化学位移的单位
核磁共振化学位移

芳环环的上下方为屏蔽区,
其它地方为去屏蔽区
感应磁场: 与外磁场方向在环内相反 (抗磁的),在环外相同(顺磁的)
芳环大键上的 电子在外加磁场H0的作用下可形成电子环流,同时产生感应磁场。 在芳环的中心及环平面的上下两方,感应磁场方向与外加磁场方向相反 (称为反磁的或抗磁的),而在芳环的周围,感应磁场方向与外加磁场方向相同(称为顺磁的)。 如果质子处在芳环平面的上下两方,应增大外加磁场强度,才能使其发生共振, 则其信号在较高磁场出现,即质子受到了屏蔽。若质子处在芳环的周围, 其吸收信号在较低磁场出现,即该质子受到了去屏蔽作用。因此,芳环的整个空间可以划分为屏蔽区与 去屏蔽区两个区域。处在屏蔽区的质子的值在较高磁场(抗磁性位移),处在去屏蔽区的质子的 值 在较低磁场(顺磁性位移)。苯环上的质子刚好处在苯环的去屏蔽区,所以共振信号在较低磁场( =7· 2ppm)。
4、Van der Waals效应
当两个质子在空间结构上非常靠近时,具有负电荷的电子云就会互相 排斥,从而使这些质子周围的电子云密度减少,屏蔽作用下降,共振 信号向低磁场位移,这种效应称为Van der Waals效应。
Hc
Hb Ha OH
Hc
Hb HO Ha
δ(ppm) Ha Hb Hc
(Ⅰ) 4.68 2.40 1.10
正屏蔽:
由于结构上的变化或介质的影响使氢核外
电子云密度增加,或者感应磁场的方向与外磁
场相反,则使谱线向高磁场方向移动(右移), 值减小,亦叫抗磁性位移。
去屏蔽:
由于结构上的变化或介质的影响使氢核外
电子云密度减少,或者感应磁场的方向与外磁
第三节化学位移

δ(ppm) Ha Hb Hc
(Ⅰ) 4.68 2.40 1.10
( Ⅱ) 3.92 3.55 0.88
四、有机化合物中质子化学位移规律
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 (N, O, X, NO2, CO等),δ 值变大。电负性越 大,吸电子能力越强,δ 值越大。 3. δ 值:芳氢 > 烯氢 > 烷氢
例: ① 用一台60 MHZ的 NMR仪器,测得某质子共振 时所需射频场的频率比TMS的高120HZ,
② 用一台100MHZ的 NMR仪器,进行上述同样测 试
120 6 10 2 . 00 ( ppm ) 6 60 10
v v 200 Hz 试 参
200 6 10 2 . 00 ( ppm ) 6 100 10
氢核受到的实际磁场强度为: H=(1- )H0
• 屏蔽效应:核外电子产生的感应磁场削弱 外加磁场的效应。 • Larmor公式修正: • 0 = / (2 )*(1- )H0
• 由于屏蔽作用的存在,氢核产生共振需要更大的 外磁场强度(相对于裸露的氢核),来抵消屏蔽 影响。
更准确定义:
6 式样 标准 6 10 10 标准 标准
• 相对标准:四甲基硅烷 Si(CH3)4 (TMS) (内标) • 位移常数 TMS=0 • 为什么用TMS作为基准? • a.12个氢处于完全相同的化学环境,只产生一个 尖峰 • b.屏蔽强烈,共振峰位于高磁场。与有机化合物 中的质子峰不重迭; • c.化学惰性;易溶于有机溶剂;沸点低,易回收。
精选-常见氘代溶剂和杂质在氢谱中的峰

常用氘代溶剂和杂质峰在1H谱中的化学位移测试核磁的样品一般要求比较纯,并且能够溶解在氘代试剂中,这样才能测得高分辨率的图谱。
为不干扰谱图,所用溶剂分子中的氢都应被氘取代,但难免有氢的残余( 1%左右),这样就会产生溶剂峰;除了残存的质子峰外,溶剂中有时会有微量的H20而产生水峰,而且这个H20峰的位置也会因溶剂的不同而不同;另外,在样品(或制备过程)中,也难免会残留一些杂质,在图谱上就会有杂质峰,应注意识别。
