核磁共振谱s
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核磁共振原理及图谱分析技巧
32S16
• I≠0 : P≠0 ，具有自旋现象。
I＝1/2，核电荷在核表面均匀分布。 核磁共振谱线窄，有利于核磁共振检测。
I=1/2: 1H1 13C6 15N7 19F9 31P15
2、自旋核在磁场中的取向和能级
• 无外磁场（B0）时，磁矩 µ的取向是任意的。
• 在B0中，I ≠ 0的自旋核，磁矩µ的取向不是任意的，
H
OH
C=O
H
7.27
H
6.73
H
7.81
5.25
H
H
C=C
H
H
4.03
H
OCH3
C=C
H
H
6.27 CH3
H
C=O
C=C
H
H
7.78
6.70
8.58
Ha
OCH3
Ha1 O
Hb
COCH3
OCH3
Hb Ha2
8.08
A
B
C
7.94
4.3 化学键的各向异性效应
各向异性效应：氢核与某功能基因空间位置不同， 受到屏蔽作用不同，导致其化学位移不同。 原因：在外磁场的作用下，由电子构成的化学键 会产生一个各向异性的附加磁场,使得某些位置的 核受到屏蔽,而另一些位置上的核则为去屏蔽。
4.1 诱导效应： Y－H中Y的电负性越大，1H周围电子云密度越低， 屏蔽效应越小，越靠近低场出峰，δ值越大。
化合物 CH3F CH3OH CH3Cl CH3Br CH3I CH4 TMS
电负性 4.0
3.5
3.0
2.8
2.5
2.1
1.8
δ
4.26
3.14
3.05
核磁共振谱学
1991年，Wü thrich开创了生物大分子NMR领域，维特里希因“发明了 利用核磁共振技术测定溶液中生物大分子三维结构的方法”并获得 2002年的诺贝尔化学奖。
一. 核磁共振基本原理
1.1 核磁共振三要素
1. 磁性核
核磁共振的研究对象：磁性核。
磁性核：具有磁矩的原子核。
磁矩是由于核的自旋运动产生的。
在一定温度下，原子核处在高、低能级的数目达到热力学 平衡，原子核在两种能级上的分布应满足Boltzmann分布：
n 1
2 2
n 1
n
1 +2
e
E
kT
：低能态的核数
n
1 -2
：高能态的核数
k ： Boltzmann 常数
T ： 热力学温度
当H0 = 1.409 T（相当于60MHz的射频） 温
γhB0/2π。用一个频率为ν的射频 场（电磁波）照射磁场中的
自旋核时，如果电磁波的能量hν与该能级差相等，即 E=hν=ΔE=γ hB0/2π ν= γ · B0/2π
低自旋能态的核即可吸收电磁波的能量而跃迁到高自旋能态，
同时自旋取向发生改变，即发生核磁共振。
共振条件： = B0 / 2
1.2 屏蔽原理和化学位移
1.2.1 屏蔽原理
在外磁场B0作用下，核外电子云产生一个感生磁场，方向与
Bo相反，强度与 Bo成正比。它使原子核实际感受到的外磁场 强度减小，称为电子屏蔽效应。感生磁场的大小用s .B0表示， s称为屏蔽常数。
s的大小与核外电子云的密度有关。核外电子云密度越大， s就越大，s .B0也就越大。在B0中产生的与B0相对抗的感生磁场
• 去屏蔽作用使得质子共振需要的磁场强度变小，吸收峰移 向左侧（低场）。
核磁共振谱分析法教学设计
核磁共振谱分析法教学设计（实用版）编制人：__________________审核人：__________________审批人：__________________编制单位：__________________编制时间：____年____月____日序言下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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核磁共振波谱分析-14
功能：参与消除肾及膀胱功能的损耗。
2-amino-3-phenyl-propanoic acid
HSQC of Phenylalanine
甲硫氨酸(Methionine, Met, M)
功能：参与组成血红蛋白、组织与血清，有 促进脾脏、胰脏及淋巴的功能。
2-amino-4-methylsulfanyl-butanoic acid
3-甲基组氨酸(3-Methylhistidine)
