核磁共振波谱法详细解析
I=1 氢核磁矩的取向
核磁矩在外磁场空间的取向不是任意的,是量
子化的，这种现象称为空间量子化。
用μZ表示不同取向核磁矩在外磁场方向的投影。
h μz m 2π
核磁矩的能量与μz和外磁场强度H0有关：
h E Z H 0 m H0 2
二、化学位移 例： CH3Br, 标准物：四甲基硅烷TMS
①H0=1.4092T, νCH3=60MHz+162Hz,
νTMS=60MHz
162 Hz 6 10 2.70 ppm 6 60 10 Hz
二、化学位移
② H0=2.3487T, νCH3=100MHz+270Hz,
νTMS=100MHz
原子核自旋能级跃迁
2.测定方法不同： UV、IR－－测定A（T） NMR －－共振吸收法 共振吸收法：利用原子核在磁场中，核 自旋能级跃迁时核磁矩方向改变产生感应 电流来得到NMR信号。
♫概述
三、核磁共振波谱法的应用
1.测定有机物结构：化学及立体结构（构型、构像、 互变异构）
2.医学：核磁共振成像技术（医疗诊断）
共有 2I+1 个取向； 每一种取向用磁量子数m表示，则m=I, I-1, I2,…, -I+1, -I。
1 1 1 m 例：I=1/2时， 2 1 2 即： , m 2 2 2
顺磁场 低能量
逆磁场 高能量
氢核磁矩的取向
例：I=1时，
2 1 1 3 个取向，
2
h H0 2 11 h h E2 ) h H0 H E 2 (( 1 ) ) E ( H 0
（二）原子核的共振吸收 1. 进动
Larm or 方程：
z
原子核
θ
H0 2
0
陀螺的进动 原子核的进动
①外加磁场H0↑, ↑
(1 ) H 0 2
例：C6H5CH2CH3
（高频）
0
(1 ) H 0 2 H =1.4092T （低频）
CH2 60000216Hz CH3 60000126Hz TMS 60MHz
C6H5 60000438Hz
10
9.0
8.0
7.0Βιβλιοθήκη 6.05.04.0
3.0
2. 核磁矩( )
h μ P I(I 1 ) 2π μ : 核磁矩； : 磁旋比
为磁旋比，是原子核
的特征常数。 磁矩方向：右手螺旋法则
二、原子核的自旋能级和共振吸收 (一) 核自旋能级分裂
在无外加磁场时，自旋核磁矩的取向是任意的； 若将原子核置于磁场中，核磁矩可有不同的排列，
1) h 0 E h H 0 h 2
ν0＝ν
第三节 化学位移
一、屏蔽效应
H0=1.4092T, ν=60MHz
H0 2
所有H核吸收相同频率的光波 无意义？
照射
H0一定时
0=
实验发现：由于H核周围的化学环境不同，H核发生共 振吸收时，共振频率微小的差异。 NMR通过微小的差异——化学位移不同，推测H周围 的化学环境
• • • •
酸类 R-COOH 10 ~12 酚类 ArOH 4~7 酰胺 RCONH2 5 ~ 8 醇、伯胺 0.5 ~ 5
变动的化 学位移
氢键形成与温度、浓度及溶剂极性有关
四、几类质子的化学位移
四、几类质子的化学位移
①芳氢7~8>烯氢5~6>炔烃2~3>烷烃0~1 ②
次甲基1.55；亚甲基1.20；甲基0.87
态的过程，是维持连续NMR信号必不可少的过程。
Boltzmann分布：
n e n
ΔE kT
e
rhH 0 2πkT
例：I=1/2核，T=300K，H0=1.4092T：
n1 / 2 e n1 / 2
6.6310 34 2.68108 1.4092 23.141.3810 23 300
（一）核自旋能级分裂
不同取向的核具有不同的能级， I = 1/2: m =1/2 的μz 顺磁场，能量低；
m =－1/2的 µ 逆磁场，能量高。 z
E
E Z H 0 m
m=-1/2
