仪器分析[第十五章核磁共振波谱分析法]山东大学期末考试知识点复习
仪器分析第十五章核磁共振波谱法PPT课件
正确结构： H3CO
O CH
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练习：
C7H16O3，推断其结构
δ 3.38
δ 5.30 6 1
9 δ 1.37
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解：
C7H16O3， U=（2＋2×7－16）/2=0
a. δ3.38和δ 1.37 四重峰和三重峰 —CH2CH3相互偶合峰
b. δ 3.38含有—O—CH2结构 结构中有三个氧原子，可能具有(—O—CH2)3
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甲基氢、亚甲基氢与次甲基氢δ值计算
c
O
CH3
CH3－ CH2 －C －O －CH －CH2 －CH3
be
f da
CH3：
δa =0.87+0=0.87
(0.90)
δb =0.87+0.18（β-COR）=1.05 (1.16)
δc =0.87+0.38（β-OCOR）=1.25 (1.21)
n+1规律只适用于I=1/2，且△ν/J >10 的初级谱。 对于其它I≠1/2，该规律可改为2nI+1。
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n+1规律示例
2-溴丙烷的NMR谱
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偶合常数－偶合类型
偕偶（genminal coupling）：
同碳偶合，常用2J表示。烷烃2J大，但在谱 图上常见不到峰分裂。烯烃2J小，但能见 到分裂。
多少碳原子；它们各属于哪些基团；伯、 仲、叔、季碳原子各有多少等。
弛豫时间T1较长，能准确测定，推测结构 可以直接观测不带氢的各碳官能团的信息，
如羰基、氰基等。 灵敏度低，信号需累加，速度慢。 峰面积与碳数不成正比。
核磁共振波谱法详细解析
递给邻近低能态同类磁性核的过程
.
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*2. 共振吸收条件
1)h0 Eh2 H 0h ν0＝ν
➢ 即照射的无线电波的频率必须等于核进动频率， 才能发生核自旋能级跃迁。
➢ 实现核磁共振就是改变照射频率或磁场强度。
例：氢(1H)核：H0=1.4092T, ν=60MHz，吸收
ν0=60MHz无线电波，核磁矩由顺磁场 (m=1/2)跃
TMS 60MHz
10 9.0
（低场）
8.0 7.0
6.0 5.0
ν0 固定
4.0 3.0 2.0
1.0 0ppm (δ)
（高场）
✓ 左端为低场高频，右端为高场低频
.
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二、化学位移
1. 定义：由于屏蔽效应的存在，不同化学环境 H
核共振频率不同
2. 表示方法
样 标 16 0 16,0＝ H 样 H 标 160
（二）原子核的共振吸收
1. 进动
z
Larmor 方程：
2
H0
θ
0 陀螺的进动
➢ ①外加磁场H0↑, ↑
➢ ② ↑, ↑
.
原子核
原子核的进动
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共振吸收与弛豫
.
18
②m=1, 跃迁只能发生在两个相邻能级间
I1核 I 1核 mI mI12m12（低能12核 12,12 核 m,m=+m=-1对0m与m于212I1,之m（高能1的对 m间核发12、生12m，于 112,不20,12能I1,跃发,迁生1m与只在-11能之的 在1间与0 核12 、m1,0,1,跃迁只能在 1 对对于于 态I ）I11的 1的 态0核 与 ）核、m、 1之 m1间,10,,0发 ,1,生 1跃 ,跃， 迁迁不 只只能 能能发 在 1与 在 1与 生 10与0在-1之 0与 0与1之 1之间间发发生生，，不不能能发发生 1与 生 1与 在-在 1-之1之间间
