第三章 核磁共振谱教学内容
1,基本原理
2,核磁共振仪
3,化学位移
4,各类化合物的化学位移
5,自旋偶合和自旋裂分
6,氢谱解析概述核磁共振（ NMR）波谱的基本原理氢原子核的自旋会沿着它的自转轴产生一个微小的磁场,它本身就好象一个小磁铁 。
Nuclear magnetic
dipole momentcaused by
spinning nucleus
Direction of
Spin of hydrogen
nucleus
+
低能量高能量 电磁波辐射
Energy Levels
在一定的的 Ho下,要使氢核跃迁,必须使用相应值的射频 。 如
Ho=14092Gs时,要使氢核跃迁,必须使用 60MHz的无线电波 。
原子核的自旋核象电子一样,也有自旋现象,从而有自旋角动量 。
核的自旋角动量 (ρ )是量子化的，不能任意取值，
可用自旋量子数 (I)来描述。
H 0
旋 进 轨 道自 旋 轴自 旋 的 质 子自旋氢核在外磁场中发生 进动 (procession)。
进动有两种取向：同向 (平行 )和反向 (反平行 ),平行状态较稳定。 = H 0
2
E = h = H
0
2
h
E = h H
0
H '
H '
m s =
_
1 / 2
m s = 1 / 2+
ν
γ
π
ν γ
π
ν
高 能 态低 能 态外 场γ — 磁 旋 比 ( 物 质 的 特 征 常 数 )
固定 Ho,改变 n,或者固定 n,改变 Ho,都可使 H核发生共振吸收 。 目前的核磁共振仪采用,扫场,方式：即通过连续改变外磁场强度进行扫描 (无线电波频率固定 ),当磁场强度与照射频率正好满足共振条件时,某些氢核吸收电磁波能量,低能量取向的氢核就翻转过来,给出吸收信号 。
0
H 0低 场 高 场吸收能量信 号其他原子核的自旋
1,原子核的质量数（ A）和质子数（ Z）都为偶数时，
原子核作为整体没有自旋 (自旋量子数 I=0)。如,
AXZ 12C6 16O8
2,A 和 /或 Z为奇数时，原子核有自旋,I≠0,如,
1H1 2H1 13C6 14N7 19F9 31P15
对于 1H1 和 13C6,I=1/2。在外磁场的取向有
2I+1=2种。
磁性核的自旋取向表明 它在外加磁场中的取向它的某个特定能级状态（用磁量子数 ms表示）。取值为
–I … 0 … +I。
如,1H核,∵ I＝ 1/2 ∴ ms为 － 1/2 和 +1/2
=
H 0
2
E = h = H
0
2
h
E = h H 0
H '
H '
m s =
_
1 / 2
m s = 1 / 2+
ν
γ
π
ν γ
π
ν
高 能 态低 能 态外 场γ — 磁 旋 比 ( 物 质 的 特 征 常 数 )
两种取向的能量差?E可表示为,
00
000
)
2
()
2
1
()
2
(2
2)(
H
h
rH
h
r
HHHE
若外界提供一个电磁波，波的频率适当，
能量恰好等于核的两个能量之差,h?=?E，
那么此原子核就可以从低能级跃迁到高能级，
产生 核磁共振吸收 。
教学内容
1,基本原理
2,核磁共振仪
3,化学位移
4,各类化合物的化学位移
5,自旋偶合和自旋裂分
6,氢谱解析
1．永久磁铁：提供外磁场，要求稳定性好，均匀，不均匀性小于六千万分之一。扫场线圈。
2,射频振荡器：线圈垂直于外磁场，发射一定频率的电磁辐射信号。 60MHz或 100MHz。
3,射频信号接受器（检测器）：当质子的进动频率与辐射频率相匹配时，发生能级跃迁，吸收能量，在感应线圈中产生毫伏级信号。
4．样品管：外径 5mm的玻璃管,测量过程中旋转,磁场作用均匀。
核磁共振波谱仪实验时样品管放在磁极中心,磁铁应该对样品提供强而均匀的磁场 。 但实际上磁铁的磁场不可能很均匀,因此需要使样品管以一定速度旋转,以克服磁场不均匀所引起的信号峰加宽 。 射频振荡器不断地提供能量给振荡线圈,向样品发送固定频率的电磁波,该频率与外磁场之间的关系为?=?H0 /2?。
核磁共振试验样品的制备做 1H谱时,常用外径为 6mm的薄壁玻璃管 。 测定时样品常常被配成溶液,这是由于液态样品可以得到分辨较好的图谱 。 要求选择采用不产生干扰信号,溶解性能好,稳定的氘代溶剂 。 溶液的浓度应为 5-10%。 如纯液体粘度大,应用适当溶剂稀释或升温测谱 。 常用的溶剂有 CDCl3,(CD3)2SO、
(CD3)2CO,C6D6等等 。
核磁共振试验样品的制备化学位移?
化学环境峰面积质子数核磁共振谱图教学内容
1,基本原理
2,核磁共振仪
3,化学位移
4,各类化合物的化学位移
5,自旋偶合和自旋裂分
6,氢谱解析化学位移化学位移的由来 -屏蔽效应化学位移是由核外电子的屏蔽效应引起的 。
H核在分子中不是完全裸露的,而 是被价电子所包围 的 。 因此,在 外加磁场作用下,由于核外电子在 垂直于外加磁场的平面绕核旋转,从而 产生与外加磁场方向相反 的感生磁场 H’。 这样,H核的实际感受到的磁场强度为：
实验证明,在 相同 的频率照射下,化学环境不同的质子将在不同的 磁场强度处出现吸收峰 。
)1('H 0000 HHHHH 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 (又称抗磁屏蔽效应 )。
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；反之，共振信号将移向低场区。
H 0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 场去因此,H核磁共振的条件 是：
）（实 122 0HH
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。
零点
-1 -2 -31234566789?