2 2 22 0 2 2 H0=0 1 1h h E1 1 h H 0 H E1 2 2 H 0 E1 2 2 2 0 m=1/2 2 h h E E2 1E h H0H 0 H0 E E 2 E 1 2 H 0 E E E1 2 0 2 2 hh 在外加磁场中，自旋核发能级分裂，能级差和H0成正比 E m h HH E m 2 H0 0 E m
3.生化：生物大分子、酶结构测定
四、1H-NMR和 13C-NMR 给出的结构信息
1H-NMR：
⑴质子类型（-CH3, -CH2,＝CH，Ar-H）和所处 的化学环境； ⑵ H分布情况 ； ⑶ 核间的关系。 缺点：不含H基团无 NMR信号, 化学环境相近 的烷烃，难区别
13C-NMR：
丰富的C骨架信息
④易溶于有机溶剂，沸点低 4. H谱常用溶剂：D2O, CDCl3
三、化学位移的影响因素
内部因素（分子结构因素）：局部屏蔽效 应、磁各向异性效应和杂化效应等 外部因素：分子间氢键和溶剂效应等。
三、化学位移的影响因素
1. 局部屏蔽效应：氢核核外成键电子云产生的抗磁 屏蔽效应（相邻基团的电负性影响）。 • 电负性↑，吸电子能力↑ ，H核电子云密度↓，↓ （去磁屏蔽效应），δ↑
③-COOH 11~12 > -RCHO 9~10 > ArOH 4~5 > ROH 0.5~5 RNH2 0.5~5
-OCH3 3.3~4.0; -OCH2- 4.0~4.3; -CO-CH3 1.9~2.6; -CO-CH2 2.0~2.4; －CO－CH2－CO 3.6
ArCH3 2.3~2.5; ArCH2 2.5~3.1;
0.99999
三、自旋驰豫
• 低能态核数n+仅比高能态核数n-多十万分之一
• 当n- =n+时，NMR信号消失——饱和
• 外磁场H0 ↑/ 温度↓，n-/n+↓，对测定有利
自旋－晶格驰豫：处于高能态的核自旋体系将能量传递
给周围环境（晶格或溶剂），自己回到低能态的过程 自旋－自旋驰豫：处于高能态的核自旋体系将能量传
第四节
偶合常数
一、自旋偶合与自旋分裂
自旋量子数I
1 如： 1
H,
13 6
C,
F
*I=1/2的核
③ 偶数 奇数
I为整数, I=1, 2, 3, …
2 如： 1
D,
14 7
N
2. 核磁矩( )
原子核有自旋现象，因而有自旋角动量：
h P I ( I 1) 2π
P :自旋角动量
I0核，自旋产生核磁矩 ，核磁矩的方向服从 右手法则，其大小与自旋角动量成正比。
一、屏蔽效应
感应磁场方向
核
绕核电子在外加磁场 的诱导下产生与外加 磁场方向相反的感应 磁场（次级磁场、抗 磁场）
H0
屏蔽效应：由于感应磁场的存在，使原子核实受磁 场强度稍有降低
一、屏蔽效应
H=(1-σ)H0 σ—屏蔽常数，
• σ与被研究核的核外电子云密度有关 • 电子云密度↑，σ↑，屏蔽效应↑ ①扫频（H0一定）： σ↑ 的核, ↓ , 低频端（右端） ②扫场（ 一定）：σ ↑的核，需H0较大才能 共振，共振峰出现在高场（右端）
CH3X
X 电负性 δ
CH3F CH3OH
F 4.0 4.26 O 3.5 3.40
CH3Cl
Cl 3.1 3.05
CH3Br
Br 2.8 2.68
CH3I
I 2.5 2.16
CH4 (CH3)4Si
H 2.1 0.23 Si 1.8 0
2. 磁各向异性：π键产生的感应磁场，其强度及正负具有方向性，分子中 H所处的空间位置不同，屏蔽作用不同的现象
2.0
1.0
0ppm (δ)
（低场）
ν0 固定
（高场）
左端为低场高频，右端为高场低频
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 H样 H标 6 6 10 10 , ＝ 106 标 标 H标 采用相对值的原因： • 绝对值不易测得； • 对于同一核，H0不同时，ν不同，不便于比较，采 用相对值δ与H0无关。
