NMR各种谱图
核磁谱图NMR常见溶剂峰杂质峰分析中文版
测试核磁的样品一般要求比较纯，并且能够溶解在氘代试剂中，这样才能测得高分辨率的图谱。
为不干扰谱图，所用溶剂分子中的氢都应被氘取代，但难免有氢的残余（1%左右），这样就会产生溶剂峰；除了残存的质子峰外，溶剂中有时会有微量的H2O而产生水峰，而且这个H2O峰的位置也会因溶剂的不同而不同；另外，在样品（或制备过程）中，也难免会残留一些杂质，在图谱上就会有杂质峰，应注意识别。
常用氘代溶剂和杂质峰在1H谱中的化学位移? ?单位：ppm溶剂? ? —?? CDCl3?? (CD3)2CO? (CD3)2SO? C6D6?? ?CD3CN?? CD3OH?? D2O溶剂峰—7.26 2.05 2.49 7.16 1.94 3.31 4.80水峰— 1.56 2.84 3.33 0.40 2.13 4.87 —乙酸— 2.10 1.96 1.91 1.55 1.96 1.99 2.08丙酮— 2.17 2.09 2.09 1.55 2.08 2.15 2.22乙腈— 2.10 2.05 2.07 1.55 1.96 2.03 2.06苯—7.36 7.36 7.37 7.15 7.37 7.33 —叔丁醇CH3 1.28 1.18 1.11 1.05 1.16 1.40 1.24OH —— 4.19 1.55 2.18 ——叔丁基甲醚CCH3 1.19 1.13 1.11 1.07 1.14 1.15 1.21OCH3 3.22 3.13 3.08 3.04 3.13 3.20 3.22 氯仿—7.26 8.02 8.32 6.15 7.58 7.90 —环己烷— 1.43 1.43 1.40 1.40 1.44 1.45 —1,2-二氯甲烷 3.73 3.87 3.90 2.90 3.81 3.78 —二氯甲烷— 5.30 5.63 5.76 4.27 5.44 5.49 —乙醚 CH3(t) 1.21 1.11 1.09 1.11 1.12 1.18 1.17CH2(q) 3.48 3.41 3.38 3.26 3.42 3.49 3.56 二甲基甲酰胺CH 8.02 7.96 7.95 7.63 7.92 7.79 7.92CH3 2.96 2.94 2.89 2.36 2.89 2.99 3.01CH3 2.88 2.78 2.73 1.86 2.77 2.86 2.85二甲基亚砜— 2.62 2.52 2.54 1.68 2.50 2.65 2.71 二氧杂环— 3.71 3.59 3.57 3.35 3.60 3.66 3.75 乙醇 CH3(t) 1.25 1.12 1.06 0.96 1.12 1.19 1.17 CH2(q) 3.72 3.57 3.44 3.34 3.54 3.60 3.65OH(s) 1.32 3.39 3.63 — 2.47 ——乙酸乙酯CH3CO 2.05 1.97 1.99 1.65 1.97 2.01 2.07 OCH2(q) 4.12 4.05 4.03 3.89 4.06 4.09 4.14CH3(t) 1.26 1.20 1.17 0.92 1.20 1.24 1.24甲乙酮CH3CO 2.14 2.07 2.07 1.58 2.06 2.12 2.19 CH2(q) 2.46 2.45 2.43 1.81 2.43 2.50 3.18CH3(t) 1.06 0.96 0.91 0.85 0.96 1.01 1.26乙二醇— 3.76 3.28 3.34 3.41 3.51 3.59 3.65润滑脂 CH3(m) 0.86 0.87 —0.92 0.86 0.88 —CH2(br) 1.26 1.29 — 1.36 1.27 1.29 —正己烷CH3(t) 0.88 0.88 0.86 0.89 0.89 0.90 —CH2 (m) 1.26 1.28 1.25 1.24 1.28 1.29 —甲醇CH3 3.49 3.31 3.16 3.07 3.28 3.34 3.34 OH 1.09 3.12 