HSQC of 3-Methylhistidine
丙酮酸(Pyruvate)
HSQC of Pyruvate
乳酸(Lactate)
COSY of Lactate
HSQC of Lactate
柠檬酸(Citrate)
HSQC of Citrate
甲胺(Methylamine)
HSQC of Methylamine
二甲胺(DMA, Dimethylamine)
HSQC of DMA
二甲基甘氨酸(DMG, Dimethylglycine)
HSQC of DMG
三甲胺(TMA, Trimethylamine)
COSY of TMA
葡萄糖(Glucose)
HSQC of Glucose
胆碱(Choline)
HSQC of Choline
磷酸胆碱(Phosphorycholine)
HSQC of Phosphorycholine
甘油磷酸胆碱(Glycerophosphorycholine)
HSQC of Glycerophosphorycholine
TOCSY of Tyrosine
HSQC of Tyrosine
丝氨酸(Serine, Ser, S)
2-amino-3-phenyl-propanoic acid
HSQC of Phenylalanine
甲硫氨酸(Methionine, Met, M)
功能：参与组成血红蛋白、组织与血清，有 促进脾脏、胰脏及淋巴的功能。
2-amino-4-methylsulfanyl-butanoic acid
3-甲基组氨酸(3-Methylhistidine)
HSQC of 3-Methylhistidine
丙酮酸(Pyruvate)
HSQC of Pyruvate
乳酸(Lactate)
COSY of Lactate
HSQC of Lactate
柠檬酸(Citrate)
HSQC of Citrate
甲胺(Methylamine)
HSQC of Methylamine
二甲胺(DMA, Dimethylamine)
HSQC of DMA
二甲基甘氨酸(DMG, Dimethylglycine)
HSQC of DMG
三甲胺(TMA, Trimethylamine)
COSY of TMA
葡萄糖(Glucose)
HSQC of Glucose
胆碱(Choline)
HSQC of Choline
磷酸胆碱(Phosphorycholine)
HSQC of Phosphorycholine
甘油磷酸胆碱(Glycerophosphorycholine)
HSQC of Glycerophosphorycholine
TOCSY of Tyrosine
HSQC of Tyrosine
丝氨酸(Serine, Ser, S)
13C核磁共振波谱及谱图解析示例
3 2011-12-5
溶剂的化学位移
• CDCl3： 77.0 (t);
• CD3COCD3: 30.0(7)、206.8(s);
• CD3OD: 49.3(7);
• C6D6:
128.7(t);
• CD3SOCD3: 39.7(7);
4 2011-12-5
化学位移规律：烷烃
碳数n >4 端甲基 δC=13-14
δC>δCH> δCH2 >δCH3
邻碳上取代基增多δC 越大
取代烷烃: H 3C C H2 C H2 13.9 22.8 34.7
C H2 C H3
5 2011-12-5
化学位移规律：烯烃
δC=100-150（成对出现）
CC
端碳δ=CH2 ≈ 110；邻碳上取代基增多δC越大：
2 5 .4
CH 3
CH 3
H 3C 3 0 .4
2 9 .9 H 3C
C
CH 2
CH
5 2 .2
3
CH 3 5 3 . 5
C
CH 2
C
CH 2
1 4 3 .7 1 1 4 .4
2 4 .7 CH 3
CH CH 3
CH 3
H2C
C H
O
CH3
84.2 153.2
H2C
C H
O
CH3
6 2011-12-5
化学位移规律：炔烃
2013113核磁共振波谱核磁共振波谱核磁共振波谱分析法分析法分析法一generalization二化学位移chemicalshift三偶合与弛豫couplingandrelaxation四13cnmrspectrograph概述13cnmr谱图第五节第五节第五节核磁共振谱简介核磁共振谱简介131313ccc核磁共振谱简介nuclearmagneticresonancespectroscopy