以下给出了一些常见溶剂峰和杂质峰的化学位移:常用氘代溶剂和杂质峰在1H谱中的化学位移单位:ppm溶齐U CDCI3 (CD3)2CO (CD3)2SO C6D6 CD3CN CD30H D20溶剂峰7.26 2.05 2.49 7.16 1.943.314.80水峰 1.56 2.84 3.33 0.40 2.13 4.87乙酸 2.10 1.96 1.91 1.55 1.96 1.99 2.08丙酮 2.17 2.09 2.09 1.55 2.08 2.15 2.22乙腈 2.10 2.05 2.07 1.55 1.96 2.03 2.06苯7.36 7.36 7.37 7.15 7.37 7.33叔丁醇CH3 1.28 1.18 1.11 1.05 1.16 1.40 1.24OH———— 4.19 1.55 2.18叔丁基甲醚CCH3 1.19 1.13 1.11 1.07 1.141.151.21OCH3 3.22 3.13 3.08 3.04 3.13 3.20 3.22 氯仿7.26 8.02 8.32 6.15 7.58 7.90环己烷 1.43 1.43 1.40 1.40 1.44 1.451,2-二氯甲烷 3.73 3.87 3.90 2.90 3.81 3.78二氯甲烷 5.30 5.63 5.76 4.27 5.44 5.49乙醚CH3(t) 1.21 1.11 1.09 1.11 1.12 1.18 1.17 CH2(q) 3.48 3.41 3.38 3.26 3.42 3.49 3.56 二甲基甲酰胺CH 8.02 7.96 7.95 7.63 7.92 7.79 7.92CH3 2.96 2.94 2.89 2.36 2.89 2.993.01CH3 2.88 2.78 2.73 1.86 2.77 2.862.85二甲基亚砜 2.62 2.52 2.54 1.68 2.50 2.65 二氧杂环 3.71 3.59 3.57 3.35 3.60 3.66乙醇2.713.75CH3(t) 1.25 1.12 1.06 0.96 1.12 1.19 1.17 CH2(q) 3.72 3.57 3.44 3.34 3.54 3.60 3.65 OH(s) 1.32 3.39 3.63 — 2.47 乙酸乙酯CH3CO 2.05 1.97 1.99 1.65 1.97 2.01 2.07 OCH2(q) 4.12 4.05 4.03 3.89 4.06 4.09 4.14 CH3(t) 1.26 1.20 1.17 0.92 1.20 1.24 1.24甲乙酮CH3CO 2.14 2.07 2.07 1.58 2.06 2.12 2.19 CH2(q) 2.46 2.45 2.43 1.81 2.43 2.50 3.18 CH3(t) 1.06 0.96 0.91 0.85 0.96 1.01 1.26乙二醇 3.76 3.28 3.34 3.41 3.51 3.59 3.65润滑脂CH3(m)0.86 0.87 —0.920.86 0.88CH2(br) 1.26 1.29 — 1.36 1.27 1.29 正己烷CH3(t)0.88 0.88 0.860.89 0.89 0.90CH2 (m) 1.26 1.28 1.25 1.24 1.28 1.29甲醇CH3 3.49 3.31 3.16 3.07 3.28 3.34 3.34OH 1.09 3.12 4.01 2.16正戊烷CH3(t)0.88 0.88 0.860.87 0.89 0.90CH2(m) 1.27 1.27 1.27 1.23 1.29 1.29异丙醇CH3(d) 1.22 1.10 1.04 0.95 1.09 1.50 1.17CH 4.04 3.90 3.78 3.67 3.87 3.92 4.02硅脂0.07 0.13 —0.29 0.08 0.10四氢呋喃CH2 1.85 1.79 1.76 1.40 1.80 1.87 1.88CH20 3.76 3.63 3.60 3.57 3.64 3.71 3.74甲苯CH3 2.36 2.32 2.30 2.11 2.33 2.32 —CH( o/p)7.17 7.20 7.18 7.02 7.30 7.16 —CH( m)7.25 7.20 7.25 7.13 7.30 7.16 —三乙基胺CH3 1.03 0.96 0.93 0.96 0.96 1.05 0.99CH2 : 2.53 2.45 2.43 2.40 2.45 2.58 2.57石油醚0.5-1.5 0.6-1.9 ——(注:专业文档是经验性极强的领域,无法思考和涵盖全面,素材和资料部分来自网络,供参考。
核磁共振氢谱2-化学位移

试样的共振频率
TMS的共振频率
试样 TMS 106 0
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
化学位移
仪器的射频频率
单位:ppm
选用TMS(四甲基硅烷)作为标准物质的原因?
