影响化学位移的因素
仪器分析-影响化学位移的因素-2
主讲教师：胡高飞 7.4 影响化学位移的因素（2）三、氢键对δ的影响Hydrogen Bonding Deshields Protons分子形成氢键后，氢核周围的电子云密度降低，产生去屏蔽效应，化学位移移向低场， δ增大。
分子内氢键：O O O HC H 3•在水杨酸甲酯中，由于强的分子内氢键作用，NMR 吸收信号中 O-H 约为 14 ppm ，处于非常低场。
•注意形成了一个新的六元环分子间氢键：化学位移取决于形成了多少氢键 醇的化学位移可以在0.5 ppm （自由OH ）至约5.0ppm （形成大量氢键）间变化氢键拉长了O-H 化学键并 降低了质子周围的价电子密度 - 去屏蔽效应导致NMR 谱中化学位移移向低场OH R O R H HO R(a)10kg/L ，(b) 5kg/L ，(c) 0.5kg/L ，乙醇溶剂CCl4，T ＝40℃OCO R H H C O O R •羧酸具有强的氢键 – 形成了二聚体 •对于羧酸 O-H 吸收在NMR 谱中化学位移位于10 ~ 12 ppm ，一般处于最低场四、H核交换对δ的影响化合物的质子分为可交换氢和不可交换氢与 N、O、S等原子连接的氢称为可交换氢，又称活泼氢与C、Si、P等原子连接的氢称为不可交换氢CH3COOH a＋H b OH b CH3COOH b＋H a OH bδ观察＝N aδa+N bδbN－摩尔分数δa、δb－分别为H a与H b纯品的化学位移值四、H核交换对δ的影响活泼氢：R－OH δ＝0.5－5.5Ar－OH δ＝4.0－7.7RCOOH δ＝10.0－13.0R－NH2δ＝5.0－8.0Ar－NH2δ＝3.5－6.0R-CO-NH2δ＝5.0－8.5R－SH δ＝1.0－2.0Ar－SH δ＝2.8－3.6五、溶剂对δ的影响采用不同的溶剂，化学位移也会发生变化，强极性溶剂的作用更加明显。
溶质与溶剂间相互作用（如形成氢键）。
2-1HNMR-化学位移
高场
• 积分曲线高度与相应的质子数目成正比—氢的数目
• 谱峰呈现出的多重峰形—耦合作用
4.2.1 1H 的化学位移
1．影响化学位移的因素
2. 各类1H的化学位移
1．影响化学位移的因素
(1)电子效应 • 诱导效应
化学位移随着相邻电负性基团的电负性的增大而增大
X F OCH3 Cl Br NH2 CH3 H Si(CH3)3 Li
交换快速时，NH表现为尖锐单峰，相邻CH上质子不被 NH裂分。大多数脂肪族胺属此种情况。δ= 0.5 ~ 3.0 中等交换速率时，NH部分去耦表现为一个宽峰，但相邻 CH上质子不被NH裂分。如N-甲基对硝基苯胺。
交换缓慢时，NH质子能“看到”以中等速度变化的14N核
的三种自旋，表现为宽峰，相邻CH上质子被NH裂分。吡 咯、吲哚、酰胺、胺甲酸酯属此种情况。 δ= 5.0~8.5 在CDCl3中芳香族胺δ= 3.0~ 5.0
a) 醇中的质子（δ= 1~5.5） 分子间氢键取决于浓度、温度和溶剂效应。非极性
溶剂中浓度降低或升高温度，峰在较高场，醇分子表
现为略微的“聚合”形式。 分子内氢键不受溶剂和浓度影响，升高温度稍微向 高场位移。 交换快时呈单峰，中等交换速率时，多重峰合并成
宽峰，交换慢时，呈现耦合裂分峰。
乙醇中CH2质子裂分的“杆状”图
g) 巯基质子 巯基质子交换缓慢，因而通常不与同一分子或另一
分子中的羟基、羧基或烯醇质子发生快速交换，因
而可以看到各自的吸收峰。 因交换缓慢，常可观察到与邻碳质子的耦合作用（ J~8Hz）。 巯基质子与氘的交换是足够快的，因而可以用重水 交换而使其信号消除。 硫醇SH, δ= 1.2~1.6；硫酚SH，δ= 2.8~3.6；可变
样品化学位移
样品化学位移化学位移是用来描述物质在溶液中的溶解度，并以溶解度曲线表示。
根据溶液中某一组分所产生的变化可绘制相应的溶解度曲线。