溶剂的化学位移
• CDCl3： 77.0 (t);
• CD3COCD3: 30.0(7)、206.8(s);
• CD3OD: 49.3(7);
• C6D6:
128.7(t);
• CD3SOCD3: 39.7(7);
4 2011-12-5
化学位移规律：烷烃
碳数n >4 端甲基 δC=13-14
δC>δCH> δCH2 >δCH3
邻碳上取代基增多δC 越大
取代烷烃: H 3C C H2 C H2 13.9 22.8 34.7
C H2 C H3
5 2011-12-5
化学位移规律：烯烃
δC=100-150（成对出现）
CC
端碳δ=CH2 ≈ 110；邻碳上取代基增多δC越大：
2 5 .4
CH 3
CH 3
H 3C 3 0 .4
2 9 .9 H 3C
C
CH 2
CH
5 2 .2
3
CH 3 5 3 . 5
C
CH 2
C
CH 2
1 4 3 .7 1 1 4 .4
2 4 .7 CH 3
CH CH 3
CH 3
H2C
C H
O
CH3
84.2 153.2
H2C
C H
O
CH3
6 2011-12-5
化学位移规律：炔烃
2013113核磁共振波谱核磁共振波谱核磁共振波谱分析法分析法分析法一generalization二化学位移chemicalshift三偶合与弛豫couplingandrelaxation四13cnmrspectrograph概述13cnmr谱图第五节第五节第五节核磁共振谱简介核磁共振谱简介131313ccc核磁共振谱简介nuclearmagneticresonancespectroscopy
核磁共振波谱分析
任何原子核都被电子云所包围,当1H核自旋时,核周围的 电子云也随之转动，在外磁场作用下，会感应产生一 个与外加磁场方向相反的次级磁场，实际上会使外磁 场减弱，这种对抗外磁场的作用称为屏蔽效应. 如图所示。1H核由于在化合 物中所处的化学环境不同， 核外电子云的密度也不同， 受到的屏蔽作用的大小亦不 同，所以在同一磁场强度B0 下，不同 1H核的共振吸收峰 频率不同。
凡是自旋量子数I≠0 的原子核都有核磁共振现象，其中 以I=1/2核的核磁共振研究较多。 自旋角动量（PN），自旋量子数I=1/2，3/2……
磁矩（μN*），核磁矩单位（βN），核磁子；
N g N I (I 1) N
自旋量子数I=0的核，其自旋角动量P=0，磁矩μN*=0，没 有自旋，也没有磁矩，核不会产生核磁共振现象；自旋量子 数I≠0 的原子核有自旋角动量P ≠ 0，磁矩μN* ≠ 0，有自旋， 有磁矩的核一定会产生核磁共振现象；
5.25 H H C=C H H
4.03 H C=C H
OCH3 H
CH3 6.27 H C=O C=C H H
2) 磁各向异性效应
在含有键的分子 中， 由于 电子层不 呈球形分布，其电子环 流产生和磁场是各向异 性磁场，对外磁场产生 不同磁各向异性效应的 影响。因此，键电子 平面的方向对化学位移 有很大影响。
N 磁旋比（γN） PN 磁旋比。是原子核的一种基本属性，不同核有其特征的值。 核的磁旋比（γN）越大，核的磁性越强，共振越已被检测。
N
2）磁性核在外磁场中的行为
当一个原子核的核磁矩处于磁场BO中，由于核自身的旋 转，而外磁场又力求它取向于磁场方向，在这两种力的作用 下，核会在自旋的同时绕外磁场的方向进行回旋，这种运动 称为Larmor进动。
仪器分析 第十三章 核磁共振波谱分析PPT课件
原子实际上受到的磁场强度B
B= B0-B’=B0-σB0=B0(1-σ)
σ为屏蔽常数， σB0为感应产生的次级磁场强度。
B为氢核真正受到的有效外磁场强度。 核外电子云产生感应磁场，抵消一部分
磁场，产生共振向高磁场方向移动。
2μB
B
h
2
2μB（ 0 1σ）
h
hν B0 2μ(1σ)
B（0 1σ） 2
实际上各种化合物中的氢核的化学环境或结 合情况不同，所产生的共振吸收峰频率不同。
任何原子核都被电子云所包围，当1H核自旋时 ，核周围的电子云也随之转动，在外磁场作用下，会 感应产生一个与外加磁场方向相反的次级磁场，实际 上会使外磁场减弱，这种对抗外磁场的作用称为屏蔽 效应.
