第十八章 部分分析方法简介 核磁共振波谱法

Materialmodernanalysismethod1第十八章核磁共振波谱法基本要求：1、掌握核磁共振产生的条件及其基本原理；2、了解核磁共振波谱的发展过程，理解仪器主要部件的功能；3、理解化学位移产生的原因及影响因素；4、理解偶合裂分产生的原因及影响偶合常数大小的因素；5、理解1H谱及13C谱的差别及原因；6、掌握利用1H谱正确解析一般有机化合物的结构。Materialmodernanalysismethod2核磁共振波谱法（NuclearMagneticResonanceSpectroscopy,NMR）简介

NMR是研究处于磁场中的原子核对射频辐射的吸收，它是对各种有机和无机物的成分、结构进行定性分析的最强有力的工具之一，有时亦可进行定量分析。在强磁场中，原子核发生自旋能级分裂(能级极小：在1.41T磁场中，磁能级差约为25

10-3J)，当吸收外来电磁辐射(109-1010nm,4-900MHz)时，将发生核自旋能级的跃迁----产生所谓NMR现象。Materialmodernanalysismethod3与UV-Vis和红外光谱法类似，NMR也属于吸收光谱，只是研究的对象是处于强磁场中的原子核自旋能级对射频辐射的吸收。射频辐射→原子核(强磁场下能级分裂)→吸收→能级跃迁→NMR

测定有机化合物的结构，1H

NMR─氢原子的位置、环境以及官能团和C骨架上的H原子相对数目。Materialmodernanalysismethod4与紫外、红外比较共同点都是吸收光谱Materialmodernanalysismethod5

发展历史1924年：Pauli预言了NMR的基本理论，即，有些核同时具有自旋和磁量子数，这些核在磁场中会发生分裂；1939年：气态NMR实验成功；1945年：凝聚态NMR实验成功；1946年：Harvard

大学的Purcel和Stanford大学的Bloch各自首次发现并证实NMR现象，并于1952年分享了Nobel奖；1950年：W.G.Proctor和虞福春发现NH4NO3中14N的共振谱线为两条，说明同一核在不同化学环境会表现出不同的核磁共振信号。1953年：Varian开始商用仪器开发，并于同年制作了第一台高分辨NMR仪；1956年：Knight发现元素所处的化学环境对NMR信号有影响，而这一影响与物质分子结构有关。1966年：高分辨核磁共振谱仪出现。1970年：Fourier(pilsed)-NMR

开始市场化（早期多使用的是连续波

NMR

仪器）。Materialmodernanalysismethod6NMR用途：1、化学：研究分析结构；2、医学：病变诊断（如：人体断层成像）；3、药学：药物成分研究；4、生物学：研究蛋白质结构、构象；核磁共振的分类：1、固体核磁共振：用于不溶性的高分子材料，膜蛋白，金属材料的研究；2、液体核磁共振：用于有机化合物，天然产物，生物大分子的研究；3、核磁共振成像：临床诊断的成像仪，动植物实验、研究用的成像仪。Materialmodernanalysismethod7核磁共振波谱分析的特点：1、样品无损；2、结构信息丰富；3、新的测试分析技术不断出现。Materialmodernanalysismethod8一、原子核的自旋二、核磁共振现象三、核磁共振条件四、弛豫第一节核磁共振基本原理Materialmodernanalysismethod9

原子核具有质量并带正电荷，大多数核有自旋现象，在自旋时产生磁矩，磁矩的方向可用右手定则确定，核磁矩和核自旋角动量p都是矢量，方向相互平行，且磁矩随角动量的增加成正比地增加=p

—磁旋比，不同的核具有不同的磁旋比，对某元素是定值。是磁性核的一个特征常数一、原子核的自旋自旋角动量：核磁矩：I：自旋量子数；h：普朗克常数；核磁子=eh/2Mc；Materialmodernanalysismethod10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：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….