6.30
6.22
7.04
7.75 7.38
O 7.40 N 6.68 H
S 7.29
呋喃
吡咯
噻吩
(CDCl3) (CDCl3) (CDCl3)
N 8.29
吡啶 (DMSO)
6.47
N 7.29 H 吲哚 (DMSO)
8.04 7.51
N 9.10 喹啉 (DMSO)
四、 活泼氢
• 常见的活泼氢:-OH,-NH2,-SH。 • 在溶剂中活泼氢交换速度较快,浓度、温度、溶
碳碳叁键:直线构型,π电子云呈
圆筒型分布,形成环电流,产生 的感应磁场与外加磁场方向相反。
H质子处于屏蔽区,屏蔽效应强, 共振信号移向高场, δ减小。 δ= 1.8~3 H-C≡C-H: 1.8
+:屏蔽区;-:去屏蔽区
sp2杂化碳原子上的质子:双键、苯环
sp
去屏蔽效应:核外电子产生的感应磁场与外加磁场 方向相同,核所感受到的实际磁场 B有效 大于外磁场。
四、 Van der Waals效应
Hc Hb Ha
OH a 4.68
b 2.40 c 1.10
Hc Hb HO
Ha a 3.92 b 3.55 c 0.88
△δHa = 0.76ppm, △δHb = 1.15ppm
化学位移

δ /ppm: ~5.25
1.8~2.5
0.7~1
是否能从诱导效应的角度解释来实验现象?
C 原子的电负性强弱的顺序为:
sp 杂化C > sp2 杂化C > sp3 杂化C 似乎应有δ CH=CH > δ CH2=CH2 > δ CH3-CH3 ? δ Ar-H ≈ 7.3 ppm 原因何在? δ 醛氢 ≈ 9~10 ppm
CH3=0.23,位于高场。
在 CH3CH2I 中:
CH3=1.7, CH2=3.2
在 CH3OH 中:
-O-H
-CH3
大
低场
小
高场
电负性对化学位移的影响:
3.5 O CH3 3.42-4.02 3.0 N CH3 2.12-3.10
2.5 C CH3 0.77-1.88
I CH3 2.60
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
的化学位移值相等。
例4. 当v0=60MHZ时,样品 H核与TMS 峰 的频率差
⊿v1=180HZ,若改用照射频率为100MHZ的仪器,该样品
H核与TMS 峰的频率差为多少? 解:
例4. 当v0=60MHZ时,样品 H核与TMS 峰 的频率差
⊿v1=180HZ,若改用照射频率为100MHZ的仪器,该样品
对于理想化的、裸露的氢核,
实现核磁共振的条件:
常用氘代溶剂和杂质峰在1H谱中的化学位移

常用氘代溶剂和杂质峰在1H谱中的化学位移测试核磁的样品一般要求比较纯,并且能够溶解在氘代试剂中,这样才能测得高分辨率的图谱。
为不干扰谱图,所用溶剂分子中的氢都应被氘取代,但难免有氢的残余(1%左右),这样就会产生溶剂峰;除了残存的质子峰外,溶剂中有时会有微量的H2O 而产生水峰,而且这个H2O峰的位置也会因溶剂的不同而不同;另外,在样品(或制备过程)中,也难免会残留一些杂质,在图谱上就会有杂质峰,应注意识别。
常用氘代溶剂和杂质峰在1H谱中的化学位移单位:ppm溶剂—CDCl3 (CD3)2CO (CD3)2SO C6D6 CD3CN CD3OH D2O溶剂峰—7.26 2.05 2.49 7.16 1.94 3.31 4.80水峰— 1.56 2.84 3.33 0.40 2.13 4.87 —乙酸— 2.10 1.96 1.91 1.55 1.96 1.99 2.08丙酮— 2.17 2.09 2.09 1.55 2.08 2.15 2.22乙腈— 2.10 2.05 2.07 1.55 1.96 2.03 2.06 苯—7.36 7.36 7.37 7.15 7.37 7.33 —叔丁醇CH3 1.28 1.18 1.11 1.05 1.16 1.40 1.24 OH —— 4.19 1.55 2.18 ——叔丁基甲醚CCH3 