1H核由于在化合物中所 处的化学环境不同，核外电 子云的密度也不同，受到的 屏蔽作用的大小亦不同，所 以在同一磁场强度B0 下， 化学环境不同 1H核的共振 吸收峰频率不同。
(3)Ｉ＝1/2的原子核 1H，13C，19F，31P
核电荷均匀分布的球体，并象陀螺一样自旋，有磁矩产 生，是核磁共振研究的主要对象，H、C也是有机化合物的主 要组成元素。
I=1/2的核自旋能级裂分与B0的关系
• 1H核在磁场 中，由低能级E1向高能级E2跃迁， 所需能量为
△E=E2－E1= B0 －(－B0) = 2 B0
四甲基硅烷 [(CH3)4Si] TMS
TMS
CH3OCH3
TMS
低场
高场 0
化学位移
TMS的优点
1）单峰：TMS分子中有12个氢核，所有质子等同 ，只有一个吸收峰。
2）TMS的屏蔽系数几乎比所有其他物质的都大(电 子云密度大)，处在高场位置，对大多数有机化合 物氢核吸收峰不产生干扰。规定TMS氢核的 =0， 则其他化合物H核的共振频率都在左侧。
核磁共振谱和质谱简介
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3:1
八. 1HNM应用
例：一化合物分子式C9H12O，根据其1HNM谱( 下图)，试推测该化合物结构。
a C9H12O
a: 7.2( 5 H , s ) b: 4.3( 2 H , s ) c: 3.4( 2 H , q ) d: 1.2( 3 H , t )
=( V样品-V标准) 106 / V标准 =ΔV 106 / V标准 标准物质: 四甲基硅烷 (CH3)4 Si， TMS =0 （单峰 ）
CHCl3： = 437HZ 106 / 60MHZ=7.28 ppm
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CHCl3
低场
向左
（ 增大）
向右 磁场强度
（ 减小）
Cl
C Ha
Hb
Cl C Cl
Hc
Ha与Hb 磁等价 Ha与Hc 磁不等价
此时您正浏览在第27页，共61页。
3）磁不等价
与手性碳原子连接的-CH2-上的两个质子是磁不等价的。
Ha -OOC
Hb COO-
H2N Hc
CH3 双键同碳上质子磁不等价。 Br
C
C Ha Hb
此时您正浏览在第28页，共61页。
Ho=2vo/γ
m=-1/2 E= +μH0
(I)
(II)
ΔE =2μHo
ΔE=2hvoI (Ⅲ)
m=-1/2 (高能态) I=1/2 ΔE = hvo (Ⅳ)
V射= Vo=ΔE = hvo (Ⅴ)
E
E1 E2
V射= Vo=γHo/2 (Ⅵ)
H1 H2 此时您正浏览在第8页，共61页。
m=+1/2 (低能态)
3:1
八. 1HNM应用
例：一化合物分子式C9H12O，根据其1HNM谱( 下图)，试推测该化合物结构。
a C9H12O
a: 7.2( 5 H , s ) b: 4.3( 2 H , s ) c: 3.4( 2 H , q ) d: 1.2( 3 H , t )
=( V样品-V标准) 106 / V标准 =ΔV 106 / V标准 标准物质: 四甲基硅烷 (CH3)4 Si， TMS =0 （单峰 ）
CHCl3： = 437HZ 106 / 60MHZ=7.28 ppm