波谱解析复习总结
波谱解析复习总结（一）常用解谱数据总结关于数据，是一定要记的···大家想怎么记爱怎么记就怎么记吧，建议自己总结，这样记的好一些。
下面是鄙人的，嘻嘻。
（老师PPT上有很多总结的）一、氢谱化学位移值δ（ppm）影响化学位移值的因素：只有空间效应和共轭效应是屏蔽效应增大，向高场位移，即ζ↑，δ↓.（一）0.4～4.0为饱和C上的H① 0.4～1.8 连饱和C的饱和C上的H② 1.8～2.5 连不饱和C的饱和C上的HI. 1.8～2.1 连C=C、C≡C的饱和C上的HII. 2.1～2.5 连C=O、N、S、苯环的饱和C上的H③ 3.0～4.6 连-O-的饱和C上的H其中，4.1左右可能有酯基④例外的：2.3～3.0是叁键上的H（二）4.6～8.0为不饱和C上的H① 4.6～6.0 C=C上的H② 6.0～8.0 苯环上的H（三）4.0～5.5为脂肪醇-OH的H若有0.5～1.0，为稀溶液（四）3.5～7.7为酚的-OH的H若有10～16，为分子内氢键（五）9.0～10.0为H-C=0的H（六）10.5～13为-COOH的H（七）胺类①～1.0 脂肪胺②4～5（气泡峰）芳香胺③6～7（气泡峰）酰胺，仲胺类其它：J值：①任何情况下J顺<j反< p="">②总体情况：J苯环H<j邻(烯h)<j邻(烷h)<j偕h< p="">③苯环H：J对<j间<="">④烯烃H：J邻（顺）<j邻（反）（j邻（顺）6～14hz；j邻（反）11～18hz）< p="">⑤烷烃H：J邻6～8Hz⑥同碳上的H：J偕10～16Hz要求掌握给图能测量算得J值，再推化合物种类。
二、碳谱碳谱的DEPT值：季碳消失！θ=45°，季C消失；θ=90°，季C消失，只有CH向上；θ=135°，季C消失，只有CH2向下。
核磁共振波谱分析复习提纲
核磁共振波谱分析复习提纲一、基本原理自旋量子数Ⅰ=1/2的1H，13C，19F，31P……磁旋比γ是原子核的重要属性，1H的γ= 26.753，13C的γ= 6.728，在特定的谱仪中，γ的差异使不同的核具有不同的观测频率。
自旋偶合 n+1规律影响化学位移的因素影响偶合常数的因素二、氢谱氢谱的化学位移由σd起主要作用氢谱的化学位移范围(一般情况)9 8 7 6 5 4 3 2 1 0δ醛苯环烯烃电负性取代—烷烃烷烃1.影响化学位移的因素(P28)(1)诱导效应电负性取代基，使与取代基相连同一碳原子的氢的化学位移向低场移动，反之亦然。
诱导效应可沿碳链延伸，随键数增加而降低。
烷基化也可使相连碳上的氢的化学位移向低场移动。
电负性取代基对不饱和烃的影响较复杂，需同时考虑诱导效应和共轭效应。
(2)杂化SP3→SP2，S电子成份25%→30%，化学位移→低场。
(3)共轭效应p—π共轭。
乙烯醚的β位氢(相对乙烯而言)，苯酚的邻位氢(相对苯而言)，其化学位移→高场。
苯环取代，取代基为-OH，-OR，-NH2，-NHR等时，苯环邻、对位氢向高场位移。
(P62) π—π共轭，α，β不饱和酮的β位氢(相对乙烯而言)，苯甲醛的邻位氢(相对苯而言)，其化学位移→低场。
苯环取代，取代基为-NO2，-COR，-COOR，-CONHR等时，苯环上的氢均向低场位移，邻位氢尤甚。
(P62)(4)范德华效应(5)氢键效：一般使化学位移→低场。
2.偶合常数(P44)氢谱中的偶合一般为3J，同碳两个不等价质子偶合为2J。
苯环氢的邻位偶合3J为6—9Hz，间位偶合4J为1—3Hz，对位偶合5J为0—1Hz，可见随着核之间相隔化学键数目的增加，相互偶合减弱，偶合常数变小。
π键传递偶合能力比σ键强，烯烃的3J>饱和烷烃的3J。
影响偶合常数的因素。
3.自旋偶合化学等价磁等价自旋偶合(1)一级谱图：可用n+1规律解释，可从图谱中直接读出δ与J值。
《仪器分析法》核磁共振波谱分析法——核磁共振波谱法测定化合物的分子结构
29Si 1/2 4.90 7.84E-3 3.69E-4 11.919 19.865 39.730 59.595 79.460 99.325
51V 7/2 99.76 0.38 0.38 15.773 26.289 52.576 78.864 105.152 131.44
