第八章 有机化合物的波谱分析
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第八章有机化合物的波谱分析
第⼋章有机化合物的波谱分析第⼋章有机化合物的波谱分析基本要求：1、掌握核磁共振氢谱1HNMR的化学位移、⾃旋偶合、⾃旋裂分与分⼦结构的⼀般规律。
掌握各种质⼦的化学位移δ，并能利⽤δ值、峰裂分的数⽬和形状、峰⾯积⽐等⼀级谱图的规律推断简单有机物分⼦的结构。
了解13C谱。
2、了解红外光区吸收分⼦的结构特征，掌握⼀些特征官能团及苯环的特征吸收频率，并能根据谱图的吸收峰位置、强度和形状鉴别简单有机物分⼦。
3、了解在4～400 nm紫外光区，价电⼦在分⼦轨道中跃迁的三种类型，掌握紫外光谱与共轭分⼦结构关系的⼀般规律。
4、了解质谱的基本原理，母离⼦峰与分⼦量的关系。
Contents8.1红外光谱⼀、基本原理⼆、有机基团的特征吸收频率及其影响因素三、各类有机物的红外吸收频率8.2 核磁共振氢谱⼀、基本原理⼆、化学位移三、⾃旋偶合和⾃旋裂分四、特征质⼦的化学位移与谱图解析五、碳谱（13C－NMR）简介8.3 紫外光谱8.4 质谱简介8.5 谱图综合解析有机化学是⽤结构式来描述的⼀门学科。
有机化合物、有机反应、反应机理、合成⽅法等都能⽤结构式来描述，从结构式可以推断出该化合物的性质。
化合物的结构式最早是⽤化学法测定。
⽤化学法测定化合物的结构往往是⼗分繁琐复杂的⼯作，⽽且在化学变化中往往会发⽣意想不到的变化，从⽽给结构的测定带来困难。
如吗啡（C15H15O3N）从1803年第⼀次被提纯，⾄1952年弄清楚其结构，其间经过了150年；胆固醇（C27H47O）结构的测定经历了40年，⽽所得结果经X－射线衍射发现还有某些错误。
测定有机物结构的波谱法，是20世纪五、六⼗年代发展起来的现代物理实验⽅法。
波谱法的应⽤使有机物结构测定、纯度分析等既快速准确，⼜⽤量极少，⼀般只需1～100 mg，甚⾄10-9g 也能给出化合物的结构信息。
应⽤波谱法可弥补化学⽅法之不⾜。
现在，化学⽅法基本上被物理实验⽅法所取代，现代的教科书、⽂献、论⽂中化合物的结构均以波谱数据为依据，正如熔点、沸点、折光率等作为每个化合物的重要物理常数⼀样的普遍，⽽且更加重要。
有机化合物波谱解析
仪器分析：测定复杂结构的化合物 样品用量少
• 四谱同时用或联用技术 • 四谱比较： • 灵敏度：MS＞UV＞IR＞1HNMR＞13CNMR
MS: 微克级
UV: ppb级
IR：毫克级（可微克级，FTIR）
1HNMR：0.5mg ｝可回收
13CNMR： 0.5mg
四谱的信息量比较：
1HNMR及13CNMR
loge2
max1
max2
/nm
不论纵坐标选用什么单位，同一化合物的最大吸收对应 的波长(λmax)不变。
四、朗伯－比耳定律（Lambert—Beer定律）
样品的吸光度A与浓度之间的关系为：
A= lc=lgI0/I=lgT-1 式中T—透射率(或透射比)；
I0——入射光强度， I——透过光强度； c——被测液浓度， l——被测液厚度，亦称样品槽厚度。 ——吸光系数 ε——摩尔吸光系数(L／mol·cm) E1%1cm ——百分吸光系数，亦称比吸光系数
液浓度为1g/100ml(1%)，液层厚度为1cm时，溶液的吸光 度。
3.两种表示方法的换算关系
设吸光物质的摩尔质量为M g/mol ，则
1mol/L＝M g/1000ml＝M/10·1g/100ml
∴ ε＝M/10·E1%1cm
通过紫外光谱测定获得吸收度或透光率，使用 Beer-Lambert定律便可计算ε值。