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CHCl3
低场
向左
（ 增大）
向右 磁场强度
（ 减小）
Cl
C Ha
Hb
Cl C Cl
Hc
Ha与Hb 磁等价 Ha与Hc 磁不等价
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3）磁不等价
与手性碳原子连接的-CH2-上的两个质子是磁不等价的。
Ha -OOC
Hb COO-
H2N Hc
CH3 双键同碳上质子磁不等价。 Br
C
C Ha Hb
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Ho=2vo/γ
m=-1/2 E= +μH0
(I)
(II)
ΔE =2μHo
ΔE=2hvoI (Ⅲ)
m=-1/2 (高能态) I=1/2 ΔE = hvo (Ⅳ)
V射= Vo=ΔE = hvo (Ⅴ)
E
E1 E2
V射= Vo=γHo/2 (Ⅵ)
H1 H2 此时您正浏览在第8页，共61页。
m=+1/2 (低能态)
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特点： 1、 可直接提供样品中某一特定原子（C、 H）的各种化学或物理状态，并得出各自的 定量数据。
2 、 不必一定事先分离提纯，只要待测化 合物的特征吸收峰与共存杂质的不互相重 叠即可。
3、 摄制核磁共振谱不破坏样品。
一、核磁共振基本原理
核磁共振：原子核在外加磁场的作用下，吸收 电磁波的能量后，从一个自旋能级跃迁到另一 个能级后而产生的波谱。
电负性 F＞Cl ＞ Br ＞ I
(CH3)4Si
δ(ppm)
0
CH3I 2.16
以四甲基硅 (CH3)4Si （TMS）作为标准物，将其在 NMR谱图上的位置定为零，某一氢核吸收峰位置与 TMS 信号之间的差称为化学位移。
δ=
(H标准－H样品) H标准
×106
（扫场法） δ值为ppm数量级
如果是扫频法，则化学位移表示为：
δ＝
υ样品－ υTMS υ０
×106 (ppm)
υ样品—样品质子共振频率 υTMS—TMS质子共振频率 υ０—仪器的照射频率
场方向相反的感应磁场（H’），使磁核实受磁场有
所降低，核外电子的这种作用称屏蔽效应。
实际感受的磁场 H=Ho－H’ 而H’ = Hoσ （σ为屏蔽常数，百万分之几）
H=Ho（1 － σ）
处于不同化学环境的磁核受到不同的屏蔽作用，共
振频率会有差别：
υ＝
γ 2π
H。(1-σ)
（2）化学位移的定义：由于电子的屏蔽或去屏蔽引
应用范围：食品、聚合 物、石化 、医药、生物 等行业 在石化行业中的应用： 1. 石油蒸馏物以及煤的 总氢含量测定； 2. 石蜡中的油含量测 定； 3. 油品粘度的测定。
产生磁场
产生固定频率的 电磁辐射波；
将共振信号绘制 成标准谱图
检测和放大共振信号
（二）信号的位置
化学位移
1. 化学位移（δ） （1）屏蔽效应：核处于核外电子的包围之中，在 外磁场的 作用下，核外电子的运动产生一个与外磁
信号的裂分
化学位移
信号的种类：3
2、影响化学位移的因素 化学位移是由于核外电子产生的感应磁场引起的
（屏蔽或去屏蔽效应），使核外电子密度改变的因 素都能影响化学位移。
(1) 诱导效应和共轭效应 吸电子诱导和吸电子共轭效应，使氢核周围