Spin State Energy Differences vs. Magnetic Field Strength
一 些 常 见 基 团 的 1H 化 学 位 移 值
2 自旋耦合
自旋原子核通过成键电子相互作用，引起谱线裂分。对自旋I ＝1/2的弱耦合体系，满足n＋1裂分规则，即一个自旋I＝1/2的原 子核，如果与n个自旋I＝1/2的原子核相互耦合，那么该原子核的 谱峰将裂分为n＋1重峰，各峰的强度比满足二项式展开系数。
7Li 3/2 92.58 0.29 0.27 23.318 38.863 77.727 116.590 155.454 194.317
13C 1/2 1.108 1.59E-2 1.76E-4 15.087 25.144 50.288 75.432 100.577 125.721
27Al 5/2 100 0.21 0.21 15.634 26.057 52.114 78.172 104.29 130.28
由于原子核外有电子屏蔽，原子核感受到的是所处环境局
域场的磁场强度Blocal B0 1 ，其中 为屏蔽常数，
随着原子核所处的化学环境变化而变化.因此，当原子核所 处的化学环境不同时，原子核感受到的磁场强度不同，因 此共振频率不同，谱峰落在不同的位置上。换言之，原子 核的共振频率与原子核所处的化学环境有关，即与屏蔽常 数有关。
=>
一 NMR的三要素--磁性核、静磁场、射频场
山东大学成人教育《波谱解析(新)》期末考试复习题及参考答案
波谱解析1一、名词解释1. 助色团：有些原子或原子团, 如具有n电子的基团, 本身不能吸收大于200nm 的光波 , 但它与一定的发色团相连时, 则可使发色团所产生的吸收峰向长波方向移动, 同时使吸收强度也增加, 这些基团称为助色团。
2. 特征频率区：特征谱带区有机化合物的分子中一些主要官能团的特征吸收多发生在红外区域的 4000～1333cm-2(2.5～7.5 μ m) 。
该区域吸收峰比较稀疏, 容易辨认, 故通常把该区域叫特征谱带区。
二、简答题1．1H-1H COSY谱的主要特征和用途？2. 在质谱中，判断分子离子峰的原则有哪些？三、化合物可能是A或B，它的紫外吸收λmax 为273nm （lgε=4.9），试计算并指出这个化合物是属于哪一种结构。
（A）（B）参考答案：A: 217（基值）+30（共轭双烯）+36（同环二烯）＋5×1（环外双键）＋5×3（烷基）=303（nm）B: 217（基值）+30（共轭双烯）＋5×1（环外双键）＋5×4（烷基）=272（nm）其中，化合物B的计算值与给出的紫外吸收λmax （273nm）接近，因此，该化合物为B。
四、下面为化合物A、B的红外光谱图，请指出图中其主要官能团的振动吸收峰。
化合物A化合物B参考答案：化合物A：约1750 cm-1 为酯羰基的振动吸收峰。
化合物B：3320 cm-1为苯环中酚羟基的O-H伸缩振动吸收峰；1598、1500、1475 cm-1为苯环骨架的C=C振动伸缩吸收峰。
五、归属下列化合物（乙醇）氢谱中的质子信号。
（乙醇结构式：CH3CH2OH）乙醇：CH3 0.95（t，7.0）；OCH2 3.39（q，7.0）；OH 4.42（宽单峰）0.95(t, 7.0)4.42(br.s)H3C CH2OH3.39(q, 7.0)六、综合解析：某化合物分子式为C3H6O2，下面为其UV、IR、MS、13C-NMR（包含OFR）、1H-NMR图谱，试推断该化合物的结构，并简要写明推导过程。
波谱解析试题及答案山大
波谱解析试题及答案山大一、选择题（每题2分，共20分）1. 波谱解析中，核磁共振（NMR）技术主要研究的是哪种粒子的自旋状态？A. 电子B. 质子C. 碳原子D. 氧原子答案：B2. 在红外光谱（IR）中，哪种类型的化学键振动会产生吸收峰？A. 单键B. 双键C. 三键D. 所有化学键答案：D3. 紫外-可见光谱（UV-Vis）主要研究的是哪种类型的电子跃迁？A. 核间跃迁B. 核内跃迁C. 电子从基态到激发态的跃迁D. 电子从激发态到基态的跃迁答案：C4. 质谱（MS）中，分子离子峰（M+）通常位于哪个区域？A. 高质量数区域B. 