有机化合物波谱解析
• 概论
色谱分析：GC，HPLC，TLC 与裂解---色谱成分分析
波谱分析：UV，IR，NMR，MS（有机）----结构分析
• 色谱分析:具有高效分离能力可以把复杂有机混合物分离 成单一的纯组分
• 波谱分析：纯样品进行结构分析，特点是：微量化、测 量快、结果准确、重复性好。除MS之外，可回收样品
基础有机化学-第八章 有机化合物的波谱分析
表 8.4 取代苯的C―H面外弯曲振动特征吸收
化合物
吸收位置/cm-1
一取代 邻位二取代
间位二取代
对位二取代
730~770 和 690~710
735~770 750~810 和 680~730
790~840
T /%
图lear magnetic resonance spectroscopy]
射 线
X 射 线
远
紫
紫 外
外
线
线
可
近中
远
微
线电 磁波
见 光
红红 外外 线线
红 外波 线
-0.01 0.01-0.1 10-200 200-400 400-800 -2.5 2.5-25 300-500 100 0.1nm nm nm nm nm μm μm μm mm 1000m
激发 能级
内层电子 σ电子 n电子和π电子
极性官能团一般都在高频区有较强的红外吸收特征峰。
8.2.2 有机化合物基团的特征频率 相同的基团或价键在特定的位置区域出
现相同的吸收峰 ——基团的特征吸收峰(特 征峰)。
影响化学键振动频率的因素：
▲ 成键原子质量越小，其化学键的振动频率 越高。
化学键
C―Ｈ O―H N―H
伸缩振动频率范围/cm-1
低场
高场
B实 = B0 ＋ B感应
由于去屏蔽效应(顺磁屏 蔽效应)，减小磁场强度 就能使质子,共振吸收。
外加磁场 B0
氢周围电子密度越大，屏蔽效应越大，就只有增加磁场强度才 能使氢质子发生共振吸收。所以：
电子密度越高的质子，就越在(右边)高场出现吸收峰。 (去屏 蔽效应效应的相反)
影响化学位移因素有：
第八章 有机化合物的波谱分析
X电负性
δ
1.8
0
2.1
0.23
2.5
2.16
2.8
2.68
3,1
3.05
3.5
3.40
4.0
4.26
B、磁各向异性效应：构成化学键的电子，在外加磁场作用下，产生 一个各向异性的磁场，使处于化学键不同空间位置上的质子受到不同的屏 蔽作用，即磁各向异性。处于屏蔽区域的质子的δ向高场，处于去屏蔽区 域的质子的δ移向低场。
8.2.2 有机化合物的特征振动频率
红外光谱特征吸收见299页表8-2
IR吸收曲线复杂，IR图划分为两大区域： ①官能团区(3800～1500 cm-1)，都是官能团的特征吸收峰； ②指纹区(1500～650 cm-1)，位置、强度、形状不同。
2.5
----------------------
20m
(2) 偶合常数： 自旋裂分所产生的谱线的间距称为偶合常数，一般用J表示，单 位为Hz。根据相互偶合质子间相隔键数的多少，可将偶合作用分为 同碳偶合(2J)、邻碳偶合(3J)和远程偶合。偶合常数的大小表示了偶 合作用的强弱。N、O、S等电负性大的原子上的质子不参与偶合。 (3) 核的化学全同(等价)、磁全同(等价)： 在NMR谱中，化学环境相同的核具有相同的化学位移，这种化 学位移相同的核称为化学全同核(等价核)。例如，氯乙烷分子。分 子中的一组核，若不但化学位移全同，且对组外任一核的偶合常数 也都相同，则这组核称为磁全同核(等价核)。如CH2F2中的两个质 子为磁全同，因为它们不但化学位移相等，且两个质子对每个F的 偶合常数相等。 (4) 一级谱和n+1规律： 当两组(或几组)质子的化学位移差Δ ν 与其偶合常数之比至少 大于6时，相互之间干扰作用较弱，呈现一级谱图。 一级谱图有如下特征：①峰的裂分符合n+ 1规律，n为相邻碳原 子上磁全同氢核的数目；②各峰强度比符合二项式展开系数之比； ③组峰中心处为该组质子的化学位移；④各裂分峰等距，裂距即为 偶合常数J。