递给邻近低能态同类磁性核的过程
*2. 共振吸收条件
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 迁至逆磁场(m=-1/2) →共振吸收。
3.核磁共振波谱法：利用核磁共振波谱对物 质进行结构测定、定性和定量分析的 方法。
♫概述
二、NMR与UV、IR的区别
1.照射的电磁辐射频率不同，引起的跃迁类型不同
UV-Vis IR 200-760nm 紫外可见光 2.5-25µ m 红外线 价电子跃迁 振动－转动能级跃迁
NMR
0.6-30m
无线电波
270 Hz 10 6 2.70( ppm ) 100 10 6 Hz
横座标用δ表示，TMS的δ=0 (最右端), 向左增大
二、化学位移
3. 常用标准物：TMS —— (CH3)4Si
核磁共振谱法
核磁共振谱法（ Nuclear（Magnetic（Resonance（Spectroscopy，NMR）是一种常用的分析技术，用于确定物质的分子结构和化学环境。
它利用核自旋的量子态之间的能级差异，以及核自旋与外加磁场之间的相互作用，来获得物质的结构和信息。
核磁共振谱法主要用于有机化合物和生物大分子的分析，如有机化合物的结构确定、化学反应的监测以及生物大分子的结构研究等。
下面是关于核磁共振谱法的详细分析：1.（核磁共振现象：核磁共振现象是指物质中具有核自旋的原子在外加磁场作用下，能量级的分裂和跃迁现象。
在外加磁场下，具有核自旋的原子核会分裂成多个能级，其能级差与外加磁场的强度成正比。
2.（化学位移（Chemical（shift）：核磁共振谱法中的一个重要参数是化学位移，用来描述不同原子核在磁场中的化学环境。
化学位移通常用δ值表示，以标准物质（ 如TMS，甲基硅烷）作为参考物质，其化学位移被定义为0。
3.（峰的积分关系：核磁共振谱中的峰通常对应于不同的核。
峰的积分面积与相应核的数量成正比，可以用来确定化合物中不同核的相对数量关系。
4.（倍频峰 Multiplet）：对于具有多个等效核的化合物，峰展宽并分裂成多个子峰，称为倍频峰。
倍频峰的分裂模式与化合物中其他核之间的相互作用有关，可以提供化合物内部结构的信息。
5.（耦合常数 Coupling（constant）：耦合常数用于描述倍频峰的分裂情况，表示分裂峰之间的距离。
它提供了有关邻近核之间的相互作用强度和距离的信息，用于推断化合物的结构。
6.（异常峰：在核磁共振谱中，有时会观察到异常峰，它们来自于特殊的核环境或结构。
异常峰可以提供有关物质中特殊官能团的存在和位置的信息。
通过分析核磁共振谱，可以确定物质的分子结构、官能团、取代基、化学环境等信息，从而帮助化学家和生物学家深入研究物质的性质和反应过程。
核磁共振波谱法的基本原理和解析方法
一、原子核的自旋
1、原子核的自旋角动量（P）、核磁距（μ）及磁旋比（γ）
h I(I1) 2
μ＝γP
2、自旋分类
I与原子的质量数A和原子序数Z有下列关系：
AC Z
质量数 [ A ] 原子序数 [ Z ]
奇数
奇数或偶数
偶数
偶数
自旋量子数 [ I] 1/2,3/2,5/2, …
Hb
Ha
C﹦C
Hc
CN
二、偶合常数
发生自旋偶合时，核磁共振谱线发生分裂．由分裂产 生的裂距反映了相互作用的强弱，称为偶合常数．单位 为Hz。Ｊ值表示。
偕偶、邻偶、远程偶合。H-H,C-H偶合，JC-Ｈ、JH-H。 峰裂距只决定于偶合核的局部磁场强度，因此偶合常 数与外加磁场强度H0无关．
１、间隔的键数
(C ≡C-H)
(４)单键的磁的各向异性效应
屏蔽区 ⊕
Θ
Ｃ
Ｃ
Θ
去屏蔽区
⊕
H C-C-H ()
H
C C-C-H (δ=1.20-1.40)
H
去屏蔽效应增加
C C-C-C (δ=1.40-1.65)