化学位移用?表示，以前也用?表示,?与?的关系为：
= 10 -?
TMS
低场 高场为什么选用 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)与样品不反应、不缔合。
6
0
10
T M S试样化 学 位 移试 样 的 共 振 频 率 标 准 物 质 T M S 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 × 1 0 6
大?小低场 高场屏蔽小 屏蔽大核磁共振屏蔽效应甲醇（ CH3-OH）的核磁共振谱影响化学位移的因素凡影响电子云密度的因素都将影响化学位移 。 其中影响最大的是,诱导效应和各向异性效应 。
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。 例如：
C C
H b H a
I
αβ
屏 蔽 效 应,H b H a
高 场 低 场诱导效应拉电子基团越多,这种影响越大
CH 2Cl H
CHCl
2 H
CCl
3 H
3.05
5.30
7.27
基团距离越远，受到的影响越小
C H 2C H 3 C H 2 Br
1,2 5 1,6 9 3,3 0
C
H a
H b
高 场低 场屏 蔽 效 应,H a H b
O
化 合 物 氢核的化学位移
(CH3)4Si 0.00
(CH3)3-Si(CD2)2CO2－ Na+ 0.00
CH3I 2.2
CH3Br 2.6
CH3Cl 3.1
CH3F 4.3
CH3NO2 4.3
CH2Cl2 5.5
CHCl3 7.3
化学键的各向异性
1,双键碳上的质子烯烃双键碳上的 质子位于 π 键环流电子产生的 感生磁场与外加磁场方向一致的区域 （称为去屏蔽区）,去屏蔽效应的结果，使烯烃双键碳上的 质子 的 共振信号移 向稍低的磁场区,其 δ = 4.5～ 5.7。
同理,羰基碳上的 H质子 与烯烃双键碳上的 H质子相似，也是 处于去屏蔽区,存在去屏蔽效应，但因氧原子电负性的影响较大，所以，羰基碳上的 H质子的 共振信号出现在更低的磁场区,其 δ =9.4～ 10。
2.三键碳上的质子：
碳碳三键是直线构型,π
电子云围绕碳碳 σ 键呈筒型分布，形成环电流，它所产生的感应磁场与外加磁场方向相反,故三键上的 H质子 处于屏蔽区，屏蔽效应较强,使三键上 H质子的 共振信号移向较高的磁场区,其 δ = 2～ 3。
3,芳环体系苯氢较烯氢位于更低场（ 7.27ppm）
随着共轭体系的增大，
环电流效应增强，即环平面上、下的屏蔽效应增强，
环的外周去屏效应增强。
共轭效应苯环上的氢被推电子基（如 CH3O）取代，由于
p –π 共轭，使苯环的电子云密度增大,δ 值高场位移；
拉电子基（如 C=O,NO2）取代，由于 π –π 共轭，使苯环的电子云密度降低,δ 值低场位移。
除了以上讨论的影响质子位移的主要因素之外，由于 NMR试验样品配成溶液或采用纯液体，因此溶质和溶剂分子之间的相互作用（溶剂效应）和氢键的形成，对化学位移的影响有时也很明显。
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。此外，温度,pH值、同位素效应等因素也会影响化学位移的改变。
氢键和溶剂效应氢键的影响氢键的形成可以削弱对氢键质子的屏蔽，
使共振吸收移向低场醇羟基 0.5~5
酚 4~7
胺 0.5~5
羧酸 10~13
二聚体形式（双分子的氢键）
分子内氢键同样可以影响质子的共振吸收
-二酮的烯醇式可以形成分子内氢键该羟基质子的化学位移?为 11~16
分子内（间）氢键氢核交换对化学位移的影响小结：影响化学位移大小的因素原子的杂化状态电子云密度（吸电诱导、共轭、插烯规则等）
磁各向异性氢 键教学内容
1,基本原理
2,核磁共振仪
3,化学位移
4,各类化合物的化学位移
5,自旋偶合和自旋裂分
6,氢谱解析烷基质子质子与 SP3杂化 C原子相连,β 位亦是 SP3杂化 C
原子时,?= 0.9-1.5 ppm
各类质子的化学位移
RCH3 R2CH2 R3CH
0.9 1.25 1.5
烷基质子烷基与杂原子,SP2或 SP杂化的 C原子相连时，
这些基团的电负性均大于烷基，去屏蔽效应使得共振峰向低场位移,?= 1.5-5.0 ppm
各类质子的化学位移氧和卤素的去屏蔽效应大于氮、硫、羰基、双键，故与氧或卤素相连的烷基质子化学位移增大最显著烯质子烯质子的?值一般在 4.5-8.0之间，其中非共轭的?
值在 4.5-5.7之间，共轭体系的烯质子有较大的?值各类质子的化学位移
具有给电子共轭效应的取代基，可使同碳质子化学位移远远大于邻碳质子；
具有吸电子共轭效应的取代基则相反
1
2
3
4
1
2 3
炔质子三键的各向异性效应致使炔质子的化学位移介于烷质子和烯质子之间 1.6-3.4ppm
各类质子的化学位移醛基氢
醛基由于受到羰基的去屏蔽作用，化学位移出现在低场
脂肪醛 9-10ppm，芳香醛 9.5-10.5ppm
各类质子的化学位移芳香质子
芳环的各向异性使得芳环氢受到去屏蔽影响，其化学位移在低场。
苯环未被取代时，在 7.26ppm呈单峰
苯环被取代时，各位质子的化学位移就有了差异
= 7.26 + ∑Si
各类质子的化学位移
6.73
7.24
6.79
7.61
7.48
8.22
稠环芳氢因大 π 键去屏蔽效应增强，芳环氢向低场位移杂环芳质子
杂环芳质子化学位移受溶剂的影响较大，一般 α 位的芳杂环氢的吸收峰在较低场各类质子的化学位移活泼氢
常见的活泼氢，如 -OH,-NH-,-SH,-COOH等基团的质子，在溶剂中交换很快，并受测定条件的影响,?