4.01 2.16 ——正戊烷 CH3(t) 0.88 0.88 0.86 0.87 0.89 0.90 —CH2(m) 1.27 1.27 1.27 1.23 1.29 1.29 —异丙醇CH3(d) 1.22 1.10 1.04 0.95 1.09 1.50 1.17 CH 4.04 3.90 3.78 3.67 3.87 3.92 4.02 硅脂—0.07 0.13 —0.29 0.08 0.10 —四氢呋喃 CH2 1.85 1.79 1.76 1.40 1.80 1.87 1.88 CH2O 3.76 3.63 3.60 3.57 3.64 3.71 3.74 甲苯 CH3 2.36 2.32 2.30 2.11 2.33 2.32 —CH（o/p）7.17 7.20 7.18 7.02 7.30 7.16 —CH（m） 7.25 7.20 7.25 7.13 7.30 7.16 —三乙基胺 CH3 1.03 0.96 0.93 0.96 0.96 1.05 0.99 CH2 2.53 2.45 2.43 2.40 2.45 2.58 2.57石油醚—0.5-1.5 0.6-1.9 —————。
有机化合物波谱解析第三章 核磁共振(NMR)
• 目的要求 • 1. 掌握核的能级跃迁与电子屏蔽效应的关系以及
影响化学位移的主要因素，能根据化学位移值初步 推断氢或碳核的类型 • 2. 掌握磁不等同的氢或碳核、1H-NMR谱裂分情况、 偶合常数
• 3. 掌握低级偶合中相邻基团的结构特征，并能初 步识别高级偶合系统
• 4. 掌握常见13C-NMR谱的类型及其特征 • 5. 熟悉发生核磁共振的必要条件及其用于有机化
合物结构测定的基本原理
• 6. 了解脉冲傅立叶变换核磁共振测定方法的原理 • 7. 了解1H-NMR及13C-NMR的测定条件以及简化图谱
的方法，并能综合应用图谱提供的各种信息初步判 断化合物的正确结构
主要内容
• 1. 核磁共振原理 • 2. 核磁共振仪器 • 3. 氢核磁共振（1H-NMR） • 碳核磁共振（13C-NMR） •
然而，要给出尖锐的NMR峰，以提高分 辨率，需要驰豫时间长，互相矛盾，最佳 半衰期范围在0.1-1秒，相应的谱线宽度为 1cps。
4）核的进动与核的共振
质子在外加磁场作用下，产生怎样的动力方式呢？ E=μHB0
ΔE0
E=-μHB0 HB00 陀螺在与重力作用方向吸偏差时，就产生摇头动力， 称为进动。核磁矩在静磁场环境中围绕B0以ω角频 率进动，称之为拉摩尔（Larmor）进动.
• BN = B0 - ·B0
• BN = B0·(1 - ) • 氢核外围电子云密度的大小，与其相邻
原子或原子团的亲电能力有关，与化学 键 子 高 ·B的 云 场0亦类密；小C型度H；有大3-共关，O，振。·氢吸B如0核收大CH外出，3-围现共Si电振在，子吸低氢云收场核密出。外度现围小在电，
B0
二、产生核磁共振的必要条件
NMR培训之DEPT谱
DEPT谱（Distortionless Enhancement by Polarization Transfer），又称为无畸变极 化转移技术，是一种碳谱核磁共振谱中的 一种检测技术，主要用于区分碳谱图中的 伯碳、仲碳、叔碳和季碳。
DEPT谱是在NMR中用来区分伯仲叔季碳的一种谱图。信号强度仅仅与脉冲倾倒角 θ 有关， ； ； 。 为了区分不同的碳，一般要做三次实验，分别为不同的角度，其中季碳不出峰： θ =135度的DEPT谱图：甲基，次甲基的峰向上（即信号为正），亚甲基为倒峰 （即信号为负）。 θ =90度的DEPT谱图：只能看到次甲基向上的峰。 θ =45度的DEPT谱图：所有的次甲基、亚甲基、 甲基的峰都向上（不常用，因为无法达到区分的 目的）。 通过135度和90度谱图即可区分出伯碳、仲碳、 叔碳，由于季碳在所有的DEPT谱图中都没有信 号，因此只要和全谱比较，就很容易的得到季碳。
下面是以4-甲基-2-戊酮为例所测的核磁氢谱、 碳谱及DEPT谱的谱图。
5 2 1 3 4 6 -3 4—5+6