例：H原子

H=2.68×108T-1·S-1(特斯拉-1

·秒-1)C13核的C=6.73×107T-1·S-1当I=0时,P=0,原子核没有自旋现象,只有I﹥0,原子核才有自旋角动量和自旋现象。Materialmodernanalysismethod11实践证明：核自旋与核的质量数,质子数和中子数有关Materialmodernanalysismethod121．

I=0的原子核16O；12C；32S等，无自旋，没有磁矩，不产生共振吸收。2．I=1或I>1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，它们核磁共振现象较简单;谱线窄,适宜检测,目前研究和应用较多的是1H和13C核磁共振谱，同时C，H也是有机化合物的主要组成元素。讨论：Materialmodernanalysismethod13

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B0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;二、核磁共振现象Materialmodernanalysismethod14两种取向不完全与外磁场平行，

＝54°24’

和125°36’核自旋产生的磁场与外磁场发生相互作用,它一面产生自旋，一面围绕着磁场方向发生回旋这种回旋运动称进动(拉摩尔进动)进动频率

0；角速度

0；

0=2

0=

B0

磁旋比；B0外磁场强度；两种进动取向不同的氢核之间的能级差：

E=

2B0

（

磁矩）Materialmodernanalysismethod15I=1/2的核在磁场中的行为Materialmodernanalysismethod16I=1/2的核自旋能级裂分与B0的关系由式E=－

B0及图可知1H核在磁场中,由低能级E1向高能级E2跃迁,所需能量为

△E=E2－E1=B0

－(－

B0)=2B0△E与核磁矩及外磁场强度成正比,B0越大,能级分裂越大,△E越大无磁场B0外加磁场E1=－

B0E2=B0△E=2B0m=-1/2m=+1/2Materialmodernanalysismethod17如果以一定频率的电磁波照射处于磁场B0中的核，且射频频率

恰好满足下列关系时：

h

=ΔEΔE=2

B0

（核磁共振条件式）处于低能态的核将吸收射频能量而跃迁至高能态，这种现象叫做核磁共振现象。

I=1/2的核发生核磁共振吸收射频的频率，即共振频率。自旋核的跃迁能量

磁性核h

=ΔE高能级低能级Materialmodernanalysismethod18（1）对自旋量子数I=1/2的同一核来说,因磁矩为一定值，

—为常数，所以发生共振时，照射频率的大小取决于外磁场强度的大小。外磁场强度增加时，为使核发生共振，照射频率也相应增加；反之，则减小。产生核磁共振光谱的条件Materialmodernanalysismethod19例：外磁场B0=4.69T（特斯拉，法定计量单位）1H的共振频率为放在外磁场B0=2.35T=100MHzMaterialmodernanalysismethod20

(2)对自旋量子数I=1/2的不同核来说，若同时放入一固定磁场中，共振频率取决于核本身磁矩的大小,

大的核，发生共振所需的照射频率也大；反之，则小。例：13C的共振频率为:Materialmodernanalysismethod21

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=2

B0（

磁矩）产生共振需吸收的能量：

E=

2

B0=h

0由拉摩尔进动方程：

0=2

0=

B0;

共振条件：

0=

B0/(2)三、核磁共振条件Materialmodernanalysismethod22(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/B0=

/(2)Materialmodernanalysismethod23共振条件：

0=

B0/(2)（1）对于同一种核，磁旋比

为定值，

B0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B0和射频频率

不同。（3）固定B0

，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B0

（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B0的单位：1高斯（GS）=10-4T（特斯拉）讨论：Materialmodernanalysismethod24

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，如右下图所示。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。Materialmodernanalysismethod25四、弛豫1、饱和现象n0吸收电磁辐射n*根据波尔兹曼分布定律：μH=2.7927β

H0=14092G

β：核磁子(5.049×10-31J.G-1)298K△E=2μβH0当n0=n*时，就观察不到NMR信号，这种现象称为“饱和”。即用足够强的辐射照射质子，则较低能态的过量核减少会带来信号减弱或消失，这种现象称为饱和。Materialmodernanalysismethod262、驰豫n*n0非电磁辐射形式释放能量驰豫现象：高能态的核以非辐射形式释放能量，回到低能态，维持n0略大于n*，致使核磁共振信号存在，这种过程称为“驰豫”。驰豫现象是NMR得以保持的必要条件。由于受到核外电子云的屏蔽作用，无法通过碰撞释放能量。弛豫过程决定了自旋核处于高能态的寿命，而NMR信号峰自然宽度与其寿命直接相关，根据Heisenberg测不准原理即：(