值不固定在某一值上，而在较宽的一个范围内变化。
一般而言，羧酸、酰胺类缔合峰为宽峰，醇酚类峰形较钝，氨基、巯基峰形较尖。
用重水交换可以鉴别出活泼氢的吸收峰。（加重水后活泼氢的峰消失）
各类质子的化学位移活泼氢化学位移特征质子的化学位移值
1 02345678910111213 C
3CH
C2CH2
C-CH3
环烷烃
0.2—1.5
CH2Ar
CH2NR2
CH2S
C?CH
CH2C=O
CH2=CH-CH3
1.7—3
CH2F
CH2Cl
CH2Br
CH2I
CH2O
CH2NO2
2—4.7
0.5(1)—5.5
6—8.5
10.5—12
CHCl3
(7.27)
4.6—5.99—10
OH
NH2
NH
CR2=CH-RRCOOH
RCHO
H
R
常用溶剂的质子的化学位移值 D
课后习题 2
教学内容
1,基本原理
2,核磁共振仪
3,化学位移
4,各类化合物的化学位移
5,自旋偶合和自旋裂分
6,氢谱解析决定质子数目的方法吸收峰的峰面积，可用自动积分仪对峰面积进行自动积分，画出一个阶梯式的积分曲线。
峰面积的大小与质子数目成正比。
峰面积高度之比 = 质子个数之比。
4 c m ( 2 H )
8 c m ( 4 H )
2 c m ( 1 H )
1 4 c m ( 7 H )
C H 3 C H 2 O H
a b c
屏 蔽 效 应,H a H b H c
H a
H b
H c
例如：
有几种不同类型的 H核，就有几组吸收峰。
一个化合物究竟有几组吸收峰,取决于分子中 H核的化学环境。
共振吸收峰（信号）的数目低分辨率谱图自旋偶合与自旋裂分在高分辨率核磁共振谱仪测定 CH3CH2― I 或
CH3CH2OH时 CH3― 和 ― CH2― 的共振吸收峰都不是单峰，而是多重峰。
相邻的磁不等性 H核 自旋 相互作用（即干扰）的结果。 这种原子核之间的相互作用，叫做自旋偶合。
由 自旋偶合引起的 谱线增多 的现象，叫做自旋裂分。
自旋－自旋偶合机理偶合表示核的相互作用，裂分表示谱线增多的现象。
低级偶合（符合 n+1规律）
理论上 峰数 =（ 3+1）（ 2+1） =12
实际上 峰数 =3+2+1=6 符合 n+1规则
一个分子的部分氢谱图如下，试根据峰的位置及裂分峰数，推断这种吸收峰的氢核相邻部分的结构及电负性
O
H O
H 3 C O
O
H O
H 3 C O
偶合常数
J a b J a b
偶合常数的单位用 Hz表示。偶合常数的大小与外加磁场强度、使用仪器的频率无关。
每组吸收峰内 各峰之间的距离,称为 偶合常数,以
Jab表示。下标 ab表示相互偶合的 磁不等性 H核的种类。
值得注意的是：
自旋偶合与相互作用的两个 H核的相对位置有关，
当相隔单键数 ≤ 3时，可以发生自旋偶合,相隔三个以上单键,J 值趋于 0，即不发生偶合。
磁等性 H核之间不发生自旋裂分。 如 CH3—CH3只有一个单峰。
偶合常数 (J)
a.偶合裂分是由原子核间相互干扰引起的,通过化学键传递 ;
b.相互偶合的 H核其 J值相同 ;
c.根据 J值大小可以判断偶合氢核之间的关系，归属 H核。
C H 3 C H 2 B r
a b J
a b = J b a
相互偶合的两组质子，彼此间作用相同，其偶合常数相同。
1）同碳偶合同一碳原子上的化学环境不同的两个氢的偶合。 2JH-H
C = CC H 3B r H aH
b2）邻碳偶合两个相邻碳上的质子间的偶合。 3JH-C-C-H
C H 3 C H 2 B r
a b? 同种相邻氢不发生偶合。
B r C H 2 C H 2 B r
（一个单峰）
3）远程偶合间隔四个化学键以上的偶合。 通常分子 中被?键隔开。
C H 3 C H 2 C C H 3
O
a b c
H a 与 H c,H b 与 H c 均 不 发 生 偶 合
C H 2 = C H C H 3 a b 4 J H - H = 1,5 C H 2 = C H C H = C H 2 5 J H - H = 0,7 ~ 1,3a b
偶合常数的大小,表示偶合作用的强弱。它与两个作用核之间的相对位置、核上的电荷密度、键角、原子序以及核的磁旋比等因素有关 。
一般，间隔四个单键以上,J值趋于零。
C C
H
H
C C
H H
1 3 ~ 1 8
7 ~ 1 2
苯 环 H 原 子邻 位 6 ~ 9
间 位 1 ~ 3
对 位 0 ~ 1
邻偶 (Jvic),与键长、取代基的电负性、两面角以及 C-
C-H间键角大小有关。
饱和型,自由旋转 J=7Hz
化学等价、磁等价分子中两个相同的原子处于相同的化学环境时称化学等价。
化学等价的质子必然化学位移相同 。
甲烷 乙烷 碘乙烷
1) 化学等价
C H O
H a
H b
C l
H b '
H a '
C l C
H a
C H C l 2
H a '
Ha Ha’ ; Hb Hb’
化学等价
2）磁等价一组化学位移等价的核，对组外任何一个核的偶合常数彼此相同，这组核为磁等价核 。
Ha与 Hb磁等价
(JHaHc= JHbHc)
C C
H b
H a
H c
C l C l
C l 乙烷 丙酮
双键同碳上质子磁不等价。
C CC H 3B r H aH b
单键带有双键性质时会产生不等价质子 。
C H 3 C