1-2
此张谱图出现了错误，正常的90°应该只有CH 出正峰，其他C不出峰。这是我们仪器的故障， 咨询了布鲁克的工程师，他们暂时也不能解决， 有待下次核磁维修时解决。虽然C都出了正峰， 但通过峰高也可以判断出，最高的峰一定
核磁共振波谱法(NMR)
振实验时，所用的磁强强度越高，发生核磁共振所
需的射频频率也越高。
讨论：
（1）磁场固定时（ B0一定），不同的核具有不同的共振频率， 共振频率取决于核本身，大的核，发生共振所需的照射频率也大； 反之，则小。 （2）同样的核（一定），外加磁场B0越大，共振频率越大。 （3）若共振频率一定， 越大， B0越小。 例：外磁场B0=4.69T（特斯拉，法定计量单位） 1H 和13C的共振 频率为
样品，溶剂CDCl3, CD2Cl2, THF, etc.
当B = B0 +δB，使ν恰好等于照射样品的固定无线电波
频率ν0，样品中的氢原子核发生自旋能级跃迁。 B0 为核磁共振仪电磁铁的磁场强度，δB为扫描线圈产
生的磁场增量，5-10mG· min-1。
要满足核磁共振条件，可通过二种方法来实现
1. I=0 的原子核O（16）；C（12）；S（32）等 ，无自旋， 无磁性，称为非磁性核，这类核不会发生核磁共振。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；
频率扫描（扫频）：固定磁场强度，改变射频频率 磁场扫描（扫场）：固定射频频率，改变磁场强度 各种核的共振条件不同，如：在1.4092特斯拉的磁场，各 种核的共振频率为：
1H 13C 19F 31P
60.000 15.086 56.444 24.288
MHZ MHZ MHZ MHZ
磁场强度 0.9400 特斯拉 1.4092 2.3500 4.7000 7.1000 11.7500
核磁共振图谱解析解析NMR
同核J-偶合(Homonuclear J-Coupling)
多重峰出现的规则: 1. 某一原子核与N个相邻的核相互偶合将给出(n+1)重峰. 2. 等价组合具有相同的共振频率.其强度与等价组合数有关. 3. 磁等价的核之间偶合作用不出现在谱图中. 4. 偶合具有相加性. 例如: observed spin coupled spin intensity
JCH JCH
H C
p-pulse on H
H C
这相当于使用一系列1800脉冲快速照射氢核。 pH pH
C-H
+J/2
C-H
-J/2
C-H
+J/2
pH
C-H
-J/2
pH
C-H
+J/2
pH
C-H
-J/2
Fig. 4-2.5 The proton-decoupled 13C spectrum of 1-propanol
H-12C H-13C H-13C x100
105 Hz
proton-coupled spectra (nondecoupled spectra)
Quartet, J=127 Hz
Proton-coupled spectra for large molecules are often difficult to interpret. The multiplets from different C commonly overlap because the 13C-H coupling constants are frequently larger than the chemical differences of the C in the spectrum. 原子核间的偶合导致谱图 的复杂化(―精细裂分”)， 灵敏度下降。 Fig. 4-2.4 Ethyl phenylacetate. (a) The proton-coupled 13C spectrum. (b) The proton-decoupled 13C spectrum
核磁共振波谱法(NMR)
1H
60.000 MHZ
13C
15.086 MHZ
19F
56.444 MHZ
31P
24.288 MHZ
对于1H 核，不同的频率对应的磁场强度：
