苯环对位取代氢谱
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核磁共振氢谱小结
目录核磁共振氢谱 (2)1氢的化学位移 (2)1.1化学位移 (2)1.2屏蔽效应 (2)1.3影响化学位移的因素 (3)1.3.1诱导效应 (3)1.3.2共轭效应 (4)1.3.3各向异性效应 (5)1.3.4Van der Waals效应 (5)1.3.5氢键与溶剂效应 (5)2自旋偶合和自旋裂分 (6)2.1 n + 1规律 (6)2.2 偶合常数 (7)2.2.3远程偶合 (7)2.2.4质子与其他核的偶合 (8)3自旋系统 (8)3.1化学等价 (8)3.2磁等价 (9)3.4自旋系统的命名 (10)3.5自旋系统的分类 (10)3.5.1二旋系统 (11)3.5.2三旋系统 (11)3.5.3四旋系统 (14)4简化1H-NMR谱的实验方法 (16)5图谱的分类 (17)6常用化学位移标准物 (18)7应用 (19)核磁共振氢谱1氢的化学位移原子核由于所处的化学环境不同，而在不同的共振磁场下显示吸收峰的现象。
1.1化学位移的表示：单位ppm低场（高频）←→高场（低频）1.2屏蔽效应（化学位移的根源）磁场中所有自旋核产生感应磁场，方向与外加磁场相反或相同，使原子核的实受磁场降低或升高，即屏蔽效应。
标准：四甲基硅（TMS ），δ=0，（如以τ表示，τ=10，τ=10+δ）屏蔽常数和化学位移1.3影响化学位移的因素诱导效应共轭效应各向异性效应V an der Waals效应氢键效应和溶剂效应1.3.1诱导效应氢原子核外成键电子的电子云密度产生的屏蔽效应。
拉电子基团：去屏蔽效应，化学位移左移，即增大推电子基团：屏蔽效应，化学位移右移，即减小由于邻对位氧原子的存在，右图中双氢黄酮的芳环氢ab的化学位移为6.15ppm通常芳环氢化学位移大于7ppm。
1.3.2共轭效应1.3.3各向异性效应芳环叁键羰基双键单键在分子中处于某一化学键的不同空间位臵上的核受到不同的屏蔽作用,这种现象称为各向异性效应,这是因为由电子构成的化学键在外磁场的作用下,产生一个各向异性的附加磁场,使得某些位和 键碳原子相连的H，其所受屏蔽作用小于烷基碳原子相连的H原子。
第二章核磁共振氢谱
常见基团化学位移
氢核类型 环丙烷 伯烷 仲烷 叔烷 烯丙基取代 碘取代 酯基取代 羧基取代 酰基取代 炔 苯基取代 醚基取代
示例
化学位移δ ppm
0.2 RCH3 R2CH2 R3CH C＝C－CH3 I－CH3 H3C－COOR H3C－COOH H3C－COR C≡C－H 0.9 1.3 1.5 1.7 2.0－4.0 2.0－2.2 2.0－2.6 2.0－2.7 2.0－3.0 2.2－3.0 R－O－CH3 3.3－4.0
Δν/J
6.5
5.5
4.5
2.5 1.5 1.5
2.3.4一级谱图的分析
所谓的一级谱，就是核之间的偶合较弱，因而 谱线分裂较简单，并且服从(n+1)分裂规律 （I=1/2)那些NMR谱图。除此外均为高级谱。 一级谱的特征： 1。各组峰的中心为各基团相应质子化学位移 的值。（一般以TMS为原点。） 2。各组峰的面积为各基团相应质子数之比。
H F F
H
X X Ha Ha' Ha Ha'
Hb
Hb'
Y Hb
Y
Y
2.3.3自旋体系(spin system)
1.定义 相互偶合的核组成一个自旋体系.体系内 的核相互偶合但不与体系外任何一个核 偶合.在体系内部不要求一个核和它以外 所有的核都偶合.例如CH3COOC2H5分 别存在A3和A3X2两个自旋体系.
1。考察分子各原子核相对静止状 态
可用对称操作分析两个基团能否相互交 换来判断两个基团(核)是否化学等价.可 分为三种情况.X HaC Nhomakorabea
两个取代基完全相同,Ha,Hb可以用二次 对称轴C2和对称平面相互交换.具有相同 的化学位移,它们是化学等价的.