O
N
H a
H b
C H 3 C
O
N
H a
H b
苯环上质子的磁不等价 。
C H 3 O C H 2 C l
H a
H a
H b
H b
3）磁不等价
磁等价一定是化学等价，但化学等价不一定是磁等价
相互磁等价的不会产生偶合裂分教学内容
1,基本原理
2,核磁共振仪
3,化学位移
4,各类化合物的化学位移
5,自旋偶合和自旋裂分
6,氢谱解析重氢交换法
重水 D2O 交换，可判断分子中是否存在活泼氢及活泼氢的数目。
交换反应速度的顺序,OH＞ NH＞ SH
若分子中含有这些基团，在作完谱图后滴加几滴重水，然后重新作图，此时活泼氢已被氘取代，相应的谱峰消失。
辅助谱图分析的方法
4.8 谱图解析
1.图谱提供的信息一张谱图可以向我们提供关于有机分子结构的如下信息
1,由 吸收峰的组数,可以判断有 几种不同类型的 H
核；
2,由 峰的强度 （峰面积或积分曲线高度），可以判断 各类 H的相对数目；
3.由 峰的裂分数目,可以判断 相邻 H核的数目；
4,由 峰的化学位移 （ δ 值），可以判断 各类型 H所处的化学环境；
5,由 裂分峰的外形或偶合常数,可以判断 哪种类型
H是相邻的。
2.解析步骤
1.识别干扰峰及活泼氢峰
2.计算不饱和度
3.确定谱图中各峰组对应的氢原子的数目，对氢进行分配
4.对分子对称性的考虑
5.对每个峰组的 δ,J 都进行分析
6.组合可能的结构式
7.对推出的结构进行指认谱图 解析（ 1）
1.分子式为 C3H60的某化合物的核磁共振谱如下，试确定其结构。
谱图上只有一个单峰，说明分子中所有氢核的化学环境完全相同。结合分子式可断定该化合物为丙酮。
谱图解析（ 2 ）
质子 a与质子 b
所处的化学环境不同，两个单峰。
单峰：没有相邻碳原子（或相邻碳原子无质子）
质子 b直接与吸电子元素相连，产生去屏蔽效应，峰在低场（相对与质子 a ）出现。
质子 b也受其影响，峰也向低场位移。
谱图解析（ 3 ）
裂分与位移谱图解析（ 4 ）
苯环上的质子在低场出现。为什么？
为什么 1H比 6H的化学位移大？
对比谱图解析与结构确定 (1)
5
2
2
3化合物 C10H12O2
8 7 6 5 4 3 2 1 0
谱图解析与结构确定 (1)
正确结构：
u=1+10+1/2(-12)=5
δ 2.1单峰三个氢,—CH3峰结构中有氧原子，可能具有,CO CH
3δ 7.3芳环上氢，单峰烷基单取代
δ 3.0和 δ 4.30三重峰和三重峰
O—CH2CH2—相互偶合峰
C H 2 C H 2 O C
O
C H 3
a b c
δ3.0 δ 4.30 δ2.1
谱图解析与结构确定 (2)
9
δ 5.30
δ 3.38 δ 1.37
C7H16O3,推断其结构
6
1
结构确定 (2)
C7H16O3,u=1+7+1/2(-16)=0
a) δ3.38和 δ1.37 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
c) C7H16O3-C6H16O2=CH
d) δ 5.3CH上氢吸收峰，低场与电负性基团相连
H C
O
O
O
C H 2 C H 3
C H 2 C H 3
C H 2 C H 3
正确结构：
谱图解析与结构确定 (3)
化合物 C10H12O2,推断结构
δ7.3
δ 5.21
δ1.2δ2.3
5H
2H 2H
3H
结构确定 (3)
化合物 C10H12O2,u=1+10+1/2(-12)=5
a) δ 2.32和 δ 1.2—CH2CH3相互偶合峰
b) δ 7.3芳环上氢，单峰烷基单取代
c) δ 5.21—CH2上氢，低场与电负性基团相连
C
O
C H 2 O C H 2 C H 3
C H 2 O C
O
C H 2 C H 3
a b
a b
A
B
哪个正确?
正确,B
为什么?
谱图解析与结构确定 (4)
化合物 C8H8O2,推断其结构
9 8 7 6 5 4 310
化合物 C8H8O2,u=1+8+1/2(-8)=5
7-8芳环上氢，四个峰对位取代
δ 9.87—醛基上上氢，低场 δ3.87CH3
峰，低场与电负性正确结构,CO HH
3 C O
5,某化合物的分子式为 C3H7Cl，其 NMR谱图如下图所示：
试推断该化合物的结构。
解,由分子式可知，该化合物是一个饱和化合物；
由谱图可知：
3
2
2
(1) 有三组吸收峰，说明有三种不同类型的 H 核；
(2) 该化合物有七个氢，有积分曲线的阶高可知 a,b、
c各组吸收峰的质子数分别为 3,2,2；
(3) 由化学位移值可知,Ha 的共振信号在高场区，其屏蔽效应最大，该氢核离 Cl原子最远；而 Hc 的屏蔽效应最小，该氢核离 Cl原子最近。
结论,该化合物的结构应为：
C H 3 C H 2 C H 2 C l
a b c
6 C
3H6O2 IR 3000cm-1 1700cm-1
=1 NMR 11.3 (单峰 1H) 2.3 (四重峰 2H)
1.2 (三重峰 3H)
CH3CH2COOH
7 C
7H8O IR 3300,3010,1500,1600,730,690cm-1
=4 NMR 7.2 (多重峰 5H) 4.5 (单峰 2H)
3.7 (宽峰 1H)
C6H5-CH2-OH