低质量数区域C. 任意质量数区域D. 不存在分子离子峰答案：B5. 在核磁共振氢谱（^1H-NMR）中，哪种氢原子的化学位移值通常最大？A. 烷基氢B. 烯基氢C. 芳香氢D. 羰基氢答案：D6. 哪种溶剂对核磁共振氢谱的化学位移影响最大？A. 水（D2O）B. 甲醇（CD3OD）C. 氘代氯仿（CDCl3）D. 氘代二甲基亚砜（DMSO-d6）答案：A7. 在红外光谱中，羰基（C=O）的振动频率通常位于哪个区域？A. 4000-3000 cm^-1B. 3000-2500 cm^-1C. 2500-2000 cm^-1D. 2000-1500 cm^-1答案：A8. 哪种类型的化合物在紫外-可见光谱中通常没有吸收？A. 含有共轭双键的化合物B. 含有芳香环的化合物C. 含有卤素原子的化合物D. 饱和烃答案：D9. 在质谱中，哪种碎片离子的形成与分子中化学键的断裂有关？A. 烷基离子B. 烯基离子C. 羰基离子D. 芳香环离子答案：C10. 在核磁共振碳谱（^13C-NMR）中，哪种碳原子的化学位移值通常最小？A. 烷基碳B. 烯基碳C. 芳香碳D. 羰基碳答案：A二、填空题（每题2分，共20分）1. 核磁共振技术中，自旋量子数为1/2的粒子是________。
答案：质子2. 红外光谱中，化学键的振动模式可以分为________和________两种。
山大仪器分析知识点15
第十五章核磁共振波谱分析法1．原子核的自旋和磁矩有一些原子核有自旋现象，自旋时会产生磁矩(μ)。
各种原子核自旋时产生的磁矩是不同的(μH =2．792 70，μC=0．702 16)。
自旋量子数I＝0的原子核无自旋；凡I>O的核都有自旋，都可以发生核磁共振。
但是由于I≥1原子核电荷分布不是球形对称的，都具有四极矩，电四极矩可使弛豫加快，反映不出偶合裂分，因此核磁共振不研究这些核。
I=1／2的核的电荷分布是球形对称的，无电四极矩，谱图中能够反映出它们相互影响产生的偶合裂分，是主要研究对象。
它们的关系见表15—1。
2．核磁共振现象若原子核处在磁场B中，则核磁就可以有不同的排列，即自旋核在磁场中有不同的取向，每一种核共有2I+1个取向， 1H核其I=1／2，则有2个不同的取向，其m=1／2，一1／2，每一个取向对应着一个能级。
1H核由低能级向高能级发生跃迁时需要的能量与外磁场B。
成正比，随外磁场强度B<sub>0</sub>的增加，发生跃迁时所需要的能量也相应增大。
由于1H核的自旋轴与外加磁场B<sub>0</sub>的方向成一定的角度θ=54°24'，因此外磁场就要使它取向于外磁场的方向，实际上夹角θ并不减小，自旋核由于受到这种力矩作用后，它的自旋轴就会产生旋进运动称为拉莫尔(Lamor)进动。
如果用一个射频(V1)照射上述处于磁场B中的自旋核，若射频的频率恰好等于1H核的拉莫尔进动频率v0，v11=v时，即那么，处于低能级的核，即与B同向的核，就要吸收射频能量而跃迁到高能级，即由一种取向(+1／2)变成另一种取向(一1／2)，这种现象称为核磁共振简称NMR。
3．产生核磁共振的条件可以将核磁共振产生的条件归纳为(1)有自旋的核(I≠0)位于外磁场(B)中；共振条件的讨论：(1)不同的原子核(旋磁比μ和自旋量子数I不同)，产生共振条件不同，发生共振所必需的磁场强度(B)和射频频率(V)不同。
波谱分析考试题库——核磁
一、名词解释：1.化学位移.由于屏蔽效应，使引起共振的磁场强度发生移动，这种现象称为化学位移。
1HNMR化学位移δ值范围约为0~14。
2.屏蔽效应。
感生磁场对外磁场的屏蔽作用称为电子屏蔽效应。
3.弛豫时间；高能态的核放出能量返回低能态，维持低能态的核占优势，产生NMR谱，该过程称为弛豫过程，所需要的时间叫弛豫时间。
4.扫频法：固定磁场强度，通过连续改变电磁辐射的频率，产生共振，称为扫频法。
5.扫场法：固定电磁辐射的频率，通过连续改变磁场的强度，产生共振，称为扫场法。
6.自旋-自旋驰豫和自旋-晶格驰豫：弛豫的方式有两种，处于高能态的核通过交替磁场将能量转移给周围的分子，即体系往环境释放能量，本身返回低能态，这个过程称为自旋晶格弛豫。
自旋晶格弛豫降低了磁性核的总体能量，又称为纵向弛豫。