射频 40 MHz 磁场强度 0.9400 特斯拉
60
1.4092
100
2.3500
200
4.7000
300
7.1000
500
11.7500
核磁共振仪
分类： 按磁场源分：永久磁铁、电磁铁、超导磁场 按交变频率分：40 ，60 ，90 ，100 ， 200 ，500，--， 800 MHz（兆赫兹），频率越高，分辨率越高 按射频源和扫描方式不同分： 连续波NMR谱仪（CW-NMR） 脉冲傅立叶变换NMR谱仪（FT-NMR）
奇数 奇数或偶数 1/ 2
自旋球体
有
1H, 13C, 15N, 19F, 31P
奇数 奇数或偶数 3/2, 5/2,--- 自旋惰球体
有
11B,17O,33S,35Cl,79Br,127I
偶数 奇数
1, 2, 3, --- 自旋惰球体
有
2H, 10B, 14N
1. I=0 的原子核O（16）；C（12）；S（32）等 ，无自旋， 无磁性，称为非磁性核，这类核不会发生核磁共振。不产生 共振吸收。
CD3COCD3 CDCl3 CD2Cl2 CD3CN C6D6 D2O (CD3CD2)2O (CD3)2O (CD3)2NCDO CD3SOCD3 CD3CD2OD CD3OD C4D8O C6D5CD3 C5D5N C6H12
核磁共振波谱主要参数
用于结构分析的主要参数有化学位移， 自旋偶合常数，信号强度（峰面积）。
核磁共振谱(NMR)v3_1
• 有机化合物分子中，与不同基团相连的H周围电子云密度不一样,在 外加磁场中产生的抗磁的感应磁场大小不同，因此，发生共振所需的 外加磁场强度或射电频率也就不同.
Cl 例： Cl-CH2-C-CH3 1,2,2-三氯丙烷
Cl
质子周围电 子云密度越 高,屏蔽作 用就越大, 该质子信号 就要在越高 的磁场下获 得。
收峰出现在低场。
质子周围电子云密度↑ ，感应磁场↑ ，屏蔽效应↑在高场共振，δ值 质子周围电子云密度↓ ，感应磁场↓ ，屏蔽效应↓在低场共振，δ值
n 各种典型的质子化学位移
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(3) 峰的裂分和自旋偶合
乙烷1HNMR图
环已烷的1HNMR图
1,2-二溴乙烷的1HNMR图
对二甲苯1HNMR图
4 PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 ÿ
乙苯
1,1-二溴乙烷
2-甲基-1-丁烯
2-溴丙烷
二乙胺
核磁共振氢谱实例分析
C6H5CH2CH2OOCCH3
ab c
d
a
d
c
b
5 PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 ú
• 实例分析
b a
b
a
d
e
c
a cb d
p-ClC6H4COCH3
a b c~e
CH3CH2I
6 PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 ÿ
H。
第一种自旋组合：等于在Ha周围增加两个小磁场，其方向与外加磁场相同。 在扫描时，外加磁场强度比H。略小时，即发生能级的跃迁。 第二种组合：等于增加了两个方向相反，强度相等的小磁场，对Ha周围的磁 场强度等于没有影响。
NMR,VU,IR,MS四大图谱解析
13C-NMR谱图解析13C-NMR谱图解析流程1.分于式的确定2.由宽带去偶语的谱线数L与分子式中破原子数m比较，判断分子的对称性.若L=m，每一个碳原子的化学位移都不相同，表示分子没有对称性;若L<m，表示分子有一定的对称性，L值越小，分子的对称性越高。
3.标出各谙线的化学位移Qc，确定谙线的归属在结构鉴定中，常用的13C-NMR技术是宽带去偶和偏共振去偶。
根据宽带去偶谱测定的化学位移，偏共振去偶谱中各类碳的偶合谱线数，以及峰高相对和对称状况，对各谱线作大体归属，从而辨别碳核的类型和可能的官能团。
结构比较复杂的化合物，根据上述方法对13C-NMR谱线归属碰到困难时，可借助测定T1值作进一步的辨别，特别在归属不同季碳的谱线时，T1值的测定更有其实用价值。