第八章_有机化合物的波谱分析
1 1 1 1 5 4 10 3
2 3 6 10
1 1 4 5 1 1
五、核磁共振谱的解析及应用
核磁共振谱图主要可以得到如下信息： （1）由吸收峰数可知分子中氢原子的种类。 （2）由化学位移可了解各类氢的化学环境。 （3）由裂分峰数目大致可知各种氢的数目。 （4）由各种峰的面积比即知各种氢的数目。
δ =
υ 样品
υ TMS
υ 仪器所用频率
106 标准化合物TMS的δ值为0。 ×
4．影响化学位移的因素
（1）诱导效应 1°δ值随着邻近原子或原子团的电负性的增加而增加。 2° δ值随着H原子与电负性基团距离的增大而减小。 3° 烷烃中H的δ值按伯、仲、叔次序依次增加。 （2） 电子环流效应（次级磁场的屏蔽作用） 烯烃、醛、芳环等中，π电子在外加磁场作用下产生环 流，使氢原子周围产生感应磁场，其方向与外加磁场 相同，即增加了外加磁场，所以在外加磁场还没有达 到Ho时，就发生能级的跃迁，因而它们的δ很大（δ= 4.5~12）。
H
感应磁场 H'
外加磁场 Ho
3．化学位移值
化学位移值的大小，可采用一个标准化合物为原点，测出峰与 原点的距离，就是该峰的化学位移值，一般采用四甲基硅烷为标 准物（代号为TMS）。 化学位移是依赖于磁场强度的。不同频率的仪器测出的化学位 移值是不同的， 为了使在不同频率的核磁共振仪上测得的化学位移值相同（不 依赖于测定时的条件），通常用δ来表示，δ的定义为：
试样 TMS 6 10 0
ν试样 试样共振频率频率; νTMS 四甲基硅烷的共振频率 ν0 操作仪器选用频率
不同类型质子的化学位移值
质子类型 RCH3 R2CH2 R3CH R2NCH3 RCH2I RCH2Br RCH2Cl RCH2F ROCH3 RCH2OH, RCH2OR RCOOCH3 RCOCH3, R2C=CRCH3 化学位移 0.9 1.2 1.5 2.2 3.2 3.5 3.7 4.4 3.4 3.6 3.7 2.1 质子类型 ArCH3 RCH=CH2 R2C=CH2 R2C=CHR RC≡CH ArH RCHO RCOOH, RSO3H ArOH ROH RNH2, R2NH RCONH2 化学位移 2.3 4.5 ~ 5.0 4.6 ~ 5.0 5.0 ~ 5.7 2.0 ~ 3.0 6.5 ~ 8.5 9.5 ~ 10.1 10 ~ 13 4~5 0.5 ~ 6.0 0.5 ~ 5.0 6.0 ~ 7.5
8有机化合物的波谱分析
积分曲线示意图
故核磁共振谱不仅揭示了H原子的种类，而且揭 示了不同H原子的数目。
三、峰的裂分和自旋偶合
1．峰的裂分
应用高分辨率的核磁共振仪时，得到等ห้องสมุดไป่ตู้质子的
吸收峰不是一个单峰而是一组峰。这种使吸收峰分裂
增多的现象称为峰的裂分。
例如：乙醚的裂分图示如下。
CH 3 CH 2 TMS TMS CH 3
CH 2
指纹区
在红外光谱上波数在1400~650cm-1低区域吸收峰
密集而复杂，像人的指纹一样，所以叫指纹区。在
指纹区内，吸收峰位置和强度不很特征，很多峰无
法解释。但分子结构的微小差异却都能在指纹区得
到反映。因此，在确认有机化合物时用处也很大。