为自旋核高能态寿命)Materialmodernanalysismethod27弛豫过程的分类：（1）自旋-晶格弛豫（纵向弛豫）：处于高能级的核将其能量及时转移给周围分子骨架(晶格)中的其它核变成热运动，从而使自己返回到低能态的现象。a)

固体样品---分子运动困难---

1最大---谱线变宽小---弛豫最少发生；b)

晶体或高粘度液体---分子运动较易---

1下降---谱线仍变宽---部分弛豫;c)

气体或受热固体---分子运动容易---

1较小---谱线变宽大---弛豫明显。综述：样品流动性降低(从气态到固态)，

1增加，纵向弛豫越少发生，谱线窄。Materialmodernanalysismethod28（2）自旋-自旋弛豫(横向弛豫)：当两个相邻的核处于不同能级，但进动频率相同时，高能级核与低能级核通过自旋状态的交换而实现能量转移所发生的弛豫现象。a)固体样品—结合紧密—自旋核间能量交换容易—

2最小—谱线变宽最大(宽谱)—横向弛豫容易b)受热固体或液体—结合不很紧密—自旋核间能量交换较易—

2上升—谱线变宽较小—横向弛豫较易；c)气体—自旋核间能量交换不易—

2最大—谱线变宽最小—横向弛豫最难发生。综述：样品流动性降低(从气态到固态)，

2下降，越多横向弛豫发生—谱线宽。Materialmodernanalysismethod29第二节

核磁共振波谱仪核磁共振波谱仪按扫描方式不同分为两大类：连续波核磁共振仪脉冲傅里叶变换核磁共振仪一、连续波核磁共振仪核磁共振仪可设计为两种方法：

固定磁场B0，改变射频频率——扫频法。较困难固定射频频率，改变磁场B0——扫场法。通常用Materialmodernanalysismethod30

核磁共振波谱仪主要由磁铁、探头、射频振荡器、射频接受器、数据处理仪等组成，如图所示：Materialmodernanalysismethod31射频和磁场扫描单元射频发射单元射频监测单元数据处理仪器控制磁场磁场工作原理及仪器结构框图（连续波核磁共振波谱仪）Materialmodernanalysismethod32一、磁铁：磁铁是NMR仪中最重要的部分，NMR的灵敏度和分辨率主要决定于磁铁的质量和强度。在NMR中通常用对应的质子共振频率来描述不同场强。NMR常用的磁铁有三种：永久磁铁、电磁铁和超导磁铁。永久磁铁一般可提供0.7046T或1.4092T的磁场，对应质子共振频率为30MHz和60MHz。超导磁铁可以提供更高的磁场，最高可达到800MHz的共振频率。而电磁铁可提供对应60MHz、90MHz、100MHz的共振频率。Materialmodernanalysismethod33永久磁铁的优点：

不需要消耗强大的电流产生磁场

不需要水冷却。仪器运行费用低

磁场稳定性高

缺点：

建立稳定的工作状态耗时长，3-4天

磁铁间隙小，不能使用大直径的样品管核磁共振仪对磁铁的要求：磁场高度均匀，若样品中磁场不均匀，则原子核共振频率不同，导致谱峰加宽，分辨率下降。磁场随时间稳定Materialmodernanalysismethod34解决办法：

锁场控制、

旋转样品、

匀场磁场在NMR中要求测量的化学位移，其精度一般要达到10-8数量级。这就要求磁场的稳定性至少要达到10-9数量级，为了有效地消除温度等环境影响，在NMR仪中都采用了频率锁定系统，将磁场漂移控制在10-9及10-8数量级。为了使样品处在一个均匀的磁场中，在磁场的不同平面还会加入一些匀场线圈以消除磁场的不均匀性，同时利用一个气动轮转子使样品在磁场内以几十赫的速率旋转，使磁场的不均匀性平均化，以此来提高灵敏度和分辨率。Materialmodernanalysismethod35

永久磁铁和电磁铁：

磁场强度<25kG超导磁体：铌钛或铌锡合金等超导材料制备的超导线圈；在低温4K，处于超导状态；磁场强度>100kG开始时，大电流一次性励磁后，闭合线圈，产生稳定的磁场，长年保持不变；温度升高，“失超”；重新励磁。超导核磁共振波谱仪：