核磁培训材料：氢谱
OHO
RC
CR
OHO
10-14 (DMSO); 7-10 (CDCl3)
CF3
HO O
13
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
ppm
0.482 1.000 1.010 1.091
1.000
2.089 2.010
ppm
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
2. 活泼氢: 醛氢
BA2285 YL005-4-8 DMSO
sp2杂化
HC=O
HC=
CH2
sp3杂化
CH3
10
8
6
4
2
0 ppm
1. 影响氢谱化学位移的因素
2）诱导效应(对饱和烷烃) 与质子相连的碳原子上,如果接有电负性强的基团,则由于它
们的吸电子诱导效应,使质子周围的电子云密度减弱,使屏蔽作用 减弱,质子共振吸收移向低场,电负性越强,化学位移值越大。
经常碰到的
7.904 7.896 7.463 7.454 7.433 7.425 6.393 6.363 6.115 3.337 2.460
Br
N
NH2
9 .0
8.5
8.0
7.5
7.0
6.5
6.0
5.5
5 .0
4.5
4.0
3.5
3.0
2.5
2.0 ppm
1.000 1.062 1.135 2.135
2. 活泼氢: 氮原子上的质子
JHH
H
H HH
核磁共振NMR一级氢谱解析方法
解根据分子式C6H14O2计算该未知物不饱和度为0，即它是一个饱和化合物。
7根8据fp场p峰m组的4 间峰.2的是1等水p间峰p距m。，处可盼以找多到重相邻峰的（基团对。应一个 氘氢代原试剂子不）可能显10然0%是地氘由代相，它邻的基不完团全耦氘代合（裂也就分是氘代试剂仍然残留氢原子）会产生溶剂峰。 6四产p、p生m确的定。峰待组测对所应含两的个官氢能原团子，因此是一个亚甲基。 所谓约指1认. 就6 是p对pm于推的导峰的化组合对物结应构两的每个个氢基团原都子标注，出化学位移数值，分析化学位移数值是否合理，更重要的是分析每个基团的耦 合磁因裂性此分 核的之是峰间一型才是会个否有亚合耦理合甲。作基用。。其中左面的四重 八峰、看对推得导比出的较结清构进楚行，核 右边的峰组粗看是 由因两于为重样 分品子峰可式，能仅含含看有氧得水原分子不，，清因所此以楚在两，核个磁活它共泼们振氢氢只实谱能际中是存羟上在基是相。应的水峰。 根d×据每d个的峰峰组的组化，学位只移不数值过和其所对中应一的氢个原耦子数合，常可以确定它们是什么官能团。 任对数何于比使 结氢构较谱不小的复峰杂，往的因右未移知而动物裂（，化有分学可不位能移不显数需著值要减分。小子从）式的也左作能往用确称定为它屏的蔽结效构应。； 6右5 p第pm的1-单第峰3（的对跨应两距个等氢原于子第）加2重～水第交换4后的消跨失，因此可知它对应的是活泼氢。 氢由距谱于，峰 杂组质也有的等比含较量于好比右的样定品边量本峰关身系要组。低的很多较，大因此的杂裂质峰分易间于从样品峰组中区分出来。 代距表。原子这核是之间大的的键合耦关合系、常化数学键，之应间的该夹是角二2。面角。 核进磁一共振步氢的谱的二横裂坐标分是，化学是位旁移，边化的学位CH移裂是电分子所对核自旋的屏蔽作用，代表原子核在分子中的位置。 致。
7根8据fp场p峰m组的4 间峰.2的是1等水p间峰p距m。，处可盼以找多到重相邻峰的（基团对。应一个 氘氢代原试剂子不）可能显10然0%是地氘由代相，它邻的基不完团全耦氘代合（裂也就分是氘代试剂仍然残留氢原子）会产生溶剂峰。 6四产p、p生m确的定。峰待组测对所应含两的个官氢能原团子，因此是一个亚甲基。 所谓约指1认. 就6 是p对pm于推的导峰的化组合对物结应构两的每个个氢基团原都子标注，出化学位移数值，分析化学位移数值是否合理，更重要的是分析每个基团的耦 合磁因裂性此分 核的之是峰间一型才是会个否有亚合耦理合甲。作基用。。其中左面的四重 八峰、看对推得导比出的较结清构进楚行，核 右边的峰组粗看是 由因两于为重样 分品子峰可式，能仅含含看有氧得水原分子不，，清因所此以楚在两，核个磁活它共泼们振氢氢只实谱能际中是存羟上在基是相。应的水峰。 