溶解度曲线上各点的溶解度都与同温度下该物质的饱和溶液的溶解度相等。
一、什么是化学位移二、影响样品化学位移的因素三、微量杂质和低浓度样品对化学位移的影响四、用硫酸盐标准溶液校正时应注意以下几点，避免不必要的误差1、化学位移可能由于溶解度改变引起，因此校正结果只能表示样品的初始浓度，而不能推算出其现时浓度。
如果采用不恰当的样品处理方法，即使按同一方法校正后，测定结果仍有可能大小不同。
2、化学位移可由样品中的杂质或干扰物质引起，这种情况在使用不同方法处理样品时，最容易发生。
如果一种方法处理后测得的化学位移比另一种方法处理后的化学位移大，说明试样中杂质或干扰物质含量较高。
此外，在分析溶液时也常会遇到杂质干扰，因此除应按照方法规定进行校正外，还应采用合适的方法预先除去杂质或干扰。
3、每一种仪器、每一个操作条件及每一个数据处理步骤均可能导致化学位移的变化。
在取平均值前，可利用图形将一段时间内的数据加以归纳，或者在进行数据分析之前，首先建立一套相对稳定的操作规程，这样可以减少或消除因人为的主观因素而引起的误差。
四、用硫酸盐标准溶液校正时应注意以下几点，避免不必要的误差：（ 1）用已知浓度的硫酸盐标准溶液对样品进行校正，其结果仅供参考，只能作为比较不同批号样品的化学位移时使用。
（ 2）在样品中含有同分异构体的样品时，校正时应用两种不同方法，然后取其平均值。
（ 3）对于强酸弱碱的样品，若样品与标准样品同属于一类型，则无需校正。
（ 4）使用带有电导检测器的仪器，可对滴定的相关系数进行校正。
不同类型质子的化学位移
B0
C16
16
O
C
O (C)
C
C
三、影响化学位移的因素
3. 炔键的磁各向异性效应 炔键的电子环流在键轴方向附近产生反屏蔽区域，化学位移向高 场方向移动。如下图所示：
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三、影响化学位移的因素
三、氢键效应 连接在杂原子（如O、N、S）上的质子容易形成氢键，氢键状态 对形成氢键质子化学位移的影响称为氢键效应。活泼氢形成氢键后， 所受的屏蔽效应变小，化学位移值移向低场。 分子间氢键形成的程度与试样浓度、温度以及溶剂的种类有关。 分子内氢键的特点是不随非极性溶剂的稀释而改变其缔合程度，据此 可与分子间氢键相区别。
CH3X X 的电负性 δ CH3F 4.0 4.26 CH3Cl 3.1 3.05
12
CH3Br 2.8 2.68
CH3I 2.5 2.16
CH4 2.1 0.23
12
三、影响化学位移的因素
一、电性效应
2. 共轭效应 共轭取代基可使与之共轭结构中的价电子分布发生改变，从而引起质 子的化学位移变化。如醛基（-CHO）与苯环间呈吸电子共轭效应， 使苯环上总的电子云密度减少，苯环上各质子δ 值都大于未取代苯上 质子的δ 值。
2
B0 标准 - 样品
共振频率差(Δν ,Hz)与外磁场强度B0成正比。同一样品的同一磁性核
用不同MHz仪器测得的共振频率差不同。如我们假定一个峰在300
MHz仪器上对于频率为1200 Hz9 ，如果换作600 MHz的仪器，我们 指定的峰将会是2400 Hz的位置。
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二、化学位移标准物质和化学位移的表示
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二、化学位移标准物质和化学位移的表示
影响化学位移的因素
1.化学位移:吸收峰所在的相对不同位置.在照射频率确定时，都是H 核，所以吸收峰的位置应该是相同的,而实际不是这样.(1).化学位移的由来——屏蔽效应化学位移是由核外电子的屏蔽效应引起的。
υμβυ0H IhE h =∆=H 核在分子中是被价电子所包围的。
因此，在外加磁场的同时，还有核外电子绕核旋转产生感应磁场H ’。