如果两个化合物有相同的光谱，即指纹区也相
同，则它们是同一化合物。
2.电子跃迁的类型
在有机化合物中，电子跃迁有三种类型：σ电子、 π电子和未成键的n电子。电子跃迁类型、吸收能量 波长范围、与有机物关系如下：
跃迁类型 σ n π π σ* σ* （孤立） π*
（共轭） π* * π
吸收能量的波长范围 ~150nm 低于 200nm 低于 200nm 200~400nm 200~400nm 烷烃
第三节 红外光谱 ( I R )
在有机化合物的结构鉴定与研究工作中，红外光谱 是一种重要手段，用它可以确证两个化合物是否相 同，也可以确定一个新化合物中某一特殊键或官能 团是否存。 一、红外光谱图的表示方法 红外光谱图一般用波数为横坐标，以表示吸收带 的位置，用透射百分率（T%）为纵坐标表示吸收强 度。
一、化学位移与氢原子的化学环境
氢质子（1H）用扫场（固定磁场频率，改变磁场强度） 的方法产生的核磁共振。分子中各种不同环境下的氢，在不 同Ho下发生核磁共振，给出不同的吸收信号。 例如，对乙醇进行扫场则出现三种吸收信号，在谱图上就 是三个吸收峰。
第八章有机化合物的波谱分析
1H核的I=1/2，当它围绕自旋轴转动时就产生了磁场，
因质子带正电荷，根据右手定则可确定磁场方向。
氢核在外磁场中的两种取向示意图 ΔE与外磁场感应强度（B0）成正比，如下图及关系式 所示：
图 8-6 质子在外加磁场中两个能级与外磁场的关系
h E B 0 h 2
B 0 （8-4） 2
式中：γ称为磁旋比，是核的特征常数，对1H而言， 其值为2.675×108A·m2·J-1·s-1；h为Plank常量；ν无线电 波的频率。
因为只有吸收频率为ν的电磁波才能产生核磁共振， 故式（8-4）为产生核磁共振的条件。 ⑵核磁共振仪和核磁共振谱
被测样品溶解在CCl4、CDCl3、D2O等不含质子的溶 剂中，样品管在气流的吹拂下悬浮在磁铁之间并不停的旋 转，使样品均匀受到磁场作用。
化学键类型
伸 缩 振 动
－N－H sp C－H sp2 C－H sp3 C－H sp2 C－O sp3 C－O
化学键类型
特征频率/cm-1（化合物类型） 1680~1620(烯烃) 1750~1710(醛、酮) 1725~1700(羧酸） 1850~1800，1790~1740(酸酐) 1815~1770(酰卤) 1750~1730(酯) 1700~1680(酰胺) 1690~1640(亚胺、肟) 1550~1535,1370~1345(硝基化合物） 2200~2100(不对称炔烃) 2280~2240(腈)
低场
高场
外加磁场 B0
因而，质子核磁共振的条件应为：
B实 B 0(1 ) 2 2
(8-6)
对质子化学位移产生主要影响的屏蔽效应有两种： ①核外成键电子的电子云密度对所研究的质子产生的 屏蔽作用，即局部屏蔽效应。 ②分子中其它质子或基团的核外电子对所研究的质子 产生的屏蔽作用，即远程屏蔽效应（磁各向异性效应）。 综上所述，不同化学环境的质子，受到不同程度的屏 蔽效应，因而在核磁共振谱的不同位置出现吸收峰，这种 峰位置上的差异称为化学位移。
第八章 有机化合物的波谱分析
Ha的个数：
53 27 x 276 3
6x
53
27格 17格
Hb的个数：
53 17 y 176 2
6y
53
Hc的个数：
53 9 z 96 1
6z
53
8.3.5 1H-NMR的谱图解析
(1) 解析步骤
① 谱图中有几组峰？几种氢？ ② 各种氢核的个数？ ③ 各峰的归属？ ④ 常见结构的化学位移大致范围
例1：
化合物 电负性
CH3I I：2.5