根d×据每d个的峰峰组的组化，学位只移不数值过和其所对中应一的氢个原耦子数合，常可以确定它们是什么官能团。 任对数何于比使 结氢构较谱不小的复峰杂，往的因右未移知而动物裂（，化有分学可不位能移不显数需著值要减分。小子从）式的也左作能往用确称定为它屏的蔽结效构应。； 6右5 p第pm的1-单第峰3（的对跨应两距个等氢原于子第）加2重～水第交换4后的消跨失，因此可知它对应的是活泼氢。 氢由距谱于，峰 杂组质也有的等比含较量于好比右的样定品边量本峰关身系要组。低的很多较，大因此的杂裂质峰分易间于从样品峰组中区分出来。 代距表。原子这核是之间大的的键合耦关合系、常化数学键，之应间的该夹是角二2。面角。 核进磁一共振步氢的谱的二横裂坐标分是，化学是位旁移，边化的学位CH移裂是电分子所对核自旋的屏蔽作用，代表原子核在分子中的位置。 致。
核磁共振氢谱习题及例题和答案
+
X 2
–
N )
2
=6+1-
10 2
=2
峰组中氢的个数比为：1 : 1 : 2 : 3 : 3
峰组 a 为三重峰且积分面积为3，峰组 c 为四重峰且积分面积为2，a 对应的
结构应为甲基，c对应的结构应为亚甲基，化学位移移至2.36 ppm，说明其与
一吸电子基相连，即分子中有乙基存在且与吸电子基相连，结合分子式吸电
子基应为羰基。
峰组b为dd的四重峰，有两个氢对其产生偶合裂分，一个偶合常数较大， 一个较小，积分面积为3，说明分子中还存在另外一个甲基，化学位移 约为1.69 ppm，其与一碳碳双键相连。与双键相连的亚甲基 1.6-2.6 ppm。
双键氢的偶合常数较大为15.7 Hz，即为反式结构，化学位移由4.5-6.0 ppm 分别移至5.92， 6.66 ppm 处，双键也应与羰基相连。
3
7.58 (ddd, J = 8.6, 7.2, 1.7 Hz, 1H) 6.97 (ddd, J = 8.4, 6.9, 1.4 Hz, 1H)
Ω = 7 + 1- 8 = 0
H的个数比为：1 : 6 : 9 从偶合裂分规律及氢原子个 数比知分子中有三个乙基
三个氧只能是烷氧基
Ω = C + 1–( H +
3 4
21
3J 7-9 7.46
7.06 3J 5-6
8.50 4J 1-2
4J 0-1
10
峰组 5 对应两个氢，即CH2，表现出明显的三重峰，说明与CH2 相联， 化学位移约为4.4 ppm可知其连接强电负性的杂原子，从分子式中知 杂原子为 O 及 N，N 已在吡啶环上，所以应与O相连，若只与O相连 化学位移值应低于4.4 ppm，结合分子式及不饱和度其应与酯基相连。
第二章 核磁共振氢谱2
7 .1 5 0
7 .1 0 0
7 .0 5 0
7 .0 0 0
6 .9 5 0
6 .9 0 0
6 .8 5 0
6 .8 0 0
6 .7 5 0
6 .7 0 0
6 .6 5 0
6 .6 0 0
Jo 两主峰间的距离, 8Hz Jm 两侧峰间的距离的1/2， 2Hz.
δAA′,δBB′ˊ近似估计或经验计算。
间和对-硝基苯乙酸的核磁共振氢 谱
• 由于苯环上两个取代基不同，苯环上四 个氢至少被分成两组。对于对硝基苯乙 酸，苯环上四个氢分成对称的两组，因 而谱图上是对称的两组双峰。而间硝基 苯甲酸，苯环上四个氢不再对称，因而 谱图上峰的分裂也是不规则的。另外， 硝基苯甲酸分子中除了苯环氢外，还有 羧基中羟基氢和一个亚甲基氢，3.8ppm 的单峰是亚甲基氢
• 数，因而Eu3＋位移试剂使用比较普遍。 最常见的商品位移试剂是Eu(DPM)3 （Dipivalomethanato Europium），其对 不同类型有机物分子中的特定氢分子位 移的影响有显著差异（表9.2）。 Eu(DPM)3能将胺基和羟基氢的化学位移 增加到100ppm以上，而对其它有机基团 氢的位移分别从3ppm增加到30ppm。对 硝基和卤化物、烯类和酚等酸性有机 物，位移试剂将被分解而不可用。
四旋系统
4个质子间的相互偶合, 常见的有 AX3, A2X2, A2B2, AA′ BB ′ AX3 A2B2, A2X2 一级谱
AA′BB′ˊ二级谱
例如：CH3CHO, CH3CHX-, -OCH2CH2CO- 等 一级谱处理。
A2B2系统
A2B2系统理论上18条峰，常见14条峰，A、B各自为 7条峰，峰形对称。vA = v5，v