8,一个化合物的分子式为 C10H12O2,其 NMR谱图如下图所示，试推断该化合物的结构。
解,1）已知其分子式为 C10H12O2。
2）计算不饱和度,Ω＝ 5。
可能有苯环存在，从图谱上也可以看到 δ 7.25ppm
处有芳氢信号。此外，还应有一个双键或环。
3）根据积分曲线算出各峰的相对质子数。
积分曲线总高度＝ 26＋ 9＋ 9＋ 15＝ 59（格）
据分子式有 12个氢，故每个氢平均约 5（格）。按每组峰积分曲线高度分配如下：
a=26/5≈5个质子,b≈2个质子,c≈2个质子，
d≈3个质子
4）从 3）中可知，各峰知子数之和正好与分子式中氢原子数目符合，所以分子无对称性。
5）解析特征性较强的峰：
① a 峰为单峰，是苯环单取代信号，可能是苯环与烷基碳相连。因为,ⅰ,化学位移在芳氢范围之内，
δ 7.2～ 7.5 ppm； ⅱ,不饱和度为 5，说明有芳环存在的可能性； ⅲ,有 5个质子； ⅳ 单峰说明与苯环相连的基团是非吸电子或非推电子的，即与烷基碳相连才显示为一个单峰。
② d 峰是单峰，推断为甲基信号；很可能是 CH3－ CO－。
因为,ⅰ,单峰，并有 3个质子； ⅱ,化学位移在 δ 2.0～ 2.6
Ppm范围内； ⅲ,分子式含氧，不会是 CH3－ O－基，因为其 δ3.0～ 3.8 ppm 之间。
6）解析低场信号：无大于 8 ppm 的信号。
7）重水交换无变化，证明氧原子上无质子相连，即不存在 OH 型质子。
8）已解析出有 C6H5－和 CH3－ CO－，还剩下 C2H4O的归属未找到。从 b组峰和 c 组峰的峰形看，两个亚甲基应相连，即－ CH2－ CH2－。一端与苯相连，一端与氧相连。
9）写出结构单元，
并合理组合为：
10）指认：① 不同化学环境的质子数或质子组数等于共振峰个数或组数；图上有 4组共振峰，结构中也有 4个质子组；②各类质子数之比应等于相应的积分曲线高度比,a,b,c,d=26,9,9,15＝ 5,2,2,3；
③质子之间偶合裂分服从（ n+1）规律；④由化学位移来考察四类质子均在其常见化学位移范围内。
8,一个化合物的分子式为 C10H12O,其 NMR谱图如下图所示，试推断该化合物的结构。
解：分子式 C10H12O,Ω＝ 5，化合物可能含有苯基,C=C 或 C=O
双键； 1H NMR 谱无明显干扰峰；由低场至高场，积分简比为
4,2,3,3，其数字之和与分子式中氢原子数目一致，故积分比等于质子数目之比。
δ6.5～ 7.5 的多重峰对称性强，可知含有 X－ C6H5－ Y （对位或邻位取代）结构；其中 2H的 δ＜ 7ppm，表明苯环与推电子基
（－ OR）相连。 3.75ppm(s,3H)为 CH3O的特征峰； δ1.83(d,3H)为
CH3－ CH=； δ5.5～ 6.5(m,2H)为双取代烯氢（ C=CH2或 HC=CH）
的四重峰，其中一个氢又与 CH3邻位偶合，排除 =CH2基团的存在，
可知化合物应存在：－ CH＝ CH－ CH3基。
化合物的结构为：
9,一个化合物的分子式为 C12H17O2N,其 NMR谱图如下图所示，试推断该化合物的结构。
解：从分子式计算该化合物的不饱和度为,Ω＝ 5,
可以考虑该化合物含有一个苯环或一个吡啶环。
从积分曲线可知各种氢原子数之比为 1,1,1,1,2,8,3，
其数值之和正好与分子式中氢原子数目符合。由氢谱中各峰组所对应的氢原子数目及峰形知分子无对称性。
δ 7.55～ 9.55 ppm 范围，超过苯环的 δ 值，从它们裂分情况看，
存在两个较大的偶合常数，因此可知，分子内存在着吡啶环，由 5个不饱和度知分子还应有一个双键或一个脂肪环。
Ⅰ 峰组为单峰，说明它无邻碳氢；其 δ 值较高，说明该氢处于吡啶环 N 原子和 β 位的去屏蔽取代基团之间。
Ⅱ 峰组的峰形为 d× d,3J 和 4J 较小，其 δ 值较高，因此可推断出它为吡啶环 N 原子另一侧 的 α-氢。
Ⅲ 组峰的峰形为 d× t,d反映出一个较大的 3J，从三重峰看出产生 4J 偶合的是两个氢。
Ⅳ 组峰为 d× d，对应两个 3J。
综合以上分析，有结构单元：
Ⅴ 组峰对应两个氢（积分曲线），即 CH2。它表现为三重峰，
说明相邻于 CH2。从其化学位移约为 4.4 ppm 可知它连接强电负性的杂原子。该化合物中的杂原子为 O 和 N,N 已推断在吡啶环上，故 CH2 的另一侧应与 O 相连。 若 CH2 只连接 O,δ 值不可能高达 4.4 ppm,因此该 CH2 应与 － CO－ O－相连。
Ⅵ 组峰 δ ＝ 1.2～ 2.1 ppm，显示出典型的长、直链 CH2 峰形。
Ⅶ 组峰 相应 3 个氢，应是端甲基。
综合上述分析，其结构式为：
1,基本原理
2,核磁共振仪
3,化学位移
4,各类化合物的化学位移
5,自旋偶合和自旋裂分
6,氢谱解析概述核磁共振（ NMR）波谱的基本原理氢原子核的自旋会沿着它的自转轴产生一个微小的磁场,它本身就好象一个小磁铁 。
Nuclear magnetic
dipole momentcaused by
spinning nucleus
Direction of
Spin of hydrogen
nucleus
+
低能量高能量 电磁波辐射
Energy Levels