的电子云密度降低，氢核所受屏蔽减弱，共振信 号移向低场， δ增加。
例1:
起核磁共振的吸收位置的移动（相对于孤立质子或
裸核），称做化学位移，以δ表示。
对于质子NMR来说，化学位移的范围仅为外磁场的百 万分之十左右，但这百万分之十的差异，确是核磁共 振用于结构分析的基础。
为了能显示化学位移，需要在小范围内变动磁场或电磁 波的频率。有两种办法，一是扫频法；二是扫场法。
（3 ）化学位移的表示：
振的频率为：
υ＝ 26750×14092/2π＝60 ×106HZ = 60MHZ
使H0与υ匹配的两种方法： 1. 固定H0，逐渐改变υ—扫频；
∨ 2. 固定υ，逐渐改变H0—扫场。
发生核磁共振时，会在 特定的υ或H０下出现信 号，如图：
3、 核磁共振仪简介 样品的准备:
溶液或液态的样品，加入内标物(TMS)。一般为 0.4ml，浓度为0.1~0.5M。为了避免干扰，常用不 含氢的溶剂如CCl4、CS2、CCl3F、CF3COCF3等； 也可以用氘代有机溶剂如CDCl3、CD3OD、 CD3COCD3等。氘代溶剂昂贵一些，其谱图中常出 现残存的氢峰
（二）信号的位置
化学位移，与H种类有关
（三）信号的积分（强度）
H核的数目
（四）信号的裂分
相邻H核之间的自旋偶合作 用－－相邻氢原子的数量
化学等价质子：化学环境相同的质子。 化学位移相同。
abcd CH3-CH2-CH2-OH
CH3
a
பைடு நூலகம்
b
H3C C CH2Cl
四种质子，四组峰
CH3
两种质子，两组峰
信号的积分
1、 原子核及核的自旋
原子 原子核 电子
质子 带正电荷 中子 不带电荷
常用：原子量 X表示各种原子， 如 （ 1H、12C） 有些原子核有自旋现象（绕自身的轴旋转），常 用自旋量子数 I 表征。
磁核：某些I≠0的核的自旋可产 生一个小磁场，形成磁矩，这 种核有磁性，称为磁核。
哪些核有磁性呢？
质量数
2、 核磁共振现象
无外磁场
有外磁场
磁核放入磁场强度为Ho的外磁场中，小磁矩将出现两 种取向：
β自旋态 与外磁场反平行或大体
反平行， 处于高能级
Ho
△E
α自旋态 与外磁场平行或大体平 行；处于低能级
ΔE是量子化的，
且与外加磁场H。成正比
E
E
△E
=
γ
h H。 2π
0
H0
两种自旋态的能量差
与外磁场强度关系
偶数 奇数
1，2， 自旋椭圆
3…
体
有
2H，10B，14N
其中 I＝1/2的核可当作球体，核磁共振信号简单 I>1的核为椭球体，核磁信号复杂。
1H占氢同位素的99.985%，共振信号强，应用最广泛。 氢核磁共振又称质子核磁共振，简写为1H－NMR 或 PMR
13C的核磁共振，简写为13C－NMR或13CMR 。 13C的含量仅占碳同位素的1.069%，共振信号太弱，因 此对13C－NMR的研究比1H－NMR 难。计算机对信号 处理上万次后，叠加得到强信号。
原子序 数
自旋量子 数（I）
自旋形状
核磁共 振讯号
原子核
偶数 偶数
0
非自旋球 体
无
12C，16O，32S，28Si
奇数
偶数或 奇数
1/2，
自旋球体
有
1H，13C，15N，19F， 29Si，31P
奇数
偶数或 奇数
3/2， 5/2…
自旋椭圆 体
有
11B，17O，33S，35Cl，
37Cl，81Br， 79Br，127I
在谱图上，规定δ值由右至左递增。 当固定υ，改变H0—扫场。谱图的左方为低场，右方 为高场。