两个处在一定距离内，进动频率相同、进动取向不同的核互相作用，交换能量，改变进动方向的过程称为自旋-自旋弛豫。
自旋-自旋弛豫未降低磁性核的总体能量，又称为横向弛豫。
7.自旋偶合与自旋裂分：在分子中，不仅核外的电子会对质子的共振吸收产生影响，邻近质子之间也会因互相之间的作用影响对方的的核磁共振吸收，引起共振谱线增多。
这种相邻原子核之间的相互作用称为自旋偶合。
因自旋偶合而引起的谱线增多现象称为自旋裂分。
8.核磁共振：核磁共振是磁矩不为零的原子核，在外磁场作用下自旋能级发生塞曼分裂，共振吸收某一定频率的射频辐射的物理过程。
自旋量子数I=0的原子核不显示磁性,不产生核磁共振现象。
9.连续波核磁共振谱仪的主要组成器件：磁体、射频发生器、射频放大和接收器、探头、频率或磁场扫描单元以及信号放大和显示单元等部件组成。
二、选择题：1. 乙醇高分辨1HNMR谱图中，由低场到高场排列的质子种类及相应峰数(括号内数字为偶合分裂峰数)为：（ C ）A. CH3 (3)—CH2 (4)—OH(1);B. CH3 (4)—CH2( 3)—OH(1);C. OH(1)—CH2(4)—CH3(3);D. OH(3)—CH2(3)—CH3(4)2. 下面化合物在核磁共振波谱（氢谱）中出现单峰的是：（ C ）A. CH3CH2ClB. CH3CH2OHC. CH3CH3D. CH3CH(CH3)23. 核磁共振波谱解析分子结构的主要参数是（C ）A、质荷比B、波数C、化学位移D、保留值4. 某有机物C8H7N的不饱和度为（C）A 、 4 B、 5 C、 6 D、 75、若外加磁场的强度H0逐渐加大时，则使原子核自旋能级的低能态跃迁到高能态所需的能量是如何变化的？（ B ）A、不变B、逐渐变大C、逐渐变小D、随原核而变6、苯环上哪种取代基存在时，其芳环质子化学位移值最大（ D ）A、–CH2CH3B、–OCH3C、–CH=CH2D、-CHO7. 下列哪种核不适宜核磁共振测定：（ A ）A、12CB、15NC、19FD、31P8. 在四谱综合解析过程中，确定苯环取代基的位置，最有效的方法是（ C ）紫外和核磁 B、质谱和红外 C、红外和核磁 D、质谱和核磁9. 下列化合物按1H化学位移值从大到小排列 ( C )CH2=CH2 b. CH CH c.HCHO d.A、a、b、c、dB、a、c、b、dC、c、d、a、bD、d、c、b、a10.核磁共振的驰豫过程是 DA自旋核加热过程B自旋核由低能态向高能态跃迁的过程C自旋核由高能态返回低能态，多余能量以电磁辐射形式发射出去D高能态自旋核将多余能量以无辐射途径释放而返回低能态11.请按序排列下列化合物中划线部分的氢在NMR中化学位移的大小 a<d<b<ca HHb (CH3)3COHc CH3COO CH3d CH3C CCH312.核磁共振波谱产生，是将试样在磁场作用下，用适宜频率的电磁辐射照射，使下列哪种粒子吸收能量，产生能级跃迁而引起的 BA原子B有磁性的原子核C有磁性的原子核外电子D有所原子核13.具有自旋角动量，能产生核磁共振的原子核是：AA、13C核B、12C核C、 32S核D、 16O核14、苯乙酮氢谱中的甲基质子化学位移范围为：BA、0-1ppmB、2-3ppmC、4-6ppmD、 6-8ppm15、在化合物CH3—CH==CH—CHO中，--CHO的质子化学位移信号出现区域为 DA、1--2 ppmB、3--4 ppmC、6--8 ppmD、8--10 ppm16. 一化合物经元素分析C：88.2%，H：11.8%，它们的1H NMR谱只有一个峰，它们可能的结构是下列中的哪个？(1)17. 下列化合物中，甲基质子化学位移最大的是(4)（1）CH3CH3（2）CH3CH=CH2（3）CH3C≡CH （4）CH3C6H518. 下列化合物中羰基碳化学位移δC最大的是（1）、（1）酮（2）醛（3）羧酸（4）酯三、推断题：1. 一化合物分子式为C6H11NO，其1H谱如图所示，补偿扫描信号经重水交换后消失，试推断化合物的结构式2.某化合物C6H12Cl2O2的1H谱如图所示,试推断化合物结构式。
波谱原理及解析期末复习