1.19 1.13 1.11 1.07 1.14 1.15 1.21 OCH3 3.22 3.13 3.08 3.04 3.13 3.20 3.22氯仿—7.26 8.02 8.32 6.15 7.58 7.90 —环己烷— 1.43 1.43 1.40 1.40 1.44 1.45 —1,2-二氯甲烷 3.73 3.87 3.90 2.90 3.81 3.78 —二氯甲烷— 5.30 5.63 5.76 4.27 5.44 5.49 —乙醚 CH3(t) 1.21 1.11 1.09 1.11 1.12 1.18 1.17 CH2(q) 3.48 3.41 3.38 3.26 3.42 3.49 3.56二甲基甲酰胺CH 8.02 7.96 7.95 7.63 7.92 7.79 7.92 CH3 2.96 2.94 2.89 2.36 2.89 2.99 3.01CH3 2.88 2.78 2.73 1.86 2.77 2.86 2.85 二甲基亚砜— 2.62 2.52 2.54 1.68 2.50 2.65 2.71二氧杂环— 3.71 3.59 3.57 3.35 3.60 3.66 3.75乙醇 CH3(t) 1.25 1.12 1.06 0.96 1.12 1.19 1.17 CH2(q) 3.72 3.57 3.44 3.34 3.54 3.60 3.65OH(s) 1.32 3.39 3.63 — 2.47 ——乙酸乙酯CH3CO 2.05 1.97 1.99 1.65 1.97 2.01 2.07 OCH2(q) 4.12 4.05 4.03 3.89 4.06 4.09 4.14CH3(t) 1.26 1.20 1.17 0.92 1.20 1.24 1.24 甲乙酮CH3CO 2.14 2.07 2.07 1.58 2.06 2.12 2.19 CH2(q) 2.46 2.45 2.43 1.81 2.43 2.50 3.18CH3(t) 1.06 0.96 0.91 0.85 0.96 1.01 1.26 乙二醇— 3.76 3.28 3.34 3.41 3.51 3.59 3.65润滑脂 CH3(m) 0.86 0.87 —0.92 0.86 0.88 —CH2(br) 1.26 1.29 — 1.36 1.27 1.29 —正己烷CH3(t) 0.88 0.88 0.86 0.89 0.89 0.90 —CH2 (m) 1.26 1.28 1.25 1.24 1.28 1.29 —甲醇CH3 3.49 3.31 3.16 3.07 3.28 3.34 3.34 OH 1.09 3.12 4.01 2.16 ——正戊烷 CH3(t) 0.88 0.88 0.86 0.87 0.89 0.90 —CH2(m) 1.27 1.27 1.27 1.23 1.29 1.29 —异丙醇CH3(d) 1.22 1.10 1.04 0.95 1.09 1.50 1.17 CH 4.04 3.90 3.78 3.67 3.87 3.92 4.0 2硅脂—0.07 0.13 —0.29 0.08 0.10 —四氢呋喃 CH2 1.85 1.79 1.76 1.40 1.80 1.87 1.88 CH2O 3.76 3.63 3.60 3.57 3.64 3.71 3.74 甲苯 CH3 2.36 2.32 2.30 2.11 2.33 2.32 —CH(o/p)7.17 7.20 7.18 7.02 7.30 7.16 —CH(m) 7.25 7.20 7.25 7.13 7.30 7.16 —三乙基胺 CH3 1.03 0.96 0.93 0.96 0.96 1.05 0.99 CH2 2.53 2.45 2.43 2.40 2.45 2.58 2.57 石油醚—0.5-1.5 0.6-1.9 —————。
常见有机溶剂核磁氢谱位移
常见有机溶剂核磁氢谱位移