选TMS作标准物，因Ｈ都等同，只有一个峰。且电 负性Si＜C， Si具有供电性，甲基的质子周围电子云 密度大， 信号峰在高场。
二、从1H－NMR谱图中得到的信息
从谱图中得到如下信息: （一）信号的种类
H核的种类
h－普朗克常数
γ－核的磁旋比。 Ｈ核: γ ＝26750 弧度/秒·高斯
若以电磁波照射，供给自旋核能量△E’ ，使：
△E’= △E 即：
hv rhH 0
2
磁核发生能级跃迁，低能态的核吸收能量跃迁至高
能态，产生核磁共振现象。
即：发生核磁共振的条件为： v rH 0
2
例：当质子感受到的磁场为14092Ｇ时，发生核磁共
2 、 不必一定事先分离提纯，只要待测化 合物的特征吸收峰与共存杂质的不互相重 叠即可。
3、 摄制核磁共振谱不破坏样品。
一、核磁共振基本原理
核磁共振：原子核在外加磁场的作用下，吸收 电磁波的能量后，从一个自旋能级跃迁到另一 个能级后而产生的波谱。
电负性 F＞Cl ＞ Br ＞ I
(CH3)4Si
δ(ppm)
0
CH3I 2.16
以四甲基硅 (CH3)4Si （TMS）作为标准物，将其在 NMR谱图上的位置定为零，某一氢核吸收峰位置与 TMS 信号之间的差称为化学位移。
δ=
(H标准－H样品) H标准
×106
（扫场法） δ值为ppm数量级
如果是扫频法，则化学位移表示为：
δ＝
υ样品－ υTMS υ０
×106 (ppm)
υ样品—样品质子共振频率 υTMS—TMS质子共振频率 υ０—仪器的照射频率
场方向相反的感应磁场（H’），使磁核实受磁场有
所降低，核外电子的这种作用称屏蔽效应。
实际感受的磁场 H=Ho－H’ 而H’ = Hoσ （σ为屏蔽常数，百万分之几）
H=Ho（1 － σ）
处于不同化学环境的磁核受到不同的屏蔽作用，共
振频率会有差别：
υ＝
γ 2π
H。(1-σ)
（2）化学位移的定义：由于电子的屏蔽或去屏蔽引
应用范围：食品、聚合 物、石化 、医药、生物 等行业 在石化行业中的应用： 1. 石油蒸馏物以及煤的 总氢含量测定； 2. 石蜡中的油含量测 定； 3. 油品粘度的测定。
产生磁场
产生固定频率的 电磁辐射波；
将共振信号绘制 成标准谱图
检测和放大共振信号
（二）信号的位置
化学位移
1. 化学位移（δ） （1）屏蔽效应：核处于核外电子的包围之中，在 外磁场的 作用下，核外电子的运动产生一个与外磁
信号的裂分
化学位移
信号的种类：3
2、影响化学位移的因素 化学位移是由于核外电子产生的感应磁场引起的
（屏蔽或去屏蔽效应），使核外电子密度改变的因 素都能影响化学位移。
(1) 诱导效应和共轭效应 吸电子诱导和吸电子共轭效应，使氢核周围
的电子云密度降低，氢核所受屏蔽减弱，共振信 号移向低场， δ增加。
例1:
起核磁共振的吸收位置的移动（相对于孤立质子或
裸核），称做化学位移，以δ表示。
对于质子NMR来说，化学位移的范围仅为外磁场的百 万分之十左右，但这百万分之十的差异，确是核磁共 振用于结构分析的基础。
为了能显示化学位移，需要在小范围内变动磁场或电磁 波的频率。有两种办法，一是扫频法；二是扫场法。
（3 ）化学位移的表示：
振的频率为：
υ＝ 26750×14092/2π＝60 ×106HZ = 60MHZ
使H0与υ匹配的两种方法： 1. 固定H0，逐渐改变υ—扫频；
∨ 2. 固定υ，逐渐改变H0—扫场。