200-400MHz；可高达600-700MHz；超导核磁共振波谱仪Materialmodernanalysismethod36二、探头核磁共振波谱仪的心脏部分。探头包括：试样管、射频发射线圈、射频接收线圈、气动涡轮旋转装置。试样管：内径5mm，容纳0.4ml液体样品探头上绕有射频发射线圈、射频接收线圈气动涡轮旋转装置：使样品管在探头中，沿纵轴向快速旋转，目的是使磁场强度的不均匀性对测定样品的影响均匀化，使谱峰的宽度减少。102r/min.Materialmodernanalysismethod37三、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。四、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。五、信号检测及记录处理系统共振核产生的射频信号通过探头上的接收线圈加以检测，产生的电信号通常要放大105倍后才能记录，NMR记录仪的横轴驱动与扫描同步，纵轴为共振信号。现代NMR仪常都配有一套积分装置，可以在NMR波谱上以阶梯的形式显示出积分数据。由于积分信号不像峰高那样易受多种条件影响，可以通过它来估计各类核的相对数目及含量，有助于定量分析。Materialmodernanalysismethod38样品的制备试样浓度：5-10%；需要纯样品15-30mg；傅里叶变换核磁共振波谱仪需要纯样品1mg；标样浓度（四甲基硅烷TMS）：1%；溶剂：1H谱四氯化碳，二硫化碳；氘代溶剂：氯仿，丙酮、苯、二甲基亚砜的氘代物不是通过扫场或扫频产生共振；恒定磁场，施加全频脉冲，产生共振，采集产生的感应电流信号，经过傅里叶变换获得一般核磁共振谱图。（类似于一台多道仪）脉冲傅里叶变换核磁共振波谱仪：（PFT-NMR）Materialmodernanalysismethod39Materialmodernanalysismethod40第三节化学位移和核磁共振图谱一、化学位移的产生不同的核有不同的吸收，相同的核只有一个吸收。1950年，Proctor和虞福春进行了NH4NO3的14N的NMR实验，发现有两个吸收峰。进一步研究发现：同一化合物的同一核可能有不同的吸收峰；不同化合物的同一核可能有不同的吸收。Materialmodernanalysismethod41当氢核处于磁场中时，在外加磁场的作用下，电子的运动产生感应磁场，其方向与外加磁场相反、因而外围电子云起到对抗磁场的作用，这种对抗磁场的作用称为屏蔽作用。由于核外电子云的屏蔽作用，使原子核实际受到的磁场作用减小，为了使氢核发生共振，必须增加外加磁场的强度以抵消电子云的屏蔽作用。Materialmodernanalysismethod42化学位移：在一定的辐射频率下，处于不同化学环境的有机化合物中的质子，产生核磁共振的磁场强度或共振吸收频率不同的现象，称为化学位移。化学位移产生原因:分子中的原子核处在核外电子氛围中，电子在外加磁场B0的作用下产生次级磁场，该原子核受到了屏蔽：

B为核实际受到的磁场，

由电子云密度决定的屏蔽常数，与化学结构密切相关。Materialmodernanalysismethod43由于化学环境不同引起氢核化学位移的变化很小，只有百万分之十左右,要精确测量其绝对值较困难，并且在不同强磁场中仪器测量的数据存在一定的差别，故采用相对化学位移来表示。实际中用一种参考物质作标准，以试样与标准的共振频率(vx与vs)或磁场强度(BS与BX)的差值同所用仪器的频率v0

或磁场强度B0

的比值

来表示.