CH3Br Br：2.8
CH3Cl Cl：3.0
CH3F F：4.0
δH/ppm
2.16
2.68
3.05
4.26
例2:
化合物 电负性 δH/ppm
C-CH3 C：2.5 0.7~1.9
N-CH3 N：3.0 2.1~3.1
O-CH3 O：3.5 3.2~ 4.2
V≡C-H
3340~3300 cm-1
VC-H
2900~2850 cm-1
VC ≡C
2100~2250 cm-1
（4）芳烃
VC=C 1600，1580，1500，1450cm-1 附近有四个单核芳烃吸收峰， 1450cm-1 处的吸收峰常常观察不到， 1500cm-1 最强， 1600cm-1居中，对确定芳核结构很重要。 “定位峰”
4000
V=C-H
3100~3010 cm-1
3000
环己烯
VC=C
1680~1600 cm-1
VC-H
2900~2850 cm-1
δCH2 1467cm-1
2000 Wavenumbers (cm-1)
1000
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8.3.4 谱图分析
首先由谱图中有几组峰，确定化合物有几种氢核。再由各峰的 积分线确定各种氢核的个数。最后是解析各峰的归属。
C3H8O
3
3
2
3
2 PPM
1
0
3.24
3.41
O
1.11
2
1
2
3
3
2 PPM
1
0
0.96 1.52
3.53
OH
2.0
1
1
6
3
2 PPM
1
0
1.16
2.0 HO 3.57 1.16
1 = = = c 2c
Hale Waihona Puke m1+m2 k m1m2 取决于化学键的力常数和键两端所连原子的质量
还受分子内部结构：诱导效应，共轭效应， 氢键效应，空间效应的影响。 和分子外部的影响：物态，溶剂等
分子的振动方式
各种振动模型
8.2.2 有机化合物的特征振动频率
红外光谱特征吸收见299页表8-2
8.2.3 红外谱图分析
电磁波辐射功率/MHz
共振所需外加磁场强度/10-4T
60
14092
90
21138
100
23486
200
46973
600
140920
测量核磁共振谱时，可以 固定磁场改变频率，也可以固 定频率改变磁场，一般常用后 者。试样管放在磁场中间，用 固定频率的无线电波照射试样， 调节磁场强度达到一定值H0， 使ν 值恰好等于照射频率时， 试样中某一类型质子便发生能 级跃迁，接收器就会接收到讯 号，由记录器记录下来。
第八章 有机化合物的波谱分析
8.1 电磁波谱和概念 8.2 红外吸收光谱
8.2.1 分子振动、分子结构与红外光谱 8.2.2 有机化合物特征频率 8.2.3 红外谱图分析
8.3 核磁共振谱
8.3.1 8.3.2 8.3.3 8.3.4 8.3.5 核磁共振的产生 化学位移 自旋偶合和自旋分裂 谱图分析 碳-13核磁共振谱
与磁场方向相同
图 质子在外加磁场中两个能级与外加磁场的关系 γ 为磁旋比，H0为外 加磁场强度。
(3) 核磁共振仪和核磁共振谱： 核磁共振仪：目前使用的核磁共振仪，按工作方式可分为连续波核磁 共振仪和脉冲傅里叶核磁共振仪两大类。 核磁共振仪需备有磁场及电磁波装置。如图。其电磁波照射频 率与发生共振的外加磁场关系如下：
1,7-辛二炔(1,7-octadiyne)红外光谱图
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IR吸收曲线复杂，IR图划分为两大区域： ①官能团区(3800～1500 cm-1)，都是官能团的特征吸收峰； ②指纹区(1500～650 cm-1)，位置、强度、形状不同。