常见有机溶剂核磁氢谱的位移通常以ppm(parts per million,百万分之一)为单位进行表示。
下面是一些常见有机溶剂的核磁氢谱位移范围:
- 甲醇(CH₃OH):3.30 - 3.40 ppm
- 乙醇(C₂H₅OH):1.20 - 1.30 ppm
- 丙酮(CH₃COCH₃):2.00 - 2.10 ppm
- 乙酸(CH₃COOH):2.05 - 2.10 ppm
- 氯仿(CHCl₃):7.20 - 7.40 ppm
- 苯(C₆H₅):7.00 - 7.30 ppm
- 二氯甲烷(CH₂Cl₂):5.00 - 5.15 ppm
- 二甲基亚砜(DMSO,(CH₃)₂SO):2.50 - 2.70 ppm
- 四氢呋喃(THF,C₄H₈O):2.50 - 2.70 ppm
- 二甲基甲酰胺(DMF,C₃H₇NO):2.70 - 2.95 ppm
这些数值仅作为参考,实际上可能会受到其他因素的影响,如温度、浓度和所溶质的影响。
在进行核磁共振实验时,通常需要根据实际实验条件对这些数值进行调整。
常见氘代溶剂和杂质在氢谱中的峰
常用氘代溶剂和杂质峰在1H谱中的化学位移测试核磁的样品一般要求比较纯,并且能够溶解在氘代试剂中,这样才能测得高分辨率的图谱。
为不干扰谱图,所用溶剂分子中的氢都应被氘取代,但难免有氢的残余(1%左右),这样就会产生溶剂峰;除了残存的质子峰外,溶剂中有时会有微量的H2O而产生水峰,而且这个H2O峰的位置也会因溶剂的不同而不同;另外,在样品(或制备过程)中,也难免会残留一些杂质,在图谱上就会有杂质峰,应注意识别。
以下给出了一些常见溶剂峰和杂质峰的化学位移:常用氘代溶剂和杂质峰在1H谱中的化学位移单位:ppm溶剂CDCl3 (CD3)2CO (CD3)2SO C6D6 CD3CN CD3OH D2O溶剂峰7.26 2.05 2.49 7.16 1.94 3.31 4.80水峰 1.56 2.84 3.33 0.40 2.13 4.87 —乙酸 2.10 1.96 1.91 1.55 1.96 1.99 2.08丙酮 2.17 2.09 2.09 1.55 2.08 2.15 2.22乙腈 2.10 2.05 2.07 1.55 1.96 2.03 2.06苯7.36 7.36 7.37 7.15 7.37 7.33 —叔丁醇CH3 1.28 1.18 1.11 1.05 1.16 1.40 1.24OH —— 4.19 1.55 2.18 ——叔丁基甲醚CCH3 1.19 1.13 1.11 1.07 1.14 1.15 1.21OCH3 3.22 3.13 3.08 3.04 3.13 3.20 3.22氯仿7.26 8.02 8.32 6.15 7.58 7.90 —环己烷 1.43 1.43 1.40 1.40 1.44 1.45 —1,2-二氯甲烷 3.73 3.87 3.90 2.90 3.81 3.78 —二氯甲烷 5.30 5.63 5.76 4.27 5.44 5.49 —乙醚CH3(t) 1.21 1.11 1.09 1.11 1.12 1.18 1.17CH2(q) 3.48 3.41 3.38 3.26 3.42 3.49 3.56二甲基甲酰胺CH 8.02 7.96 7.95 7.63 7.92 7.79 7.92 CH3 2.96 2.94 2.89 2.36 2.89 2.99 3.01 CH3 2.88 2.78 2.73 1.86 2.77 2.86 2.85 二甲基亚砜 2.62 2.52 2.54 1.68 2.50 2.65 2.71二氧杂环 3.71 3.59 3.57 3.35 3.60 3.66 3.75乙醇CH3(t) 1.25 1.12 1.06 0.96 1.12 1.19 1.17 CH2(q) 3.72 3.57 3.44 3.34 3.54 3.60 3.65 OH(s) 1.32 3.39 3.63 — 2.47 ——乙酸乙酯CH3CO 2.05 1.97 1.99 1.65 1.97 2.01 2.07 OCH2(q) 4.12 4.05 4.03 3.89 4.06 4.09 4.14 CH3(t) 1.26 1.20 1.17 0.92 1.20 1.24 1.24 甲乙酮CH3CO 2.14 2.07 2.07 1.58 2.06 2.12 2.19 CH2(q) 2.46 2.45 2.43 1.81 2.43 2.50 3.18 CH3(t) 1.06 0.96 0.91 0.85 0.96 1.01 1.26 乙二醇 3.76 3.28 3.34 3.41 3.51 3.59 3.65润滑脂CH3(m) 0.86 0.87 —0.92 0.86 0.88 —CH2(br) 1.26 1.29 — 1.36 1.27 1.29 —正己烷CH3(t) 0.88 0.88 0.86 0.89 0.89 0.90 —CH2 (m) 1.26 1.28 1.25 1.24 1.28 1.29 —甲醇CH3 3.49 3.31 3.16 3.07 3.28 3.34 3.34 OH 1.09 3.12 4.01 2.16 ——正戊烷CH3(t) 0.88 0.88 0.86 0.87 0.89 0.90 —CH2(m) 1.27 1.27 1.27 1.23 1.29 1.29 —异丙醇CH3(d) 1.22 1.10 1.04 0.95 1.09 1.50 1.17 CH 4.04 3.90 3.78 3.67 3.87 3.92 4.02硅脂0.07 0.13 —0.29 0.08 0.10 —四氢呋喃CH2 1.85 1.79 1.76 1.40 1.80 1.87 1.88 CH2O 3.76 3.63 3.60 3.57 3.64 3.71 3.74 甲苯CH3 2.36 2.32 2.30 2.11 2.33 2.32 —CH(o/p)7.17 7.20 7.18 7.02 7.30 7.16 —CH(m)7.25 7.20 7.25 7.13 7.30 7.16 —三乙基胺CH3 1.03 0.96 0.93 0.96 0.96 1.05 0.99 CH2 2.53 2.45 2.43 2.40 2.45 2.58 2.57石油醚0.5-1.5 0.6-1.9 —————。
五氟苯的氟谱信号
五氟苯的氟谱信号
五氟苯(pentafluorobenzene)在氟-19核磁共振(NMR)谱图中通常显示为单一的峰,对应着苯环上五个氟原子的化学环境。
氟-19 NMR谱图中的化学位移值(chemical shift)通常以ppm(部分百万)为单位表示。
五氟苯的氟原子化学位移值通常在较负的区域,大约在-120至-150 ppm之间。
这种偏移是由于氟原子的电负性和环境因素对化学位移的影响。
在氟-19 NMR谱图中,负值表示其化学位移相对于三氟甲基氟化物(CF3F,通常作为标准物质)的偏移。
五氟苯的氟-19 NMR谱通常呈现出单一清晰的峰,这是因为五氟苯分子内的五个氟原子化学环境相对相似,因此谱图中只观察到一个主要峰。
每个氟原子都处于相似的电子环境,导致它们的化学位移值非常接近。
氟-19 NMR谱图对于确定五氟苯分子结构非常有用。
通过观察氟原子的化学位移值以及相对积分峰的大小,可以确定分子中氟原子的数量、环境和化学状态。
虽然五氟苯的氟-19 NMR谱通常显示单一峰,但在某些特殊情况下,如溶剂、温度或分子构型变化等因素可能会导致谱图中出现额外的峰或峰形变化。
因此,在进行氟-19 NMR实验时,需要注意并考虑可能的影响因素,以确保准确地解释和分析氟谱信号。
化学位移 - 化学位移
H0
H0 1.4092(T ) 1H核: 60MHz
× 照射,0 所有H核吸收频率相同
屏蔽效应 核外电子在外加磁场作用下,产生与外加磁
场方向相反的次级磁场(感应磁场),使氢核实受磁场
强度降低的现象。
