化学位移计算公式
第三节化学位移
化学位移： 化学位移：
处于不同化学环境中的氢核所产生的 共振吸收峰，会出现在图谱的不同位置上。 共振吸收峰，会出现在图谱的不同位置上。 这种因化学环境的变化而引起的共振谱线 在图谱上的位移称为化学位移。 在图谱上的位移称为化学位移。
一、化学位移的产生
• 核外电子在外加磁场 。的诱导下，产生一 核外电子在外加磁场H。的诱导下， 个与磁场方向相反的感应磁场He 个与磁场方向相反的感应磁场
化合物 CH3X 电负性 (X) δ(ppm)
CH3F CH3OH 4.0(F) 3.5(O) 4.26 3.40
CH3Cl 3.1(Cl) 3.05
CH3Br 2.8(Br) 2.68
CH3I 2.5(I) 2.16
(二)化学键的磁各向异性
• 由于感生磁场使氢核受到的实际磁场强度 不同的作用称为磁的各向异性效应。 不同的作用称为磁的各向异性效应。 • 主要发生在 π 电子的基团。 电子的基团。
Hc Hb H a OH Hc Hb HO Ha
δ(ppm) Ha Hb Hc
(Ⅰ) Ⅰ 4.68 2.40 1.10
(Ⅱ) Ⅱ 3.92 3.55 0.88
四、有机化合物中质子化学位移规律
饱和碳原子上的质子的δ 叔碳>仲碳> 1. 饱和碳原子上的质子的δ值：叔碳>仲碳>伯碳 2. 与H相连的碳上有电负性大的原子或吸电子基团 CO等），δ值变大。 （N, O, X, NO2, CO等），δ值变大。电负性越 吸电子能力越强， 值越大。 大，吸电子能力越强，δ值越大。 3. δ值：芳氢 > 烯氢 > 烷氢
• 由于屏蔽作用的存在，氢核产生共振需要更大的 由于屏蔽作用的存在， 外磁场强度（相对于裸露的氢核）， ），来抵消屏蔽 外磁场强度（相对于裸露的氢核），来抵消屏蔽 影响。 影响。
化学位移 - 化学位移
2.C—C—H﹥C—CH2—C﹥C—CH3 C
3. RCOOH（10-12）﹥RCHO（9-10）﹥ArOH﹥ ROH≈RNH2
图14-11
（1）化学位移的绝对值很难测定，相对值易得。
(2)
r
2
(1 )H0
对同一核，在H0不同时，n不同，不便于比较； 采用相对值， d 与H无关，便于比较。
例：
将CH3Br放在H0 1.4902T，CH3 60MHz 162Hz， TMS 60MHz
(60MHz 162106 60MHz) 106 2.70( ppm)
（化学结构决定）
核外电子云密度↑，s↑。
H实 H0 H0 (1 ) H0
修正的Lamor方程
r 2
H0 (1 )
1. 若H0一定（扫频）
s↑，n↓，信号出现在谱图的右端（低频端）；
s↓，n↑，信号出现在谱图的左端（高频端）。
2. 若n一定（扫场）
s↑，H0↑ ，信号出现在谱图的右端（高场端）； s↓，H0↓ ，信号出现在谱图的左端（高场端）；
CH3
a. 12个H核的化学环境相同，产生单峰；
(TMS)
b. 该化合物s最大，吸收峰出现在谱图的最右端；
c. 易溶于有机溶剂且惰性，沸点低（27℃），易采用蒸 馏法将其除去。
三、影响化学位移的因素
1. 局部屏蔽效应 （H核核外成键电子云产生的抗磁屏蔽效应）
CH3-H CH3-I CH3-Br CH3-Cl CH3-OH CH3-F TMS
NMR谱图：右端低频（高场），左端高频（低场）。
二、化学位移的定义及其表示 式
化学位移值计算公式
化学位移值计算公式化学位移值（Chemical Shift）可是化学中一个相当重要的概念呢！它在核磁共振（NMR）光谱分析中扮演着关键角色。
那化学位移值的计算公式到底是怎么一回事呢？化学位移值的计算公式通常表示为：δ = （观测频率 - 参考频率）/ 共振频率。
这个公式看起来简单，可里面的门道儿不少。
为了让大家更好地理解这个公式，我给大家讲讲我曾经在课堂上的一个小经历。