2.5
----------------------
20m
O__H 3600 C__H N__H 3000 3500 芳脂 C≡N 2250 C≡C 2150 C=O 1715 C=C 1650 脂、芳 C-C C-O 1100 N-O 伸缩 弯曲 C-Cl C-Br C-I
(2)化学位移的表示方法：核磁共振谱出现吸收峰的不同位置的差异称为 化学位移。化学位移可以用来鉴别或测定有机化合物的结构。 核外电子产生的感应磁场非常小，只有外加磁场的百万分之几，要精 确测定其数值相当困难，而精确测量待测质子相对于标准物质(通常是四甲 基硅烷，TMS)的吸收频率却比较方便。化学位移用δ 来表示。
根据Beer-Lambert定律：
A=lg — = εcl
I
A—吸收强度 I°—入射光强度 I—透射光强度 —摩尔吸收系 数 C— 样品浓度 L—样品池厚 度 物质对电磁辐射的吸收性质用 吸收曲线描述。以波长为横坐标， 以透光率(%)、吸收率(%)、吸光 度或log 为纵坐标。
烯烃：3000-3100cm-1双键碳中的C-H伸缩振动，（S）；1600-1680cm-1 C=C伸缩振动（m）。烯烃对称性越好，此峰强度越小！不同取代烯烃 在990-690cm-1 的弯曲振动吸收特征性也较强！
1-己烯(1-hexene)红外光谱图
炔烃：3300cm-1三键碳中的C-H伸缩振动，峰强而尖；2100～2140cm-1(m) __ C≡CH伸缩振动, 非末端炔烃无此峰。此外，末端炔烃的C-H弯曲振动 在640cm-1出现强而宽的吸收峰。
有机化学各章
第一章 绪论 第二章 饱和烃：烷烃和环烷烃 第三章 不饱和烃：烯烃和炔烃 第四章二烯烃 共轭体系 共振论 第五章 芳烃 芳香性 第六章 立体化学 第七章 卤代烃 相转移催化反应 邻基效应 第八章 有机化合物波谱分析 第九章 醇和酚 第十章 醚和环氧化合物 第十一章 醛、酮和醌 第十二章羧酸 第十三章羧酸衍生物 第十四章β-二羰基化合物 第十五章有机含氮化合物 第十六章有机含硫、含磷和含硅 化合物 第十七章杂环化合物 第十八章类脂类 第十九章碳水化合物 第二十章氨基酸、蛋白质和核酸
(2) 核磁共振：自旋量子数I≠0的原子核可以自旋，像陀螺一样绕轴做旋转 运动。由于原子核带正电，自旋时产生磁场，形成磁矩。自 旋量子数为 I 的原子核在外磁场作用下，有2I+1个自旋取 向， 每个取向都代表核在该磁场中的一种能量状态，可用 磁量子数m来表示：m=I，I-1，……，-I 与磁场方向相反
8.3.2 化学位移
(1)化学位移的产生：化学位移是由核外电子的屏蔽效应而引起的。 质子的共振磁场强度只与质子的磁旋比及电磁波照射频率有关。符合共 振条件时，试样中全部1H都发生共振，只产生一个单峰。这样对测定有机 化合物结构毫无意义。但实验证明，在相同频率照射下，化学环境不同的 质子在不同的磁场强度处出现吸收峰质子在分子中不是完全裸露的，而是 被价电子所包围。在外加磁场作用下，核外电子在垂直于外加磁场的平面 内绕核旋转，产生与外加磁场方向相反的感主磁场H’，使质子实际所感受 到的磁场强度发生变化。 H实=H0-H’
8.2.1 分子振动、分子结构与红外光谱
双原子分子的振动是两个原子沿着键轴的方向往复运动，改变键 长，键角不变。根据Hooke定律振动频率为： 1 = 2 m1m2 k/ m +m 1 2 k化学键力常数
分子的振动能级与红外吸收位置：
1 E 振 ( )hv 振 2
υ 振动量子数