H感 H0
s:屏蔽常数 与核外电子云密度有关
(化学结构决定)
核外电子云密度↑,s↑。
(2)双键H (C=CH)
醛氢 dH= 9 ~ 10.0(去屏蔽程度高于烯氢质子) 烯氢 dH= 5.25
(3)炔H
炔氢 dH = 2.88
3. 氢键的影响
形成氢键,d↑
形成氢键后,核外电子云密度↓ 屏蔽效应减弱
—OH —NH2 —COOH
能形成H键,d高,且变化范围较宽
四、常见质子的化学位移
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
1. 化学位移 由于屏蔽效应的存在,不同化学环境 H核的共振频率不同的现象。
2. 化学位移的表示式
样 标 106 ( ppm) 标
或
H标
H样 106( ppm)
H标
用相对值表示化学位移的原因
电负性 2.1 2.5 2.8 3.1 3.5 4.0 1.8 d 0.2 2.16 2.68 3.05 3.4 4.26 0
电负性↑,电子云密度↓,s↓,化学位移↑。
2. 磁各向异性
分子中质子所处的空间位置不同,屏蔽效应不同的现象
(1)芳香H
苯环的上、下方(正屏蔽区) 与H0反向 苯环的外侧(去屏蔽区)与H0同向 苯环上的氢处于去屏蔽区,d=7.27(芳香氢)
60MHz
再将CH3Br放在H0 2.3487T,CH3 100MHz 270Hz, TMS 100MHz
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化学位移的单位
核磁共振中,化学位移本身的单位并不是ppm,而其单位是Hz,之所以单位为ppm,是因为我们常说的化学位移指的是化学相对位移。
打个比方,当使用200MHz的NMR时,某个位移值为200Hz,这时就采用相对位移,用200Hz去除以200MHz,得到的是百万分之一,也就是1ppm;之所以这么表示是因为,位移值会随着机器的不同而改变,例如刚才的例子,在400MHz的NMR下,位移值是400Hz,只是相对位移不变,仍然是1ppm。
化学位移的公式表示:
现采用相对数值表示法,即选用一个标准物质,以该标准物的共振吸收峰所处位置为零点,其它吸收峰的化学位移值根据这些吸收峰的位置与零点的距离来确定。
化学位移值普遍采用无量纲的δ值表示,其定义为:
化学位移取决于核外电子云密度,因此影响电子云密度的各种因素都对化学位移有影响,影响最大的是电负性和各向异性效应。
1. 电负性
电负性大的原子(或基团)吸电子能力强,降低了氢核外围的电子云密度,屏蔽效应也就随之降低,其共振吸收峰移向低场,化学位移会变大;反之,给电子基团可增加氢核外围的电子云密度,共振吸收峰移向高场,化学位移会变小。
2. 各向异性效应
当分子中的某些基团的电子云排布不呈球形对称时,它对邻近的1H核产生一个各向异性的磁场,从而使某些空间位置上的核受屏蔽,而另一些空间位置上的核去屏蔽,这一现象称为各向异性效应(anisotropic effect)。
各向异性效应是由于成键电子的电子云分布不均匀导致在外磁场中所产生的感应磁场的不均匀所引起的,如苯环上质子的化学位移移向低场,δ在7左右。
3. 氢键
氢键对羟基质子化学位移的影响与氢键的强弱及氢键的电子给予体的性质有关,在大多数情况下,氢键产生去屏蔽效应,使1H的δ值移向低场。
4. 溶剂效应
有时同一种样品使用不同的溶剂也会使化学位移值发生变化,这称为溶剂效应。
活泼氢的溶剂效应比较明显。
能引起溶剂效应的因素很多,如N,N-二甲基甲酰胺在CDCl3中测定时,δαH>δβH,而在被测物中加入适量苯溶剂后可使δαH<δβH, 这是因为苯能与之形成复合物,而使两种氢处于不同的屏蔽区所致。
5. 范德华效应
当取代基与共振核之间的距离小于范德华半径时,取代基周围的电子云与共振核周围的电子云就互相排斥,共振核周围的电子云密度降低,使质子受到的屏蔽效应明显下降,质子峰向低场移动,这称为范德华效应。