1.弛豫过程对于核磁共振信号的观察很重要，弛豫过程一般分为自旋-晶格弛豫、自旋-自旋弛豫2.在红外吸收光谱中，分子的振动形式可分为伸缩振动和变形振动两大类。
3.简述氮规则：在分子中只含C、H、O、S和卤素等元素时相对分子质量M为偶数；若分子中除上述元素外还含N，则含奇数N时相对分子质量M为奇数，含偶数N时相对分子质量M为偶数.4.有机分子被电子流轰击失去一个电子所得的离子称为分子离子，其质量数是该化合物的相对分子质量，用“M+.”表示。
5.质谱仪为什么需要在高真空下工作？答：离子源（10-3-10-5Pa）质量分析器（10-6Pa）(1)大量氧会烧坏离子源的灯丝；(2)用作加速离子的几千伏高压会引起放电；(3)引起额外的离子－分子反应，改变裂解模型，谱图复杂化。
6.质谱裂解方式：简单裂解、重排裂解、多中心裂解、随机裂解7.影响离子丰度的主要因素：键的相对强度、产物离子的稳定性、原子或基团相对的空间排列(空间效应)的影响、史蒂文森规则、最大烷基优先丢失原则。
8.Stevenson规则：在奇电子离子经裂解产生游离基和离子两种碎片的过程中。
有较高的电离电势（IP）的碎片趋向保留孤电子，而将正电荷留在电离电势（IP）较低的碎片上。
该规则可预言奇电子离子在分解成碎片离子时两种裂解方式的概率大小。
9.最大烷基优先丢失原则：在反应中心有多个烷基时，最易失去的是最大烷基游离基，离子丰度随着它的稳定性的增加而降低。
10.质子宽带去耦：质子宽带去耦又称质子噪声去耦。
这是13CNMR的常规谱。
质子宽带去耦是在采样时，同时用一个强的去耦射频在可使全部质子共振的频率区间进行照射，使得1H 对13C的耦合全部去掉。
但19F、31P、D等对碳的耦合任然存在，并有裂分。
11.饱和：低能级核全部向高能级跃迁，不再吸收能量，NMR信号将消失，这种状态叫饱和。
12.高能级的核可以不用辐射的方式回到低能级，这个现象称为弛豫。
不同的质子(或其他种类的核)，由于在分子中所处的化学环境不同，因此在不同的磁场强度下共振的现象称为化学位移。
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第十五章核磁共振波谱分析法1．原子核的自旋和磁矩有一些原子核有自旋现象，自旋时会产生磁矩(μ)。
各种原子核自旋时产生的磁矩是不同的(μH =2．792 70，μC=0．702 16)。
自旋量子数I＝0的原子核无自旋；凡I>O的核都有自旋，都可以发生核磁共振。
但是由于I≥1原子核电荷分布不是球形对称的，都具有四极矩，电四极矩可使弛豫加快，反映不出偶合裂分，因此核磁共振不研究这些核。
I=1／2的核的电荷分布是球形对称的，无电四极矩，谱图中能够反映出它们相互影响产生的偶合裂分，是主要研究对象。
它们的关系见表15—1。
2．核磁共振现象若原子核处在磁场B中，则核磁就可以有不同的排列，即自旋核在磁场中有不同的取向，每一种核共有2I+1个取向， 1H核其I=1／2，则有2个不同的取向，其m=1／2，一1／2，每一个取向对应着一个能级。
1H核由低能级向高能级发生跃迁时需要的能量与外磁场B。
成正比，随外磁场强度B<sub>0</sub>的增加，发生跃迁时所需要的能量也相应增大。
由于1H核的自旋轴与外加磁场B<sub>0</sub>的方向成一定的角度θ=54°24'，因此外磁场就要使它取向于外磁场的方向，实际上夹角θ并不减小，自旋核由于受到这种力矩作用后，它的自旋轴就会产生旋进运动称为拉莫尔(Lamor)进动。
如果用一个射频(V1)照射上述处于磁场B中的自旋核，若射频的频率恰好等于1H核的拉莫尔进动频率v0，v11=v时，即那么，处于低能级的核，即与B同向的核，就要吸收射频能量而跃迁到高能级，即由一种取向(+1／2)变成另一种取向(一1／2)，这种现象称为核磁共振简称NMR。
3．产生核磁共振的条件可以将核磁共振产生的条件归纳为(1)有自旋的核(I≠0)位于外磁场(B)中；共振条件的讨论：(1)不同的原子核(旋磁比μ和自旋量子数I不同)，产生共振条件不同，发生共振所必需的磁场强度(B)和射频频率(V)不同。
(2)对于同一种原子核(旋磁比μ和自旋量子数I为定值)，发生共振时磁场强度(B)变化射频频率(ν)也随之变化。