如果感应磁场与外加磁场方向相反，则H 核的实际感受到的磁场强度为：)1('H 0000σσ-=-=-=H H H H H 实式中：σ为屏蔽常数核外电子对H 核产生的这种作用，称为屏蔽效应(如果产生磁场与外加磁场同向,称之为去屏蔽效应)。
显然，核外电子云密度越大，屏蔽效应越强，要发生共振吸收就势必增加外加磁场强度，共振信号将移向高场区；，共振信号将移向低场区。
H0低场高场屏蔽效应，共振信号移向高场屏蔽效应，共振信号移向低场去(2).化学位移的表示方法化学位移的差别约为百万分之十，精确测量十分困难，现采用相对数值。
以四甲基硅（TMS ）为标准物质，规定：它的化学位移为零，然后，根据其它吸收峰与零点的相对距离来确定它们的化学位移值。
6010⨯-=νννTMS 试样化学位移试样的共振频率标准物质TMS 的共振频率感生磁场H'非常小，只有外加磁场的百万分之几，为方便起见，故×106仪器频率为什么选用TMS (四甲基硅烷)作为标准物质?(1)屏蔽效应强，共振信号在高场区(δ值规定为0)，绝大多数吸收峰均出现在它的左边。
(2)结构对称，是一个单峰。
(3)容易回收(b.p 低)，与样品不反应、不缔合。
SiCH 3CH 3H 3C CH 3分子结构因素(质子的化学环境)外部因素(测试条件)影响化学位移的因素诱导效应共轭效应化学键各向异性效应范德华效应分子内氢键效应溶剂效应分子间氢键效应影响化学位移的因素:(3).影响化学位移(电子云密度)的因素:1.取代基电负性:元素的电负性↑，通过诱导效应，使H核的核外电子云密度↓，屏蔽效应↓，共振信号→低场。
第三章：1H-NMR-2
核相连的原子或基团的电负性大小将影响其电子云密度。
HN＝H0（1-σ）
3 影响化学位移的因素
由于诱导效应，取代基电负性越强，与取代基连接在同一碳原子上氢 核外围电子云密度越低，共振峰移向低场，化学位移增大；
X X的电负性 F 4.0 OCH3 3.5 Cl 3.1 Br 2.8 NH2 3.0 CH3 2.5 H 2.1 SiMe3 1.9 Li 0.98
RCOOHa HOHb
RCOOHb HOHa
obs na a nbb
δ obs: 观察到的化学位移；na和nb为Ha和Hb的摩尔数
3. 影响化学位移的因素
11.6 5.2
δ obs = nδ a a + nδ b b
增加温度或有酸碱存在，均可加快交换反应速度。 一般说来，交换速率-OH>-NH>-SH。- SH通常能 保持自己的化学环境，具有独立的共振信号。
3. 影响化学位移的因素
β α 0.55 -0.77
3. 影响化学位移的因素
b. 芳环的磁各向异性
+
+
苯环上的6个电子产生较强的诱导磁场，质子位 于其磁力线上，与外磁场方向一致，去屏蔽。
δ ： （6.0~9.0）
3. 影响化学位移的因素
9.28 H H H H H H
H H
H H-2.9 H H H H H H
1.80
H C C H
1.73-1.88
H C C R
2.71-3.37
H C C Ar
2.23
H C C CO2H
环丙烷<CH3 <CH2 <CH。
• 但当与氢相连的碳上同时连有强吸电子原子，如氧、 氯、氮等，或者邻位有各向异性基团，如双键、羰 基、苯基等时，它们的化学位移值会大幅度增加， 往往超出此范围。
知识点6-影响化学位移的因素
Aromatic Hydrogens
Aromatic hydrogens resonate between 7 - 8 ppm.
Aldehyde Hydrogens
Aldehyde protons resonate between 9 - 10 ppm. This further downfield shift is due to the additional effect of the electron withdrawing oxygen atom nearby.