在一定的的 Ho下,要使氢核跃迁,必须使用相应值的射频 。 如
Ho=14092Gs时,要使氢核跃迁,必须使用 60MHz的无线电波 。
原子核的自旋核象电子一样,也有自旋现象,从而有自旋角动量 。
核的自旋角动量 (ρ )是量子化的，不能任意取值，
可用自旋量子数 (I)来描述。
H 0
旋 进 轨 道自 旋 轴自 旋 的 质 子自旋氢核在外磁场中发生 进动 (procession)。
进动有两种取向：同向 (平行 )和反向 (反平行 ),平行状态较稳定。 = H 0
2
E = h = H
0
2
h
E = h H
0
H '
H '
m s =
_
1 / 2
m s = 1 / 2+
ν
γ
π
ν γ
π
ν
高 能 态低 能 态外 场γ — 磁 旋 比 ( 物 质 的 特 征 常 数 )
固定 Ho,改变 n,或者固定 n,改变 Ho,都可使 H核发生共振吸收 。 目前的核磁共振仪采用,扫场,方式：即通过连续改变外磁场强度进行扫描 (无线电波频率固定 ),当磁场强度与照射频率正好满足共振条件时,某些氢核吸收电磁波能量,低能量取向的氢核就翻转过来,给出吸收信号 。
0
H 0低 场 高 场吸收能量信 号其他原子核的自旋
1,原子核的质量数（ A）和质子数（ Z）都为偶数时，
原子核作为整体没有自旋 (自旋量子数 I=0)。如,
AXZ 12C6 16O8
2,A 和 /或 Z为奇数时，原子核有自旋,I≠0,如,
1H1 2H1 13C6 14N7 19F9 31P15
对于 1H1 和 13C6,I=1/2。在外磁场的取向有
2I+1=2种。
磁性核的自旋取向表明 它在外加磁场中的取向它的某个特定能级状态（用磁量子数 ms表示）。取值为
–I … 0 … +I。
如,1H核,∵ I＝ 1/2 ∴ ms为 － 1/2 和 +1/2
=
H 0
2
E = h = H
0
2
h
E = h H 0
H '
H '
m s =
_
1 / 2
m s = 1 / 2+
ν
γ
π
ν γ
π
ν
高 能 态低 能 态外 场γ — 磁 旋 比 ( 物 质 的 特 征 常 数 )
两种取向的能量差?E可表示为,
00
000
)
2
()
2
1
()
2
(2
2)(
H
h
rH
h
r
HHHE
若外界提供一个电磁波，波的频率适当，
能量恰好等于核的两个能量之差,h?=?E，
那么此原子核就可以从低能级跃迁到高能级，
产生 核磁共振吸收 。
教学内容
1,基本原理
2,核磁共振仪
3,化学位移
4,各类化合物的化学位移
5,自旋偶合和自旋裂分
6,氢谱解析
1．永久磁铁：提供外磁场，要求稳定性好，均匀，不均匀性小于六千万分之一。扫场线圈。
2,射频振荡器：线圈垂直于外磁场，发射一定频率的电磁辐射信号。 60MHz或 100MHz。
3,射频信号接受器（检测器）：当质子的进动频率与辐射频率相匹配时，发生能级跃迁，吸收能量，在感应线圈中产生毫伏级信号。
4．样品管：外径 5mm的玻璃管,测量过程中旋转,磁场作用均匀。
核磁共振波谱仪实验时样品管放在磁极中心,磁铁应该对样品提供强而均匀的磁场 。 但实际上磁铁的磁场不可能很均匀,因此需要使样品管以一定速度旋转,以克服磁场不均匀所引起的信号峰加宽 。 射频振荡器不断地提供能量给振荡线圈,向样品发送固定频率的电磁波,该频率与外磁场之间的关系为?=?H0 /2?。
核磁共振试验样品的制备做 1H谱时,常用外径为 6mm的薄壁玻璃管 。 测定时样品常常被配成溶液,这是由于液态样品可以得到分辨较好的图谱 。 要求选择采用不产生干扰信号,溶解性能好,稳定的氘代溶剂 。 溶液的浓度应为 5-10%。 如纯液体粘度大,应用适当溶剂稀释或升温测谱 。 常用的溶剂有 CDCl3,(CD3)2SO、
(CD3)2CO,C6D6等等 。
核磁共振试验样品的制备化学位移?
化学环境峰面积质子数核磁共振谱图教学内容
1,基本原理
2,核磁共振仪
3,化学位移
4,各类化合物的化学位移
5,自旋偶合和自旋裂分
6,氢谱解析化学位移化学位移的由来 -屏蔽效应化学位移是由核外电子的屏蔽效应引起的 。
H核在分子中不是完全裸露的,而 是被价电子所包围 的 。 因此,在 外加磁场作用下,由于核外电子在 垂直于外加磁场的平面绕核旋转,从而 产生与外加磁场方向相反 的感生磁场 H’。 这样,H核的实际感受到的磁场强度为：
实验证明,在 相同 的频率照射下,化学环境不同的质子将在不同的 磁场强度处出现吸收峰 。
)1('H 0000 HHHHH 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 (又称抗磁屏蔽效应 )。
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；反之，共振信号将移向低场区。
H 0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 场去因此,H核磁共振的条件 是：
）（实 122 0HH
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。
零点
-1 -2 -31234566789?
化学位移用?表示，以前也用?表示,?与?的关系为：
= 10 -?