表示相对位移。因其值极小，故相对差值再乘以106

相对位移无量纲，对于给定的质子峰，其值与射频辐射无关。二、化学位移的表示方法Materialmodernanalysismethod44核磁共振测量化学位移选用的标准物质是四甲基硅烷[(CH3)4Si,TMS],它具有下列优点：

TMS分子中有12个氢核,所处的化学环境完全相同，在谱图上是一个尖峰。TMS的屏蔽强烈，位移最大。TMS对大多数有机化合物氢核吸收峰不产生干扰。规定TMS氢核的

=0，其它氢核的

一般在TMS的一侧。TMS具有化学惰性。

TMS易溶于大多数有机溶剂；沸点低，(bp=27℃)易回收。采用TMS标准,测量化学位移，对于给定核磁共振吸收峰，不管使用多少MHz的仪器,

值都是相同的。大多数质子峰的

在1—12之间。此外，也可根据情况选择其它标准物。含水介质：3-三甲基硅丙烷磺酸钠。高温环境：六甲基二硅醚。Materialmodernanalysismethod45与裸露的氢核相比，TMS的化学位移最大，但规定:

δTMS=0其他种类氢核的位移为负值，负号不加。δ小，屏蔽强，共振需要的磁场强度大，在高场出现；δ大，屏蔽弱，共振需要的磁场强度小，在低场出现；Materialmodernanalysismethod46常见结构单元化学位移范围Materialmodernanalysismethod47三、影响化学位移的因素从前式可知，凡是影响屏蔽常数

（电子云密度）的因素均可影响化学位移，即影响NMR吸收峰的位。1、诱导效应：分子与高电负性基团相连----分子电子云密度下降(去屏蔽)---

下降---产生共振所需磁场强度小---吸收峰向低场移动；Materialmodernanalysismethod482、共轭效应：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。Materialmodernanalysismethod493、磁各向异性效应：置于外加磁场中的分子产生的感应磁场(次级磁场)，使分子所在空间出现屏蔽区和去屏蔽区，导致不同区域内的质子移向高场和低场。该效应通过空间感应磁场起作用，涉及范围大，所以又称远程屏蔽。图1Materialmodernanalysismethod50图1：C2H4

中

电子云分布于

键所在平面上下方，感应磁场将空间分成屏蔽区（+）和去屏蔽区（-），由于质子位于去屏蔽区，与C2H6（

=0.85）相比移向(

=5.28)图2：C2H2

中三键

电子云分布围绕C-C键呈对称圆筒状分布，质子处于屏蔽区，其共振信号位于高场（

=1.8）。图2Materialmodernanalysismethod51图3：苯分子与C2H4

的情况相同，即苯的质子移向低场（

=7.27）；对于其它苯系物，若质子处于苯环屏蔽区，则移向高场；图3Materialmodernanalysismethod52Materialmodernanalysismethod534、氢键效应形成氢键后1H核屏蔽作用减少，氢键属于去屏蔽效应。Materialmodernanalysismethod54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。如：在惰性溶剂的稀溶液中，可以不考虑氢键的影响，但随着浓度的增加，羟基的化学位移值从

=1增至

=5。Materialmodernanalysismethod55四、各类有机化合物的化学位移1、饱和烃-CH3:

CH3=0.791.10ppm-CH2:

CH2=0.981.54ppm-CH:

CH=CH3+(0.50.6)ppm

H=3.2~4.0ppm

H=2.2~3.2ppm

H=1.8ppm

H=2.1ppm

H=2~3ppmMaterialmodernanalysismethod562、烯烃

端烯质子：H=4.8~5.0ppm

内烯质子：H=5.1~5.7ppm

与烯基，芳基共轭：H=4~7ppm3、芳香烃

芳烃质子：H=6.5~8.0ppm

供电子基团取代-OR，-NR2时：

H=6.5~7.0ppm

吸电子基团取代-COCH3，-CN，-NO2时：

H=7.2~8.0ppmMaterialmodernanalysismethod57-COOH：H=10~13ppm-OH：（醇）H=1.0~6.0ppm

（酚）H=4~12ppm-NH2：（脂肪）H=0.4~3.5ppm

（芳香）H=2.9~4.8ppm

（酰胺）H=9.0~10.2ppm-CHO：H=9~10ppmMaterialmodernanalysismethod58第四节自旋偶合与自旋裂分现象：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CH3中的质子出现了更多的峰，这表明它们发生了分裂。如右图。Materialmodernanalysismethod59原因：质子自旋产生的局部磁场，可通过成键的价电子传递给相邻碳原子上的氢，即氢核与氢核之间相互影响，使各氢核受到的磁场强度发生变化！或者说，在外磁场中，由于质子有两种自旋不同的取向，因此，与外磁场方向相同的取向加强磁场的作用，反之，则减弱磁场的作用。即谱线发生了“分裂”。这种相邻的质子之间相互干扰的现象称之为自旋-自旋耦合。该种耦合使原有的谱线发生分裂的现象称之为自旋-自旋分裂。Materialmodernanalysismethod60自旋偶合Materialmodernanalysismethod61峰的裂分峰裂分数：n+1规律；相邻碳原子上的质子数；系数符合二项式的展开式系数；Materialmodernanalysismethod62多重峰的峰间距：偶合常数（J），用来衡量偶合作用的大小。偶合常数具有下述规律：1、J值的大小表示了相邻质子间相互作用力的大小，与外部磁场强度无关．2、互相偶合的二组质子，其偶合常数J值相等。3、J值与取代基团、分子结构等因素有关。4、等价质子或磁全同质子之间也有偶合，但不裂分，谱线仍是单一尖峰。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。Materialmodernanalysismethod63质子与质子之间的关系化学等价核：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。#1CH3CH2X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Materialmodernanalysismethod64

对于邻碳磁等价核之间的偶合，其偶合裂分规律如下：1）一个(组)磁等价质子与相邻碳上的n个磁等价质子偶合，将产生n+1重峰。如，CH3CH2OH（2+1；3+1；1）2）一个(组)磁等价质子与相邻碳上的两组质子(分别为m个和n个质子)偶合，如果该两组碳上的质子性质类似的，则将产生m+n+1重峰，如CH3CH2CH3；如果性质不类似，则将产生(m+1)(n+1)重峰，如CH3CH2CH2NO2；3）裂分峰的强度比符合(a+b)n展开式各项系数之比；4）一组多重峰的中点，就是该质子的化学位移值Materialmodernanalysismethod655）磁全同质子之间观察不到自旋偶合分裂，如ClCH2CH2Cl，只有单重峰。6）一组磁等价质子与另一组非磁等价质子之间不发生偶合分裂。如对硝基苯乙醚，硝基苯上的质子为非磁等价，不产生一级图谱(

AB/JAB大于20，且自旋偶合的核必须是磁等价的才产生所谓的一级图谱)因而产生的分裂较复杂，而苯乙基醚上的质子为磁等价，产生较简单的一级图谱。

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)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)3)CH3CH2OCH3峰数及峰面积比分别为：3(1:2:1)-4(1:3:3:1)-1Materialmodernanalysismethod66

一、谱图中化合物的结构信息（1）峰的数目：标志分子中磁不等性质子的种类，多少种；（2）峰的强度(面积)：每类质子的数目(相对)，多少个；（3）峰的位移(

)：每类质子所处的化学环境，化合物中位置；（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。不足之处：仅能确定质子（氢谱）。第五节谱图解析与化合物结构确定Materialmodernanalysismethod67二、NMR氢谱的解析方法（1）确定TMS的位置；（2）计算不饱和度；（3）从积分曲线计算各类质子数；（4）解析单峰，如CH3O-等；（5）确定是否有芳香化合物；（6.5~8.5范围）；（6）解析多重峰（相互连接情况）；（7）用化学位移表确定所有官能团；（8）用重水交换确定是否有活泼氢；（9）连接各基团，推出可能结构式。Materialmodernanalysismethod686个质子处于完全相同的化学环境，单峰。没有直接与吸电子基团（或元素）相连，在高场出现。Materialmodernanalysismethod69

质子a与质子b所处的化学环境不同，两个单峰。单峰：没有相邻碳原子（或相邻碳原子无质子）

质子b直接与吸电子元素相连，产生去屏蔽效应，峰在低场（相对与质子a）出现。质子b也受其影响，峰也向低场位移。Materialmodernanalysismethod70化合物C10H12O2，推断结构δ7.35Hδ5.212Hδ2.32Hδ1.23HMaterialmodernanalysismethod71化合物C10H12O2，

=1+10+(-12)/2=5δ2.32和δ1.2—CH2CH3相互偶合峰δ7.3芳环上氢，单峰烷基单取代δ5.21—CH2上氢，低场与电负性基团相连Materialmodernanalysismethod729δ5.30δ3.38δ1.37C7H16O3，推断其结构61Materialmo