有一次，我在给学生们讲解化学位移值的计算时，有个学生一脸迷茫地问我：“老师，这公式到底怎么用啊？感觉好抽象！”我笑了笑，拿出事先准备好的一个简单的有机分子结构模型，指着其中的不同原子说：“同学们，咱们就拿这个分子来说。
假设我们要研究其中氢原子的化学位移值。
首先，我们得确定参考频率，一般常用的是四甲基硅烷（TMS）的共振频率作为参考。
然后，通过实验测量出我们所关心的氢原子的观测频率。
”我接着在黑板上写出具体的数字，“比如说，TMS 的共振频率是100 MHz，我们测量到的这个氢原子的观测频率是 120 MHz。
那按照公式，化学位移值δ 就等于（120 - 100）/ 100 = 0.2 ppm（parts per million，百万分之一）。
”学生们听着，眼睛逐渐亮了起来，开始纷纷动笔自己计算起来。
咱们再深入讲讲这个公式。
在实际应用中，化学位移值能告诉我们原子周围的化学环境。
比如，在苯环上的氢原子，由于苯环的电子云分布影响，它的化学位移值就会与普通的烷基氢原子不同。
通过对化学位移值的准确计算和分析，我们可以推断出分子的结构、化学键的性质等重要信息。
而且，不同的仪器和实验条件可能会对测量的频率产生一定影响，但只要参考频率固定，化学位移值的相对大小仍然具有重要的比较意义。
想象一下，如果我们不知道化学位移值的计算公式，在面对复杂的有机分子结构分析时，那可真是像在黑暗中摸索，毫无头绪。
但有了这个公式，就好像给了我们一把打开未知世界大门的钥匙。
第三节化学位移
二、化学位移的测量与表示方法
• 相对测量法：
相对差值法：
式样 标准
规定 0 标准
化合物 CH3X
电负性 (X)
CH3F CH3OH
CH3Cl
CH3Br
CH3I
4.0(F) 3.5(O)
4.26 3.40
3.1(Cl)
3.05
2.8(Br)
2.68
2.5(I)
2.16
δ(ppm)
(二)化学键的磁各向异性
• 由于感生磁场使氢核受到的实际磁场强度 不同的作用称为磁的各向异性效应。 • 主要发生在 电子的基团。
1、苯环
• 芳环的上下方为双键平面的上下方为正屏蔽区，平面的周 围为去屏蔽区。
三、叁键
• 叁键 ：键轴向为屏蔽区，其它为去屏蔽区。
羰基
羰基平面上下各有一个锥形的屏蔽区，其它方向（尤 其是平面内）为去屏蔽区。
单键
（三）氢键的影响
• 氢键可以降低质子周围的电子云密度，削弱氢键 质子的屏蔽,使共振吸收移向低场。 • 分子内氢键受环境影响较小，所以与样品浓度、 温度变化不大； • 分子间氢键受环境影响较大，当样品浓度、温度 发生变化时，氢键质子的化学位移会发生变化
• 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。
3、影响化学位移的因素
核外电子云密度 屏蔽作用 化学位移
核外电子云密度降低
屏蔽作用降低
nmr 化学位移
nmr 化学位移NMR化学位移NMR（核磁共振）是一种重要的分析技术，可以用于研究物质的结构和性质。
在NMR实验中，化学位移是一个重要的参数，它可以提供关于分子中原子的环境信息。
本文将介绍NMR化学位移的概念、影响因素以及在化学研究中的应用。
化学位移是指在NMR谱图中峰的位置相对于参考化合物（通常为四氢呋喃或甲基硫醇）的偏移情况。
化学位移的单位是ppm（化学位移单位），ppm是指相对于参考化合物的百万分之一。
化学位移可以通过下式计算得到：化学位移 = （峰位置 - 参考化合物位置）/ 参考化合物位置× 10^6化学位移的数值大小与原子周围的电子环境有关。
当原子周围的电子环境发生改变时，其化学位移也会发生变化。
具体来说，电子密度的增加或减少、化学键的极性、邻近的基团等因素都会影响化学位移的数值。
电子密度的增加或减少会导致化学位移的变化。
当电子密度增加时，由于原子核周围的电子云的屏蔽效应增强，化学位移会向高场（低ppm值）方向移动。