另外，在1H-NMR谱线归属明确的情况下，还可采用质子选择去偶技术来归属难以辨认的13C-NMR 谱线。
在偏共振去偶时出现的虚假远程偶合现象也可以为归属某些特殊结构单元提供有用的信息，1H谱与13C谱相结合，有利于彼此信号归属。
各类碳核的化学位移范围如下图所示：表1基团类型Qc/ppm烷0-60炔60-90烯，芳香环90-160羰基1604.组合可能的结构式在谱线归属明确的基础上，列出所有的结构单元，并合理地组合成一个或几个可能的工作结构。
5.确定结构式用全部光谱材料和化学位移经验计算公式验证并确定惟一的或可能性最大的结构式，或与标准谱图和数据表进行核对。
经常使用的标准谱图和数据表有:经验计算参数1.烷烃及其衍生物的化学位移一般烷烃灸值可用Lindeman-Adams经验公式近似地计算：∑Qc5.2=nA-+式中:一2.5为甲烷碳的化学位移九值;A为附加位移参数，列于下表，为具有某同一附加参数的碳原子数。
表2注:1(3).1(4)为分别与三级碳、四级碳相连的一级碳;2(3)为与三级碳相连的二级碳，依此类推。
取代烷烃的Qc为烷烃的取代基效应位移参数的加和。
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5
20000
2
1
6
10000
0
200
150
100
50
0
ppm (t1)
60000
54
乙基苯_碳谱范例
3
62 1
CH2CH3
good
50000
Ethylbenzene 2008.10.14
but: 4/5 uncertain 40000
1. 谱图由右往左, 依次标注 a, b, c, ....
2. 结构式中标出对应的 1, 2, 3, ..., 完成归属 30000
CH2CH3
O
H OCH2CH3
H
CH3
NMR 解谱
正确的解谱步骤: 氢谱 / 碳谱 15 min
结构, 分子式, 理论峰数 积分 (四舍五入), 初评信号峰 标注 abc / 123 (右到左) (活泼氢另给) 结构归属, 溶剂/未知峰标明 样品名/日期, 给 comment
NMR各种谱图介绍
DEPT, APT, 耦合 C, 反门控 C cosy, noesy, hsqc, hmbc, hetcor 1D-noe, 杂核谱 , tocsy, hoesy J-resolved_H, C, inadequate
4 33. 谱图其它峰也给归属: TMS, CDCl3
5
4. 左方给出样品名, 时间; 中间给 comment: 峰 4/5 不确定等. 20000
2
1
6
CDCl3
TMS
10000
0
200
150
100
50
0
ppm (t1)
新标样_氢谱解谱步骤
O H
OCH2CH3
H
CH3
分子式 C6H10O2 10 个 H
1
1 5.0
2
33
0.0
6.102 5.548 4.242 4.218 4.194 4.171 1.949 1.946 1.328 1.305 1.281
0.12
3.12 3.00
0.10 2.07
1.08 1.00 0.09
新标样_氢谱范例
O
He
ca
OCH2CH3
Hd
CH3 b
Ethyl 2-methylpropionate 2008.10.14
400
3. 结构式放谱图左上角, 给出样品名称, 时间
300
c 4. 谱图其它峰标定: TMS, H2O, 未知 ? 活泼氢另标 NH, OH
5. 给出 comment.
b
a
200
H2O
TMS
100
0
0.80 3.06 0.36 2.00
4.71
10.0 ppm (t1)
5
5.0
2
3
0.0
乙基苯_碳谱解谱步骤 60000
5
5.0
2
3
0.0
2.688 2.662 2.637 2.612 1.266 1.240 1.215
700
乙基苯_氢谱范例
600
CH2CH3
c ba
good
500
Ethylbenzene
1. 谱图由右往左, 依次标注 a, b, c, ....