1 1 E1 E 0 hv [(1 ) (0 )]hv 振 2 2
核磁共振谱 核磁共振谱是在磁场中 的吸收谱，若以吸收能量 为纵坐标，磁场强度为横 坐标，则可得到NMR谱。
核磁共振谱图通常可 以给出三种重要的结构信 息：化学位移，自旋裂 分和偶合常数，峰面积(积 分线)。如图所示。
峰面积大小与质子数成正比， 可由阶梯式积分曲线求出。峰 面积(积分线高度)之比为质子个 数之比，图中积分线高度比为1： 2：3，等于质子个数之比(OH： CH2：CH3)。
表 原子核的自旋量子数 质量数 奇数 偶数 原子序数 自旋量子数
自旋核电核分布
NMR信号 有 有
原子核
1H, 13C, 19F, 31P 17O, 33S 2H, 14N
1/2 球型 奇数或偶数 3/2, 5/2, ….. 扁平椭圆形 奇数 1, 2, 3 伸长椭圆形
偶数
0
——
无
12C, 16O, 32S
4000
3000
2000
1500
1000
600 500
常见官能团红外吸收近似区/cm-1
8.3 核磁共振谱
8.3.1、核磁共振(NMR)的产生 核磁共振是无线电波与处于磁场中的分子内自旋核相互作用，引起核 自旋能级的跃迁而产生的。 (1) 原子核的自旋：不同原子核自旋运动状况不同，可用自旋量子数 I 表示。自旋量子数与原子的质量数和原子序数的关系见表如下。 核自旋量子数为1/2的核，最宜于核磁共振检测，是目前研究的主要对象。
(2) 偶合常数： 自旋裂分所产生的谱线的间距称为偶合常数，一般用J表示，单 位为Hz。根据相互偶合质子间相隔键数的多少，可将偶合作用分为 同碳偶合(2J)、邻碳偶合(3J)和远程偶合。偶合常数的大小表示了偶 合作用的强弱。N、O、S等电负性大的原子上的质子不参与偶合。 (3) 核的化学全同(等价)、磁全同(等价)： 在NMR谱中，化学环境相同的核具有相同的化学位移，这种化 学位移相同的核称为化学全同核(等价核)。例如，氯乙烷分子。分 子中的一组核，若不但化学位移全同，且对组外任一核的偶合常数 也都相同，则这组核称为磁全同核(等价核)。如CH2F2中的两个质 子为磁全同，因为它们不但化学位移相等，且两个质子对每个F的 偶合常数相等。 (4) 一级谱和n+1规律： 当两组(或几组)质子的化学位移差Δ ν 与其偶合常数之比至少 大于6时，相互之间干扰作用较弱，呈现一级谱图。 一级谱图有如下特征：①峰的裂分符合n+ 1规律，n为相邻碳原 子上磁全同氢核的数目；②各峰强度比符合二项式展开系数之比； ③组峰中心处为该组质子的化学位移；④各裂分峰等距，裂距即为 偶合常数J。
核外电子对质子产生的这种作用称为屏蔽效应。质子周围电子云密度 越大，屏蔽效应越大，只有增加磁场强度才能使其发生共振吸收。反之， 若感应磁场与外加磁场方向相同，质子实际所感受到的磁场为外加磁场和 感应磁场之和，这种作用为去屏蔽效应。只有减小外加磁场强度，才能使 质子发生共振吸收。对质子化学位移产生主要影响的屏蔽效应有两种：核 外成键电子的电子云密度对质子产生的屏蔽作用，即局部屏蔽效应；分子 中其它原子或基团的核外电子对所研究的质子产生的屏蔽作用，即远程屏 蔽效应(磁各向异性效应)。
烷烃：2850-3000cm-1C-H伸缩振动； 1380cm-1 和1465cm-1分别是 甲基和亚甲基剪式弯曲振动等
戊烷(Pentane)红外光谱图
己烷(hexane)红外光谱图
721cm-1是(CH2)n n≥4时直链烷烃的C-H面内摇摆振动吸收峰， 当分子中有异丙基和叔丁基时1380cm-1会分裂，前者两峰强度相近， 后者低波数峰较强