第四章 氢谱
各向异性效应
化合物中非球形对称的电子云，如 π电子系统，对邻近质 子会附加一个各向异性的磁场，即这个附加磁场在某些区 域与外磁场 B0的方向相反，使外磁场强度减弱，起抗磁性 屏蔽作用，而在另外一些区域与外磁场 B0方向相同，对外 磁场起增强作用，产生顺磁性屏蔽的作用。 通常抗磁性屏蔽作用简称为屏蔽作用，产生屏蔽作用的区 域用“ + ”表示，顺磁性屏蔽作用也称作去屏蔽作用，去 屏蔽作用的区域用“ -”表示。
磁等价
如果两个原子核不仅化学位移相同（ 即化学等价），而且还以相同的耦合常数与 分子中的其他核耦合，则这两个原子核就是磁等价的。 乙醇分子中甲基的三个质子有相同的化学环境，是化学等价的，亚甲基的两个质 子也是化学等价的。同时，甲基的三个质子与亚甲基每个质子的耦合常数都相等 ，所以三个质子是磁等价的，同样的理由，亚甲基的两个质子也是磁等价的。 对位取代苯2，Ha和 Ha’ ，Hb和 Hb’ 是化学等价的，但 Ha与 Hb是间隔三个键的 2 邻位耦合（3J ），Ha’ 与 Hb是间隔五键的对位耦合（5J ），所以它们不是磁等 价的；同样，处于取代基 Y 邻位的 Hb和 Hb 也是化学等价，但不是磁等价的。 如果是对称的三取代苯3，则 Ha和 Ha’ 是磁等价的，因为它们与 Hb都是间位耦 3 合（4J），耦合常数相等。
1H
是有机化合物中最常见的同位素，1H NMR 谱是有机物结构解 析中最有用的核磁共振谱之一。
核磁共振氢谱
6
4 4 4
提供的结构信息： δ、J、峰的裂分情况和峰面积
氢化学位移 δ
1.
化学位移值能反映质子的类型以及所处的化学环境，与分子 结构密切相关
2. 3.
δ (TMS)=0
τ(TMS)=10
3-核磁共振氢谱
k：Boltzmann常数， 1.38×10-23JK-1
若磁场强度1.4092T；温度300K；则高低能态的1H核数比：
− n高 =e n低 6.63×10 −34 × 2.68×10 8 ×1.4092 2×3.14×1.38×10 − 23 ×300
= 0.99999
低能态的核数仅比高能态核数多十万分之一
1.65
1.04
0.9
21
3.4.2 化学键的各向异性
H H H δ =9.28
H H 空间位置不同 屏蔽作用也不同
δ =−2.99
H
H
H
H
22
三键
键轴向为屏蔽区，其它为去屏蔽区。
23
双键
成键平面内为去屏蔽区。
24
芳环体系
环内正屏蔽区
环外去屏蔽区
25
单键
碳-碳单键的σ电子产生的各向异性较小 沿着单键键轴方向是去屏蔽区，键轴的四周为屏蔽区 CH3中的氢被碳取代，去屏蔽效应增大
162 δ = 60 × 10
6
× 10
6
= 2 . 70 ( ppm )
② 用一台100MHZ的 NMR仪器，进行上述同样测试 就有 v 试 − v 参 = 270 Hz
270 δ = 100 × 10
6
× 10
6
= 2 . 70 ( ppm )
17
相对标准：
A. 四甲基硅烷 Si(CH3)4 （TMS） B. 以重水为溶剂的样品，因TMS不溶于水， 可采用4,4-二甲基-4-硅代戊磺酸钠(DSS)
第三章
核磁共振氢谱 1H NMR） （
1
3.1 核磁共振基本原理
3.1.1 原子核的磁矩
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苯环对位取代氢谱
苯环对位取代的氢谱可以通过核磁共振波谱（NMR）来测定。
对位取代的苯环有两个等价的氢原子，它们的化学位移会出现在相同的位置。
苯环的氢谱通常在7-8 ppm的区域出现。
对位取代会引起氢原
子的化学位移发生变化。
一般而言，引入电子供体基团（如甲基、醇基等）会引起化学位移的下移，即出现在较低的化学位移值。
相反，电子吸引基团（如氟、氯等）会引起化学位移的上移，即出现在较高的化学位移值。
苯环对位取代的氢原子通常会出现两个峰，即对称峰。
峰的积分面积比为1:2:1。
这是由于两个对称的氢原子产生的信号强
度是相同的。
需要注意的是，苯环对位取代氢谱的具体化学位移位置和峰形可能会受到其他因素的影响，如溶剂效应、温度等。
因此在解析氢谱时，需要考虑这些因素的影响。