H
环已烷氢核共振峰
去屏蔽区
环已烷氢核共振峰
4 氢键对化学位移的影响
缔合的氢核与不呈现缔合时比较，其电子屏蔽作用减 小，吸收峰移向低场，化学位移值增大．
（一）自旋分裂的产生
1、碘乙烷中CH3和CH2氢核的自旋分裂
（1）甲基受亚甲基两个氢 的干扰分裂为三重峰：
简单偶合时，峰裂距称为偶 常数（J）,Jab=Jba
1:2:1 三重峰
(2)亚甲基受甲基三个氢的干扰分裂为四重峰：
核磁共振波谱法优缺点
核磁共振波谱法优缺点
核磁共振（NMR）波谱法是一种用于科学研究和分析的技术。
它能够测定物质中各化学物质的含量和它们之间的相互作用。
NMR波谱能够提供关于物质的细节结构信息，而且精度很高。
NMR波谱法的优点在于它提供了快速、准确、不受样品量限制的分析结果，可以用于检测复杂的物质。
它的分析速度快，结果准确，还具有诊断特征，可以检测有毒化学物质。
NMR波谱被认为是分析复杂样品中有机物含量最有效、最简便的方法。
然而，核磁共振波谱法也有一些缺点。
其一是该技术需要大量的昂贵的设备和配件，有时通常也需要复杂的操作，才能获得准确的结果。
此外，NMR波谱法需要大量的时间来完成分析，这可能会对临床实验造成压力，而且要求特定温度和压强，以确保测量结果准确无误。
总之，核磁共振波谱法被认为是目前最有效的物质分析技术。
它能提供准确的结果，检测有毒化学物质，并可以用于分析复杂样品中有机物含量。
但它也存在一些缺点，例如过于昂贵的设备和配件、复杂的操作，以及需要相对较长的时间来完成分析的过程。
因此，虽然NMR波谱法能够提供准确的结果，但它应该在正确的条件下正确使用，以获得最佳的结果。
核磁共振波谱法
（ 1 ）对自旋量子数 I=1/2 的同一核来说 , ， 因磁矩为一定值， —为常数，所以发生 共振时，照射频率的大小取决于外磁场 强度的大小。外磁场强度增加时，为使 核发生共振，照射频率也相应增加；反 之，则减小。
16
(2)对自旋量子数I=1/2的不同核来说，若
同时放入一固定磁场中，共振频率取决
核磁共振波谱法
(nuclear magnetic resonance spectroscopy, NMR)
核磁共振波谱法：研究处于强磁场中的具有磁性质
的原子核对射频辐射的选择性吸收，发生核能级跃 迁。——吸收光谱法 射频辐射： 109－1010nm; 红外光：0.78~40m;紫外：200~800nm
18
有机化合物结构与质子核磁共振波谱
理论上：当一个自旋量子数不为零的核置于外磁场中，它只 有一个共振频率，图谱上只有一个吸收峰。
如：在1.4092T磁场存在下，1H的共振频率为60MHz
2.675108 1.4092 0 60.0MHz 2 π 2 3.14
Bo
实际上：质子所处化学环境不同，其共振频率也不同。
1
将磁性原子核放入强磁场后，用适宜频率的 电磁波照射，它们会吸收能量，发生原子核能级 跃迁，同时产生核磁共振信号，得到核磁共振
利用核磁共振光谱进行结构测定，定性与定 量分析的方法称为核磁共振波谱法。简称 NMR
在有机化合物中，经常研究的是1H和13C的共
振吸收谱。
2
共同点都是吸收光谱
紫外-可见 红外 核磁共振
19
有两类化学环境的影响： (1) 质子周围基团的性质不同，使它的共振频率不同，这种 现象称为化学位移。
在1.4092T磁场存在下，1H的共振频率为60MHz
核磁共振波谱解析的主要参数
核磁共振波谱解析的主要参数核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance, NMR）波谱是一种高分辨无损的分析技术，广泛应用于化学、生物化学、药学、材料科学等领域。
核磁共振波谱解析的主要参数包括信号强度、化学位移、偶合常数、弛豫时间以及分辨率等。
下面将对这些参数进行详细介绍。