(3)固定磁场强度(B)，进行射频频率(V)扫描，处于不同环境的原子核在不同射频频率处发生共振，这种方法叫扫频。
(4)固定射频频率(ν)，进行磁场强度(B)扫描，处于不同环境的原子核在不同磁场强度处发生共振，这种方法叫扫场。
扫频和扫场仪器均称为连续波核磁共振波谱仪。
(表15—2)。
4．饱和与弛豫1H 核在外磁场B 0中由于自旋其能级被裂分为两个能级，两个能级间能量相差△E 很小，若将N 个质子置于外磁场B 0中，根据玻耳兹曼分布规律，则相邻两个能级上核数的比值为式中，N 1为低能态数；N 2为高能态数；K 为玻耳兹曼常数；T 为热力学温度。
一般处于低能态的核总要比高能态的核多一些，在室温下大约一百万个氢核中低能态的核要比高能态的核多十个左右，正因为有这样一点点过剩，若用射频去照射外磁场B 0中的一些核时，低能态的核就会吸收能量由低能态(+l ／2)向高能态(一l ／2)跃迁，所以就能观察到电磁波的吸收(净吸收)即观察到共振吸收谱，但是随着这种能量的吸收，低能态的1H 核数目在减少，而高能态的1H 核数目在增加，当高能态和低能态的1H 核数目相等时，即N 1=N 2时，就不再有净吸收，核磁共振信号消失，这种状态叫做饱和状态。
处于高能态的核可以通过某种途径把多余的能量传递给周围介质而重新返回到低能态，这个过程称为弛豫。
弛豫分为横向弛豫(自旋一自旋弛豫)和纵向弛豫(自旋一晶格弛豫)，纵向弛豫机制能够保持过剩的低能态的核的数目，从而维持核磁共振吸收。
5．核磁共振波谱仪常规核磁共振波谱仪仪器配备永久磁铁和电磁铁，不同规格的仪器磁场强度分别为1．41、1．87、2．10和2．35T ，其相应于1H NMR 谱共振频率分别为60、80、90、100 MHz 。
配备超导磁体的波谱仪的1H NMR 谱共振频率可以200—900 MHz 。
按照仪器工作原理，又可分为连续波和脉冲傅里叶变换两类。
20世纪60年代发展起来的连续波核磁共振波谱仪由磁铁、扫描发生器、射频发生器、射频接受器、纪录仪(带积分器)和样品架组成。
通常只能进行1H NMR 测定，一般5—10 min 可以完成一个样品的测定。
由于连续波仪器工作效率低，已被脉冲傅里叶变换波谱仪(FT—NMR)取代。
脉冲傅里叶变换技术是采用强的窄脉冲同时激发处于不同化学环境的所有同一种自旋核，然后用接受器同时检测所有核的激发信息，得到时间域FID 信号(自由感应衰减信号)。
FID信号经过傅里叶变换得到和连续波波谱仪相同的频率域波谱图。
FT—NMR波谱仪既可采用常规磁铁(共振频率80～100 MHz)，也可采用超导磁体，同时配备计算机，可测定各种二维NMR甚至三维NMR。
6．质子核磁共振波谱(1H NMR)中可以得到的结构信息(1)从化学位移判断分子中存在基团的类型；(2)从积分曲线计算每种基团中氢的相对数目；(3)从偶合裂分关系判断各基团是如何连接起来的。
7．屏蔽效应和屏蔽常数处于不同化学环境的1H核共振频率的差异，是由于不同基团中的1H核所实受的磁场强度不同，而实受的磁场强度B取决于该核周围的电子云密度。
若将原子核外电子云的运动简化为一个电子微粒的运动，在外磁场B的作用下，核外电子将在B垂直的平面绕原子核产生环流，由其环电流产生一个感应磁场B'在环的内部与外磁场B方向相反，表现出局部抗磁效应。
核外电子对原子核的这种作用就是屏蔽效应。
1H核所受屏蔽作用的大小用屏蔽常数σ=B’／B表示， 1H 核实受磁场强度：B=B0一B'=B(1一σ)因而氢核共振频率为8．化学位移的表示方法由于受到不同程度的屏蔽作用，因此化合物中不同的1H核的共振频率就会有微小的差异。
由于ν0的变化与B有关，不同仪器测得的数据难以直接比较，所以引入化学位移的概念，在样品中加入一种参比物质(内标准物)，如四甲基硅(17MS)，把它的共振信号设为0 Hz。
则相对化学位移相对化学位移(δ)是量纲为一的量。
以TMS作标准物，大多数有机化合物的1H核都在比TMS低场处共振，化学位移规定为正值。
9．为什么用TMS(四甲基硅)作为化学位移的基准(a)化学性能稳定；(b)(CH3)4Si分子中有12个H原子，它们的地位完全一样，所以12个1H1核只有一个共振频率，即化学位移是一样的，谱图中只产生一个峰；(c)它的<suP>1</suP>H核共振频率处于高场，比大多数有机化合物中的1H核都高，氢谱及碳谱中都规定δTMS=O。
