢质子的化学环境不同，是化学不等同的质子，产生峰的裂分。分子中有三组峰:苯环、甲基、亚甲基。分子中有二组峰：甲基、次甲基。分子中有四组峰：分子中有二组峰：两个甲基基化学环境相同，化学等同；分子中有五组峰。磁不等同的质子还有：手性碳相连的CH2上的氢质子；单键带有双键性质时所具有的氢质子等。小结化学等价核：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。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，其偶合常数相等，该组质子称为磁等价质子。#1

CH3CH2X中—CH3上的三个质子是化学等价的，也是磁等价的；#2二氟乙烯中Ha和Hb是化学等价的，但因JHF(顺式)

JHF(反式)，所以Ha和Hb不是磁等价质子；#3对-硝基氟苯中，Ha与Hb为化学等价，但不是磁等价（3Jac

5Jbc）。

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。1)同碳质子(2J)：相隔两个化学键，J最大，但由于各质子性质完全一致，所以只观察到一个单峰。J=10-16Hz2)邻碳质子(3J)：

相隔三个化学键，J较大，是立体分子结构分析最为重要的偶合分裂。J=5-9Hz。不同位置上的核，相互之间的偶合常数不同，其大小与它们各自所在的平面的夹角有关。相互偶合的氢核具有相同的偶合常数3)远程偶合：间隔大于三个键以上的质子间的偶合。该种偶合对体系很重要。如苯，J邻=6-10Hz；J间=1-3Hz；J对=0-1Hz3.6偶合常数与分子结构的关系偶合常数：分裂后多重峰之间的距离。Typicalcouplingconstantsforvariousfunctionalgroups.FunctionalGroupJ(Hz)

6-8

11-18

6-15

4-10

6-10

8-11

cis:6-12

trans:4-8

5-73.7常见的自旋系统3.7.1核磁共振谱图的分类3.7.2自旋系统的分类和命名3.7.1核磁共振谱图的分类一级谱和高级谱依据：/J其中，

指两组核之间的化学位移之差

J指两组核之间的偶合常数/J6：一级谱图，一般/J>20/J<6,高级谱3.7常见的自旋系统一级谱的特征/J

61）同一组核（其化学位移相同）中的各核均为磁等价；2）磁全同的质子间只有偶合，但不出现峰的裂分；3）相邻质子偶合所具有的峰的数目可用（n