2008.10.14
2. 结构式中标出对应的 a, b, c, ..., 完成归属
d, e 归属不确定. 需要 noe 确认!
CH2CH3 6种C
1. 画出结构式, 置谱图左上方
2. 判定有 6 种 C (小心对称 C)
50000
3. 谱图中找出 6 个合理的碳峰
40000
(初判断符合 170 / 120 / 70 范围)
4. 谱图由右往左, 依次标注 1, 2, 3, .... 30000
4 3
(和 H 的 abc 有别.)
25 min
大量基本/特色谱图介绍
50 min
阅览大量谱图, 体验各种情况: 潜手性亚甲基, 直键/平键的差异 酮式/烯醇式平衡, 酰胺的异构平衡
活泼氢的观察, 活泼氢涉及耦合裂分 长链化合物的氢谱/碳谱解析与积分应用 含氟化合物 (单氟/多氟) 的碳谱/氟谱解析
乙基苯_氢谱解谱步骤
700
CH2CH3
NMR 原理 NMR 概况 NMR 操作 NMR 解谱
NMR 开放管理 NMR 应用 NMR 维修 NMR 论坛
内容
正确的解谱步骤: 氢谱 / 碳谱
结构, 分子式, 理论峰数 积分 (四舍五入), 初评信号峰 标注 abc / 123 (右到左) (活泼氢另给) 结构归属, 溶剂/未知峰标明 样品名/日期, 给 comment
正确的解谱步骤 各种 NMR 检测谱图
实验室规定: 门禁/收费 培训: 各种操作/参数
基本/特色谱图介绍 谱图处理: 谱仪/商用软件
管理员提供服务: 标准匀场/标准锁场/标准谱图/参数
各种标准管
NMR 应用
NMR 在化学中的应用,
NMR 维修 NMR 论坛
各种经验: 探头/ 旋转/ 气路/ 液氮液氦/ 调谐/ 打印 内容分类 在线交流 在线会议
1. 画出结构式, 得出化学式
600
C6H10 10 个 CH
2. 有 10 个 CH (暂不理会活泼氢 NH, OH) 500
3. 信号峰的积分四舍五入: 总数符合 10 个 H
(如果数目不符: 判断加减)
400
300
200
100
0
0.80 3.06 0.36 2.00
4.71
10.0 ppm (t1)
内容
NMR 原理 NMR 概况 NMR 操作 NMR 解谱 NMR 开放管理
硬件/ 软件 参数含义
NMR 谱仪厂家 液体核磁/固体核磁
NMR 结构: 磁体/探头/气路/console/电脑
北大 NMR 情况, 搬迁 NMR 相关期刊
配样
灵敏度/分辨率, 卫星峰/旋转边带
检测: 基本 H/C 操作
基本 2D 操作 (cosy,noesy,hsqc,hmbc) 进阶操作: 杂核/变温/特殊 2D/T1/其它
NMR各种谱图介绍
DEPT, APT, 耦合 C, 反门控 C cosy, noesy, hsqc, hmbc, hetcor 1D-noe, 杂核谱 , tocsy, hoesy J-resolved_H, C, inadequate
大量基本/特色谱图介绍
阅览大量谱图, 体验各种情况: 潜手性亚甲基, 直键/平键的差异 酮式/烯醇式平衡, 酰胺的异构平衡 活泼氢的观察, 活泼氢涉及耦合裂分 长链化合物的氢谱/碳谱解析与积分应用 含氟化合物 (单氟/多氟) 的碳谱/氟谱解析:
2500
1. 画出结构式, 得出化学式
2. 有 10 个 CH 2000
3. 主信号峰的积分四舍五入: 总数符合 10 个 H
(初判: 烯烃 CH2 可能分成 2 组单 H)Байду номын сангаас
1500
ed
c
1000
b
a
500
0
0.12
3.12 3.00
0.10 2.07
1.08 1.00 0.09
10.0 ppm (t1)