按“左正右负”的规定，一般化合物各基团的δ值均为正值，因此不会与试样峰相重叠；(d)易溶于有机溶剂，沸点低(27℃)，易于回收。
10．影响化学位移的因素影响化学位移的主要因素包括诱导效应、共轭效应、立体效应、磁各向异性效应和溶剂效应等。
11．化学位移与结构的关系(1)甲基CH3、亚甲基CH2和次甲基CH质子的化学位移：各种化学环境的CH3，其相对化学位移的范围是0一4．5。
例如CH3一C一，它的相对化学位移范围是0．8—1．9，当与电负性大的原子相连时，其相对化学位移向低场移动。
见表15—3。
(2)烯烃和芳烃质子的化学位移：烯烃中1H核的化学位移比烷烃质子的δ值大，其相对化学位移范围是4～7，它受电负性影响不像烷烃质子那么明显，但受取代基的π电子的各向异性如Hc 受到的强烈，因此Hc出现在最低场。
苯环上质子的化学位移有如下特点：(a)苯的6个质子是等价的，所以苯环上1H核的信号是单峰，相对化学位移δ=7．3。
(b)单取代的苯，理论上苯环上五个质子原子是不一样的，但从实验发现当单取代基是饱和烃基时，那么苯环上5个质子的化学位移没有差别，在大约7．2处出现一个单峰(高场强仪器可能出现多个峰)。
当取代基x为杂原子(O，N 和S等)或不饱和的碳(C=O，C=C等)时，那么5个H原子的相对化学位移艿值就不一样，就会产生两组复杂峰(积分曲线为2：3的关系)。
(c)苯环上具有多个取代基时，由于它们的极性不同，会对苯环上质子的相对化学位移产生影响，实验表明各种取代基对多取代的芳烃质子化学位移的影响具有加和性。
(3)羟基的化学位移：羟基相对化学位移范围在3．0～6．0，一般表现为尖峰，有时也会呈现钝峰，这是由于分子间或分子内缔合形成氢键所致。
羟基的相对化学位移随氢键的强度变化而移动，氢键越强，δ值就越大，一OH在不同温度、溶剂和不同浓度下相对化学位移变化相当大。
温度升高，氢键减弱，δ值变小。
浓度增加，氢键增强，艿值变大。
实际上测定波谱时羟基浓度都不会一样：因此由于氢键程度不同，所以羟基信号不会固定在一个地方出现。
(4)氨基的化学位移：脂肪族氨基质子的相对化学位移0．40～3．5，芳香族氨基质子的相对化学位移2．9～4．8。
氨基质子的相对化学位移也随氢键强度的变化而移动，因此相对化学位移的变化很大。
但酰胺质子的相对化学位移变化较小，一般δ=9．0一10。
(5)醛基(一CHO)和羧基(一COOH。
)质子的相对化学位移：醛基上的质子相对化学位移δ=9．0一10，羧基上质子的相对化学位移δ=10—13，均在低场出现，非常特征。
12．自旋偶合与偶合裂分当两个1H核(两个自旋体系)相距很远时则互相是独立的没有相互作用，通常认为两个1H核相距超过三个单键就没有相互作用了。
当两个1H核处于相邻位置时则相互发生作用，即自旋一自旋偶合，并发生偶合裂分出现多重峰。
由于自旋偶合引起的谱线增多的现象叫偶合裂分。
13．偶合常数谱图中裂分峰的间距称为偶合常数，用J表示(单位为Hz)，偶合常数和相对化学位移、偶合裂分一样都是结构解析的重要信息。
相互偶合的质子的偶合常数特性可以归纳出如下几点：(1)偶合常数J值是核自旋之间的相互作用，它与外磁场强度无关。
(2)偶合常数的大小与a和b两组氢核之间偶合的强弱有关，还与化合物的分子结构有关。
J值受溶剂影响较小，一般不变化，通常氢核之间的偶合常数为0一30 Hz。
(3)相互偶合的1H核峰间距是相等的，即偶合常数相等。
在核磁共振谱图中，若两组1H核的峰间距相等(即偶合常数相等)，那么这两组1H核是互相偶合的。
(4)识别相互偶合的峰，除了找出它们的偶合常数相等外，还可以从峰形来判断，通常两组相互偶合的峰都是相应“内侧”峰偏高，而“外侧”峰偏低，在偶合信号的强峰上画一对相应的斜线，形成屋顶形状即相互偶合的峰。
14．化学等同和磁等同若分子中一组相同种类的核(或相同基团)处于相同的化学环境，其相对化学位移相同，它们是化学等同的。
分子中一组相同种类的核(或相同基团)，不仅相对化学位移相同，而且还以相同的偶合常数与组外任一个核相偶合，即只表现一个偶合常数，这类核称为磁等同的核。