1. 信号强度（Signal Intensity）：信号强度反映了溶液中特定核的相对丰度或浓度。
在NMR波谱中，信号强度通常用积分面积或峰高度表示。
2. 化学位移（Chemical Shift）：化学位移是核磁共振波峰在频率轴上的位置。
它是相对于参考物质（通常是四氢呋喃或二甲基硫醚）定义的，并且与共振核周围的电子环境有关。
化学位移通常以δ值表示，以部分百万分之一（ppm）为单位。
3. 偶合常数（Coupling Constant）：偶合常数是描述磁共振核之间相互作用的参数。
它反映了不同核自旋之间的耦合程度。
在NMR波谱中，可以通过峰间的分裂模式来确定偶合常数。
4. 弛豫时间（Relaxation Time）：弛豫时间是核磁共振过程中，自旋系统从高能态向低能态返回的速度。
主要有纵向弛豫时间（T1）和横向弛豫时间（T2）两个参数。
T1反映了自旋系统恢复到热平衡所需的时间，而T2则是自旋之间能量转移和相干性的衰减时间。
5. 分辨率（Resolution）：分辨率是指NMR波谱中两个峰之间的最小频率差。
它取决于核磁共振仪的仪器分辨率和样品的纯度。
较高的分辨率意味着可以分辨更多的峰并提供更多的结构信息。
除了以上主要参数外，还有一些其他与NMR波谱解析相关的参数：6. 强度归一化（Normalization）：强度归一化用于将不同波峰的信号强度标准化，以便比较不同实验的结果。
7. 脉冲宽度（Pulse Width）：脉冲宽度是指核磁共振仪在激发和检测过程中所施加的射频脉冲的宽度。
脉冲宽度的选择将影响到信号的强度和分辨率。
核磁共振波谱法原理
核磁共振波谱法原理核磁共振波谱法（NMR）是一种重要的分析化学技术，它通过对样品中原子核在外加磁场和射频辐射作用下的共振现象进行研究，从而获取样品的结构和性质信息。
核磁共振波谱法在有机化学、生物化学、药物研究等领域有着广泛的应用。
本文将介绍核磁共振波谱法的原理及其在化学分析中的应用。
1. 原子核的磁矩。
在外加磁场中，原子核会产生磁矩，这是核磁共振现象的基础。
原子核的磁矩可以用经典物理学的观点来解释，即原子核自身带有一个自旋角动量，从而产生磁矩。
在外加磁场中，原子核的磁矩会发生取向，而不同原子核的磁矩大小和取向会受到化学环境的影响。
2. 核磁共振现象。
当样品置于外加磁场中，并且受到特定频率的射频辐射时，原子核会吸收能量并发生共振。
这种共振现象会导致原子核的磁矩发生瞬时的翻转，当射频辐射停止时，原子核会释放吸收的能量。
核磁共振现象的频率和强度与原子核的化学环境息息相关，因此可以用来获取样品的结构和性质信息。
3. 核磁共振波谱图。
通过对样品施加不同的外加磁场强度和射频辐射频率，可以得到核磁共振波谱图。
核磁共振波谱图通常以化学位移（chemical shift）为横坐标，以吸收峰的强度为纵坐标。
化学位移反映了原子核在分子中的化学环境，不同化学环境的原子核会出现在不同的化学位移位置上；吸收峰的强度则反映了样品中不同类型原子核的相对丰度。
4. 应用领域。
核磁共振波谱法在化学分析中有着广泛的应用。
它可以用来确定有机分子的结构，鉴定化合物的纯度，研究化学反应的动力学过程等。
在生物化学和药物研究领域，核磁共振波谱法也被广泛应用于蛋白质结构研究、药物分子的相互作用研究等方面。
总之，核磁共振波谱法凭借其高分辨率、非破坏性、对样品数量要求低等优点，成为了化学分析领域中不可或缺的重要手段。
通过对核磁共振波谱法的原理和应用的深入理解，我们可以更好地利用这一技术手段来解决化学和生物领域的问题，推动科学研究和技术创新的发展。
15核磁共振波谱法-总结
The End
➢烷烃 ➢烯烃和炔烃 ➢芳香化合物 ➢卤代烃 ➢醇、醚、胺 ➢羰基化合物：醛、酮、酯、羧酸、酰胺 ➢氰基化合物 ➢硝基化合物
核磁共振波谱-总结