TMS
低场 高场为什么选用 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)与样品不反应、不缔合。
6
0
10
T M S试样化 学 位 移试 样 的 共 振 频 率 标 准 物 质 T M S 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 × 1 0 6
大?小低场 高场屏蔽小 屏蔽大核磁共振屏蔽效应甲醇（ CH3-OH）的核磁共振谱影响化学位移的因素凡影响电子云密度的因素都将影响化学位移 。 其中影响最大的是,诱导效应和各向异性效应 。
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。 例如：
C C
H b H a
I
αβ
屏 蔽 效 应,H b H a
高 场 低 场诱导效应拉电子基团越多,这种影响越大
CH 2Cl H
CHCl
2 H
CCl
3 H
3.05
5.30
7.27
基团距离越远，受到的影响越小
C H 2C H 3 C H 2 Br
1,2 5 1,6 9 3,3 0
C
H a
H b
高 场低 场屏 蔽 效 应,H a H b
O
化 合 物 氢核的化学位移
(CH3)4Si 0.00
(CH3)3-Si(CD2)2CO2－ Na+ 0.00
CH3I 2.2
CH3Br 2.6
CH3Cl 3.1
CH3F 4.3
CH3NO2 4.3
CH2Cl2 5.5
CHCl3 7.3
化学键的各向异性
1,双键碳上的质子烯烃双键碳上的 质子位于 π 键环流电子产生的 感生磁场与外加磁场方向一致的区域 （称为去屏蔽区）,去屏蔽效应的结果，使烯烃双键碳上的 质子 的 共振信号移 向稍低的磁场区,其 δ = 4.5～ 5.7。
同理,羰基碳上的 H质子 与烯烃双键碳上的 H质子相似，也是 处于去屏蔽区,存在去屏蔽效应，但因氧原子电负性的影响较大，所以，羰基碳上的 H质子的 共振信号出现在更低的磁场区,其 δ =9.4～ 10。
2.三键碳上的质子：
碳碳三键是直线构型,π
电子云围绕碳碳 σ 键呈筒型分布，形成环电流，它所产生的感应磁场与外加磁场方向相反,故三键上的 H质子 处于屏蔽区，屏蔽效应较强,使三键上 H质子的 共振信号移向较高的磁场区,其 δ = 2～ 3。
3,芳环体系苯氢较烯氢位于更低场（ 7.27ppm）
随着共轭体系的增大，
环电流效应增强，即环平面上、下的屏蔽效应增强，
环的外周去屏效应增强。
共轭效应苯环上的氢被推电子基（如 CH3O）取代，由于
p –π 共轭，使苯环的电子云密度增大,δ 值高场位移；
拉电子基（如 C=O,NO2）取代，由于 π –π 共轭，使苯环的电子云密度降低,δ 值低场位移。
除了以上讨论的影响质子位移的主要因素之外，由于 NMR试验样品配成溶液或采用纯液体，因此溶质和溶剂分子之间的相互作用（溶剂效应）和氢键的形成，对化学位移的影响有时也很明显。
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。此外，温度,pH值、同位素效应等因素也会影响化学位移的改变。
氢键和溶剂效应氢键的影响氢键的形成可以削弱对氢键质子的屏蔽，
使共振吸收移向低场醇羟基 0.5~5
酚 4~7
胺 0.5~5
羧酸 10~13
二聚体形式（双分子的氢键）
分子内氢键同样可以影响质子的共振吸收
-二酮的烯醇式可以形成分子内氢键该羟基质子的化学位移?为 11~16
分子内（间）氢键氢核交换对化学位移的影响小结：影响化学位移大小的因素原子的杂化状态电子云密度（吸电诱导、共轭、插烯规则等）
磁各向异性氢 键教学内容
1,基本原理
2,核磁共振仪
3,化学位移
4,各类化合物的化学位移
5,自旋偶合和自旋裂分
6,氢谱解析烷基质子质子与 SP3杂化 C原子相连,β 位亦是 SP3杂化 C
原子时,?= 0.9-1.5 ppm
各类质子的化学位移
RCH3 R2CH2 R3CH
0.9 1.25 1.5
烷基质子烷基与杂原子,SP2或 SP杂化的 C原子相连时，
这些基团的电负性均大于烷基，去屏蔽效应使得共振峰向低场位移,?= 1.5-5.0 ppm
各类质子的化学位移氧和卤素的去屏蔽效应大于氮、硫、羰基、双键，故与氧或卤素相连的烷基质子化学位移增大最显著烯质子烯质子的?值一般在 4.5-8.0之间，其中非共轭的?
值在 4.5-5.7之间，共轭体系的烯质子有较大的?值各类质子的化学位移
具有给电子共轭效应的取代基，可使同碳质子化学位移远远大于邻碳质子；
具有吸电子共轭效应的取代基则相反
1
2
3
4
1
2 3
炔质子三键的各向异性效应致使炔质子的化学位移介于烷质子和烯质子之间 1.6-3.4ppm
各类质子的化学位移醛基氢
醛基由于受到羰基的去屏蔽作用，化学位移出现在低场
脂肪醛 9-10ppm，芳香醛 9.5-10.5ppm
各类质子的化学位移芳香质子
芳环的各向异性使得芳环氢受到去屏蔽影响，其化学位移在低场。
苯环未被取代时，在 7.26ppm呈单峰
苯环被取代时，各位质子的化学位移就有了差异
= 7.26 + ∑Si
各类质子的化学位移
6.73
7.24
6.79
7.61
7.48
8.22
稠环芳氢因大 π 键去屏蔽效应增强，芳环氢向低场位移杂环芳质子
杂环芳质子化学位移受溶剂的影响较大，一般 α 位的芳杂环氢的吸收峰在较低场各类质子的化学位移活泼氢
常见的活泼氢，如 -OH,-NH-,-SH,-COOH等基团的质子，在溶剂中交换很快，并受测定条件的影响,?