相反，当电子密度减少时，化学位移会向低场（高ppm值）方向移动。
化学键的极性也会影响化学位移。
极性键中的原子通常会显示较高的化学位移，因为它们周围的电子云分布不均匀。
而非极性键中的原子通常会显示较低的化学位移，因为它们周围的电子云分布均匀。
邻近的基团也会对化学位移产生影响。
当分子中存在邻近的电子吸引基团时，化学位移会向高场（低ppm值）方向移动。
相反，当分子中存在邻近的电子推斥基团时，化学位移会向低场（高ppm值）方向移动。
NMR化学位移在化学研究中具有广泛的应用。
首先，它可以用于确定化合物的结构。
每个原子的化学位移是唯一的，因此可以通过与已知化合物的化学位移进行比较来推断未知化合物的结构。
NMR化学位移可以用于研究分子中的化学键。
不同化学键的化学位移差异可以提供有关键的类型和键强度的信息。
这对于研究催化剂、聚合物以及其他化学反应中的中间体非常重要。
NMR化学位移还可以用于研究溶液中分子的相互作用。
nmr的横坐标化学位移
核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance，NMR）中的横坐标通常是化学位移（Chemical Shift）。
化学位移是描述核磁共振谱中峰值位置的参数，用来表示化学物质中核磁共振信号与参比物质信号之间的相对偏移程度。
化学位移的值通常以δ（delta）表示，并以部分百万（ppm）为单位。
具体说，化学位移的计算公式如下：
δ= (v - v_ref) / v_ref
其中，δ为化学位移，v为待测样品的共振频率，v_ref为参比物质的共振频率。
参比物质通常是一种具有明确化学位移的标准物质，其共振频率在不同实验条件下相对稳定。
化学位移的数值与多种因素相关，包括分子环境、化学键类型、电子密度等。
不同的化学官能团和原子类型通常具有特定范围的化学位移值，这使得化学位移成为NMR谱图解析中的重要信息。
需要注意的是，化学位移的数值对比仅在相同实验条件下具有意义，因此在NMR实验和数据解读中，通常需要参照相同仪器、溶剂和实验条件下的谱图或文献数据进行分析和比
对。
化学位移
二. 共轭效应
在共轭效应中，推电子基和吸电子基的影响各 不相同。 推电子基—— p -π共轭——电子云密度 ——δ 。 吸电子基——π-π共 轭——电子云密度 ——δ 。
三. 磁各向异性效应（magnetic anisotropic effect）
实验表明： CH2＝CH2 CH＝CH CH3－CH3
规定
四甲基硅的
TMS
＝ 0
用TMS作为基准的原因： （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，共振峰在最高场区，与其他有 机化合物中的质子峰不重迭； （3） 化学性质稳定；易溶于有机溶剂；沸点低，易回收。
当用重水作溶剂时，标准物质可选用：
DSS （2，2－二甲基－硅戊烷－5磺酸钠）
分子中处于不同化学环境的氢核的外围电子云 密度不同，使它们产生共振需要不同大小的外磁场 强度来抵消屏蔽效应的影响。 当用同一射频照射样品时，样品分子中处于不 同化学环境的氢核 ，所产生的共振峰将出现在不 同磁场强度的区域。这种共振峰位置的差异称为化 学位移。
一. 化学位移的表示方法
用待测核共振峰所在位置的场强 Bs 和某标准 物质磁性核共振峰所在位置的场强 Br 进行比较，用
3.4. 各类有机化合物的化学位移
一. 烷烃
-CH3: -CH2: -CH: CH3= 0.791.10ppm CH2 = 0.981.54ppm CH = CH3 +(0.5 0.6)ppm H=3.2~4.0ppm H=2.2~3.2ppm
O CH3 N CH3 C C CH3 O C CH3 CH3
对于理想化的、裸露的氢核，
实现核磁共振的条件：
0 = B0 / (2 )
第二节 化学位移