发生核磁共振时，会在 特定的υ或H０下出现信 号，如图：
3、 核磁共振仪简介 样品的准备:
溶液或液态的样品，加入内标物(TMS)。一般为 0.4ml，浓度为0.1~0.5M。为了避免干扰，常用不 含氢的溶剂如CCl4、CS2、CCl3F、CF3COCF3等； 也可以用氘代有机溶剂如CDCl3、CD3OD、 CD3COCD3等。氘代溶剂昂贵一些，其谱图中常出 现残存的氢峰
（二）信号的位置
化学位移，与H种类有关
（三）信号的积分（强度）
H核的数目
（四）信号的裂分
相邻H核之间的自旋偶合作 用－－相邻氢原子的数量
化学等价质子：化学环境相同的质子。 化学位移相同。
abcd CH3-CH2-CH2-OH
CH3
a
பைடு நூலகம்
b
H3C C CH2Cl
四种质子，四组峰
CH3
两种质子，两组峰
信号的积分
1、 原子核及核的自旋
原子 原子核 电子
质子 带正电荷 中子 不带电荷
常用：原子量 X表示各种原子， 如 （ 1H、12C） 有些原子核有自旋现象（绕自身的轴旋转），常 用自旋量子数 I 表征。
磁核：某些I≠0的核的自旋可产 生一个小磁场，形成磁矩，这 种核有磁性，称为磁核。
哪些核有磁性呢？
质量数
2、 核磁共振现象
无外磁场
有外磁场
磁核放入磁场强度为Ho的外磁场中，小磁矩将出现两 种取向：
β自旋态 与外磁场反平行或大体
反平行， 处于高能级
Ho
△E
α自旋态 与外磁场平行或大体平 行；处于低能级
ΔE是量子化的，
且与外加磁场H。成正比
E
E
△E
=
γ
h H。 2π
0
H0
两种自旋态的能量差
与外磁场强度关系
偶数 奇数
1，2， 自旋椭圆
3…
体
有
2H，10B，14N
其中 I＝1/2的核可当作球体，核磁共振信号简单 I>1的核为椭球体，核磁信号复杂。
1H占氢同位素的99.985%，共振信号强，应用最广泛。 氢核磁共振又称质子核磁共振，简写为1H－NMR 或 PMR
13C的核磁共振，简写为13C－NMR或13CMR 。 13C的含量仅占碳同位素的1.069%，共振信号太弱，因 此对13C－NMR的研究比1H－NMR 难。计算机对信号 处理上万次后，叠加得到强信号。
原子序 数
自旋量子 数（I）
自旋形状
核磁共 振讯号
原子核
偶数 偶数
0
非自旋球 体
无
12C，16O，32S，28Si
奇数
偶数或 奇数
1/2，
自旋球体
有
1H，13C，15N，19F， 29Si，31P
奇数
偶数或 奇数
3/2， 5/2…
自旋椭圆 体
有
11B，17O，33S，35Cl，
37Cl，81Br， 79Br，127I
在谱图上，规定δ值由右至左递增。 当固定υ，改变H0—扫场。谱图的左方为低场，右方 为高场。
选TMS作标准物，因Ｈ都等同，只有一个峰。且电 负性Si＜C， Si具有供电性，甲基的质子周围电子云 密度大， 信号峰在高场。
二、从1H－NMR谱图中得到的信息
从谱图中得到如下信息: （一）信号的种类
H核的种类
h－普朗克常数
γ－核的磁旋比。 Ｈ核: γ ＝26750 弧度/秒·高斯
若以电磁波照射，供给自旋核能量△E’ ，使：
△E’= △E 即：
hv rhH 0
2
磁核发生能级跃迁，低能态的核吸收能量跃迁至高
能态，产生核磁共振现象。
即：发生核磁共振的条件为： v rH 0
2
例：当质子感受到的磁场为14092Ｇ时，发生核磁共