1H NMR实验技术应用：
➢定性分析：有机化合物结构鉴定
解析步骤：
（1）根据分子式计算不饱和度Ω=1+n4+1/2(n3-n1)； （2）测量积分曲线的高度，确定各峰组对应的质子数； （3）根据化学位移、质子数目及裂分峰数推测对应的结构单元； （4）计算剩余的结构单元及不饱和度； （5）将结构单元组合成可能的结构式； （6）对确认的结构式进行指认和验证，排除不合理的结构式。
E＝h ＝ ΔE
＝
h 2 H0
＝
2
H0
－产生核磁共振的条件
➢核自旋的弛豫
（ω=γH0）
核磁共振波谱-总结
化学位移及其影响因素：
➢化学位移
因核所处化学环境改变而引起共振条件（核的共振频 率或磁场强度）变化的现象，称为化学位移。
＝ v样－v标
v标
10 6
v样－v标 振荡器频率
106＝ H样－H标 H标
➢定量分析：相对定量
核磁共振波谱-总结
NMR谱仪：
1、磁体 ：提供高稳定性和均匀性的外磁场；
2、射频发生器：线圈垂直于 外磁场方向；传递特定的电磁
辐射（60 MHz or 100 MHz）；
3、射频接收器（检测器）：当质子的进动频率与射频
频率匹配，质子将吸收能量发生能级跃迁，在接收器感应线 圈中将产生mV级别的电信号；
• PFT-NMR的工作原理：一个脉冲覆盖了核磁共振所有的频率范围， 在短时间内完成共振，大大缩短测试时间
自由衰减信号(FID信号) • 驰豫过程在y轴的投影，为时域函数f(t) • NMR信号为频域函数f(u) • FID信号与NMR信号均为包含跃迁的及J信息 • FID信号与NMR信号为一组傅立叶变换对
第十六章 核磁共振波普法
磁铁的作用 磁铁的种类
产生一个外加磁场 永久磁铁、电磁铁和超导磁铁三种
永久磁铁（2.35T） 最高频率100MHz 优点：场强稳定，耗电少 缺点：对温度变化敏感，需长时间才达到稳定。
电磁铁（2.35T）→ 优点：对温度不敏感，很快达到稳定 缺点：功耗大，需冷却。
超导磁铁 优点：可达到很高的磁场强度 缺点：运行需消耗液氮和液氦，维护费用较高。
核
天然丰度 /(%)
自旋量子 数I
1H 99.98
1/2
2H 0.015
1
12C
98.9
0
13C 1.108
1/2
14N 99.35
1
15N 0.365
1/2
16O 99.76
0
17O 0.0039
5/2
19F
100
1/2
31P
100
1/2
磁矩μ/β
2.7927 0.8574
0 0.7023 0.4037 -0.2830
B有效 B0 B B B0
B有效 B0 B B0 B0 B0 1
σ为屏蔽常数 表征核外电子云产生感应磁场对抗外加磁场的能力。
33
1、1H核核外电子云密度越大，σ越大，则对抗外加磁场的能 力越大。 2、σ与化学环境有关，化学环境主要是指1H核核外电子以及 该1H核周围相近的其它核核外电子的运动情况。
化学位移大小的表示 采用相对值表示（相对于标准（参考））。
测定化学位移的参考标准化合物一般用四甲基硅烷(TMS)。
CH3
H3C Si CH3
CH3
36
采用四甲基硅烷(TMS)为标准的优点：
●在NMR1H谱中只有一个尖峰。 ●分子中氢核周围的电子云密度很大，一般其它化合物的 1H峰都出现在TMS峰的左侧，便于谱图解析； ●TMS是化学惰性物质，易溶于大多数有机溶剂中，且沸 点低(27℃ )，易用蒸馏法从样品中除去。
第六章_核磁共振波谱法
不同类型氢的化学位移见P249表13-3
二、偶合常数(J)
(一)自旋偶合与自旋裂分 每类氢核不总表现为单峰，有时多重峰。 原因：相邻两个氢核之间的自旋相互干扰作用称为自旋偶合。 由自旋偶合引起的谱线增多现象称为自旋裂分。 多重峰的峰间距， 偶合常数（J）， 偶合作用的大小。 HA核受到邻近HB 核自旋偶合作用， 吸收峰被分裂为 双重峰。
(Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy) ( NMR Spectroscopy )
§6-1 核磁共振波谱基本原理
当用频率为兆赫数量级，波长约为0.6~10m，能量很低 的电磁波照射分子时，能使磁性的原子核在外磁场中发生磁 能级的共振跃迁，从而产生吸收信号。这种原子核对射频辐 射的吸收称为核磁共振光谱。
核磁共振存在两种弛豫过程
(一)自旋-晶格弛豫 高能态的原子核将能量以热能形式传递给周围的环境而回 到低能态，这一过程称为自旋-晶格弛豫。周围环境对固体样品 是指晶格，对液体样品是指周围的同类分子或溶剂。
一个自旋体系由于核磁共振打破了原来的平衡，而又通过 自旋 -晶格弛豫回到平衡状态所需的时间，叫自旋-晶格弛豫时 间，用半衰期 T1表示， T1 越小，弛豫效率越高； T1越大则弛豫 效率越低，越容易达到饱和。固体及粘稠性液体由于流动性差， T1很大，可达几小时；气体和液体的流动性好， T1很小，一般 在0.01~100s。
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；
= [（ 样 - TMS) / 0 ] ×106 (ppm)
化学位移
影响化学位移的因素
1．电负性的影响 与质子相连元素的电负性越强，吸电子作用越强，价电子偏 离质子，屏蔽作用减弱，信号峰在低场出现。
实例解析——核磁共振波谱法(NMR)
实例分析——核磁共振波谱法（NMR）一、原理核磁共振：用频率为兆赫数量级的能量很低的电磁波照射分子时，能使磁性原子核在外磁场中发生磁能级的共振跃迁，从而产生吸收信号，这种原子核对射频辐射的吸收成为核磁共振光谱。
弛豫过程：大量（而不是单个）原子核的运动规律。
高能态原子核通过非辐射形式放出能量而回到低能态的过程叫弛豫过程。
屏蔽效应：核受周围不断运动着的电子影响，使氢核实际受到的外磁场作用减小, 这种对抗外磁场的作用为屏蔽效应，通过屏蔽效应可分析核周围情况化学位移在有机化合物中，各种氢核周围的电子云密度不同（结构中不同位置）共振频率有差异，即引起共振吸收峰的位移，这种现象称为化学位移。
化学位移的标准：相对标准 TMS（四甲基硅烷）位移常数δ=0TMS原因：①12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；只在图谱中远离其他大多数待研究峰的高磁场区有一个尖峰;③易溶于有机溶剂，沸点低，易回收。
二、定性分析总体分析δ小，屏蔽强，σ大，共振需要的磁场强度大，在高场出现，图右侧；δ大，屏蔽弱，σ小，共振需要的磁场强度小，在低场出现，图左侧与裸露的氢核相比，TMS的化学位移最大，但规定 TMS=0，其他种类氢核的位移为负值，负号不加。
影响因素：（1）诱导效应：吸电子，电子云降低，屏蔽下降，低场出现，图左侧（2）共轭效应（3）磁各相异性效应（4）范得华效应（5）氢键去屏蔽效应：电子云密度降低，产生去屏蔽作用，化学位移向低场（6）溶剂效应各峰的面积与氢原子数成正比自选耦合和自旋裂分：分峰是由于分子内部邻近氢核自旋的相互干扰引起的，这种邻近氢核自旋之间的相互干扰作用称为自旋偶合，由自旋偶合引起的谱线增多现象称为自旋裂分。
n+1规律当某基团上的氢有n个相邻氢时，它将裂分为n+1个峰。
若这些相邻氢核处于不同的化学环境中，如一种环境为n个，另一种为n’个，则将裂分为（n+1)(n’+1)个峰。
三、谱图解析与应用：（1）峰的数目：多少种（2）峰的强度(面积)：多少个（3）峰的位移( )：每类质子所处的化学环境（4）峰的裂分数：相邻碳原子上质子数（5）偶合常数(J)：确定化合物构型四、谱图解析步骤(1)检查谱图是否规则：四甲基硅烷的信号应在零点，是否尖锐、对称、基线平直。