氢键效应
无论是分子内还是分子间氢键的形成都使氢受到去 屏蔽作用，羧基形成强的氢键，因此其δ值一般都 超过10ppm。 甲醇的化学位移值与温度的关系： -54C -10C 15C ~ 4.8 ppm ~ 3.8 ppm ~ 2.8 ppm
温度升高，氢键减弱，化学位移值减小。
v
Chemically equivalent protons in ethyl acetate.
2.Integration
The NMR spectrometer can integrate all peaks (determine the area under each peak) to determine the relative numbers of protons responsible for all peaks.
sp Hydrogens
Acetylenic hydrogens resonate between 2 - 3 ppm due to the anisotropy of the carboncarbon triple bond.
Hydrogen Bonding Effects
什么是化学位移影响因素有哪些
什么是化学位移影响因素有哪些化学位移是指在化学反应中，化学物质原子或原子团的位置发生改变的过程。
具体来说，化学位移可以是原子团的重排、添加或移除，也可以是原子之间的键的断裂和形成。
化学位移是化学反应中物质的基本变化方式，对于了解和探索化学反应的本质至关重要。
影响化学位移的因素很多，下面将介绍几个主要的因素：1.反应物属性：反应物的性质和结构对于化学位移有重要影响。
不同的官能团具有不同的反应性，因此在反应中它们可能会发生不同的化学位移。
此外，反应物的电荷分布、键的强度和类型、空间构型等因素也会对化学位移产生影响。
2.电子密度：电子密度是决定化学位移的一个重要因素。
较高的电子密度通常会导致较大的化学位移，因为高电子密度使得反应物原子更容易被引入反应中心。
也就是说，化学位移的方向通常是由高电子密度流向低电子密度。
3.酸碱性：酸碱性是化学位移的一个重要因素。
酸性条件下，质子可以从酸中转移到碱中，导致化学位移的发生。
碱性条件下，质子可以从碱中转移到酸中。
这种酸碱性的转移通常伴随着化学位移。
4.温度和压力：温度和压力对化学位移有重要影响。
高温通常会加快化学反应速率，提供更多的能量来克服化学位移的能垒。
压力则可以调节物质的密度和分子之间的距离，从而影响化学位移的发生。
5.催化剂：催化剂是化学反应中的一种物质，可以加速反应速率并改变反应路径。
催化剂通过提供活化能、改变反应物的亲核性或电子密度等方式影响化学位移的发生。
6.溶剂：溶剂对于化学位移的发生也起着重要的影响。
溶剂可以参与到反应中，与反应物形成溶质，然后参与到其他化学位移过程中。
此外，溶剂的极性、酸碱性等性质也会对化学位移产生影响。
总之，化学位移是化学反应中发生的物质变化过程，受到多个因素的影响。
理解这些因素对于预测和控制化学反应的结果具有重要意义，也为合成新的化学物质提供了理论和实验依据。
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影响化学位移的因素
1.温度：温度是一个重要的因素，它影响了反应速率和化学位移。
温
度的升高可以增加反应速率，并促使化学位移发生。
2.压力：压力也可以影响化学反应的速率和化学位移。
增加压力可以
促使反应向高位移的方向进行，而减少压力则使反应朝低位移的方向进行。
3.浓度：反应物的浓度可能会影响反应速率和化学位移。
增加反应物
的浓度可以加快反应速率，并可能导致更高的化学位移。
4.催化剂：催化剂是一种可以增加反应速率而不参与反应的物质。
催
化剂可以通过改变反应的路径或减少反应物之间的能量差异来影响化学位移。
5.光照：光照可以引起许多化学反应，并且可以改变化学位移。
一些
反应在光照下会更快或更慢发生，并且可能会导致不同的化学位移。
6.物理性质：物理性质，例如溶剂的性质、溶液的颜色、密度等的改变，可以影响化学反应和化学位移。
7.原子结构：原子结构可以通过原子间的连接和键长来确定反应的进
行和化学位移的方向。
8.核外电子：化学位移可以受到核外电子的影响。
核外电子的数量和
运动方式可能会改变反应速率和化学位移。
此外，还有其他一些因素可以影响化学位移，例如反应物的尺寸、表
面积、电场和磁场等。
化学位移是一个复杂的过程，需要综合考虑多种因
素来理解。
无论哪个因素，都可以对化学位移产生重要的影响，并决定反
应的进行和观察到的化学变化。