常见结构单元化学位移范围
O ~2.1
H3C C
~3.0
~1.8
H 3C N H3C C C
~3.7 H H3C O
O
H
C OH C O
H CC
~0.9 H3C C
15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 »¯ ѧλ ÒÆ Ä¦ (ppm)
一、化学位移的产生
理想化的、裸露的氢核； 满足共振条件：
0 2B0 h
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 的电子产生与外磁场反向的感应磁场，起到屏蔽作用，使氢核实际 受到的外磁场作用减小。
B=（1- ）B0 ：屏蔽常数。 越大，屏蔽效应越大。
如:在乙醚分子中,CH3CH2—O—CH2CH3由于吸电子原子O的 影响， 使CH2质子的外围电子云密度低于甲基质子的外围电子云密度， 屏蔽常数σ（CH3）>σ（CH2）, 所以δ（CH3）<δ（CH2）
③ 1H核相邻的电负性原子数越多,则δ其值越大.
如: 化合物 δH
CH3Cl 3.05
CH2Cl2 5.33
π电子产生诱导磁场，质子位于其磁力线中，磁3;
-
Be +
B0
因为感应磁力线具有闭合性质双键区内感应磁场Be与外磁场B0 反向，称此区域为屏蔽区 + ；在屏蔽区实际感应强度减小。 反 之，去屏蔽区 - ，实受感应强度增大，共振吸收信号移向低场， δ增大。
CH2=CH2中的四个1H均位于去屏蔽区，所以其化学位移 （δ=5.25）比乙烷的（δ=0.9）大的多。醛质子的δ值在7.8~10.5范 围内，又比乙烯质子大，因为醛质子既受双键的磁各向异性效应
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化学位移计算公式
化学位移是指分析样品中各种成分相对于其中一参照物质的迁移速率，是分析化学中一种常用的指标。
化学位移通常用于描述分析样品中的各种
化学成分在溶液中的相对运动速度，根据该速度可以推算出样品的结构、
组成和性质。
化学位移的计算公式其实是由核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance，简称NMR）技术所决定的。
核磁共振是一种基于原子核在外
加磁场中的磁共振现象而进行分析的技术。
在核磁共振光谱中，由于样品
中的核自旋与外加磁场的相互作用，谱线会出现在不同的位置，这些位置
就是化学位移。
化学位移的计算公式是通过将观察到的化学位移值减去参照物质的化
学位移值得到的，通常使用国际上约定的标准参照物质，如四氢呋喃（Tetramethylsilane，TMS）。
化学位移的计算公式为：
δ=(ν−ν0)/ν0×10^6
其中，δ表示化学位移，ν表示样品中其中一特定核种的共振频率，ν0表示参照物质TMS的共振频率。
化学位移的计算公式中的10^6是为了将结果表示为单位为“ppm”（parts per million）的量纲。
化学位移的单位是ppm，其中1 ppm表
示1百万分之一
以氢元素（^1H）为例子，核磁共振谱中的化学位移单位通常表示为
δH。
δH = (300 - 500)/500 × 10^6 = -400×10^6 ppm
根据结果可知，化学位移为-400×10^6 ppm，表示该样品中的氢元素相对于TMS发生了负偏移，即化学位移在低频端。
化学位移的计算公式还可以应用于其他核种，如碳元素（^13C）亦可使用类似的公式进行计算，其中附带的符号ppm也用于单位转换。
总结起来，化学位移是分析样品中的各种化学成分相对于参照物质的迁移速率。
化学位移的计算公式是通过求解样品中其中一特定核种的共振频率与参照物质的共振频率之差，得到其相对于TMS的偏离程度，并将结果表示为ppm的量纲。
通过化学位移的计算，可以推测出样品的结构、组成和性质。