值不固定在某一值上，而在较宽的一个范围内变化。
一般而言，羧酸、酰胺类缔合峰为宽峰，醇酚类峰形较钝，氨基、巯基峰形较尖。
用重水交换可以鉴别出活泼氢的吸收峰。（加重水后活泼氢的峰消失）
各类质子的化学位移活泼氢化学位移特征质子的化学位移值
1 02345678910111213 C
3CH
C2CH2
C-CH3
环烷烃
0.2—1.5
CH2Ar
CH2NR2
CH2S
C?CH
CH2C=O
CH2=CH-CH3
1.7—3
CH2F
CH2Cl
CH2Br
CH2I
CH2O
CH2NO2
2—4.7
0.5(1)—5.5
6—8.5
10.5—12
CHCl3
(7.27)
4.6—5.99—10
OH
NH2
NH
CR2=CH-RRCOOH
RCHO
H
R
常用溶剂的质子的化学位移值 D
课后习题 2
教学内容
1,基本原理
2,核磁共振仪
3,化学位移
4,各类化合物的化学位移
5,自旋偶合和自旋裂分
6,氢谱解析决定质子数目的方法吸收峰的峰面积，可用自动积分仪对峰面积进行自动积分，画出一个阶梯式的积分曲线。
峰面积的大小与质子数目成正比。
峰面积高度之比 = 质子个数之比。
4 c m ( 2 H )
8 c m ( 4 H )
2 c m ( 1 H )
1 4 c m ( 7 H )
C H 3 C H 2 O H
a b c
屏 蔽 效 应,H a H b H c
H a
H b
H c
例如：
有几种不同类型的 H核，就有几组吸收峰。
一个化合物究竟有几组吸收峰,取决于分子中 H核的化学环境。
共振吸收峰（信号）的数目低分辨率谱图自旋偶合与自旋裂分在高分辨率核磁共振谱仪测定 CH3CH2― I 或
CH3CH2OH时 CH3― 和 ― CH2― 的共振吸收峰都不是单峰，而是多重峰。
相邻的磁不等性 H核 自旋 相互作用（即干扰）的结果。 这种原子核之间的相互作用，叫做自旋偶合。
由 自旋偶合引起的 谱线增多 的现象，叫做自旋裂分。
自旋－自旋偶合机理偶合表示核的相互作用，裂分表示谱线增多的现象。
低级偶合（符合 n+1规律）
理论上 峰数 =（ 3+1）（ 2+1） =12
实际上 峰数 =3+2+1=6 符合 n+1规则
一个分子的部分氢谱图如下，试根据峰的位置及裂分峰数，推断这种吸收峰的氢核相邻部分的结构及电负性
O
H O
H 3 C O
O
H O
H 3 C O
偶合常数
J a b J a b
偶合常数的单位用 Hz表示。偶合常数的大小与外加磁场强度、使用仪器的频率无关。
每组吸收峰内 各峰之间的距离,称为 偶合常数,以
Jab表示。下标 ab表示相互偶合的 磁不等性 H核的种类。
值得注意的是：
自旋偶合与相互作用的两个 H核的相对位置有关，
当相隔单键数 ≤ 3时，可以发生自旋偶合,相隔三个以上单键,J 值趋于 0，即不发生偶合。
磁等性 H核之间不发生自旋裂分。 如 CH3—CH3只有一个单峰。
偶合常数 (J)
a.偶合裂分是由原子核间相互干扰引起的,通过化学键传递 ;
b.相互偶合的 H核其 J值相同 ;
c.根据 J值大小可以判断偶合氢核之间的关系，归属 H核。
C H 3 C H 2 B r
a b J
a b = J b a
相互偶合的两组质子，彼此间作用相同，其偶合常数相同。
1）同碳偶合同一碳原子上的化学环境不同的两个氢的偶合。 2JH-H
C = CC H 3B r H aH
b2）邻碳偶合两个相邻碳上的质子间的偶合。 3JH-C-C-H
C H 3 C H 2 B r
a b? 同种相邻氢不发生偶合。
B r C H 2 C H 2 B r
（一个单峰）
3）远程偶合间隔四个化学键以上的偶合。 通常分子 中被?键隔开。
C H 3 C H 2 C C H 3
O
a b c
H a 与 H c,H b 与 H c 均 不 发 生 偶 合
C H 2 = C H C H 3 a b 4 J H - H = 1,5 C H 2 = C H C H = C H 2 5 J H - H = 0,7 ~ 1,3a b
偶合常数的大小,表示偶合作用的强弱。它与两个作用核之间的相对位置、核上的电荷密度、键角、原子序以及核的磁旋比等因素有关 。
一般，间隔四个单键以上,J值趋于零。
C C
H
H
C C
H H
1 3 ~ 1 8
7 ~ 1 2
苯 环 H 原 子邻 位 6 ~ 9
间 位 1 ~ 3
对 位 0 ~ 1
邻偶 (Jvic),与键长、取代基的电负性、两面角以及 C-
C-H间键角大小有关。
饱和型,自由旋转 J=7Hz
化学等价、磁等价分子中两个相同的原子处于相同的化学环境时称化学等价。
化学等价的质子必然化学位移相同 。
甲烷 乙烷 碘乙烷
1) 化学等价
C H O
H a
H b
C l
H b '
H a '
C l C
H a
C H C l 2
H a '
Ha Ha’ ; Hb Hb’
化学等价
2）磁等价一组化学位移等价的核，对组外任何一个核的偶合常数彼此相同，这组核为磁等价核 。
Ha与 Hb磁等价
(JHaHc= JHbHc)
C C
H b
H a
H c
C l C l
C l 乙烷 丙酮
双键同碳上质子磁不等价。
C CC H 3B r H aH b
单键带有双键性质时会产生不等价质子 。
C H 3 C
O
N
H a
H b
C H 3 C
O
N
H a
H b
苯环上质子的磁不等价 。
C H 3 O C H 2 C l
H a
H a
H b
H b
3）磁不等价
磁等价一定是化学等价，但化学等价不一定是磁等价
相互磁等价的不会产生偶合裂分教学内容
1,基本原理
2,核磁共振仪
3,化学位移
4,各类化合物的化学位移
5,自旋偶合和自旋裂分
6,氢谱解析重氢交换法
重水 D2O 交换，可判断分子中是否存在活泼氢及活泼氢的数目。
交换反应速度的顺序,OH＞ NH＞ SH
若分子中含有这些基团，在作完谱图后滴加几滴重水，然后重新作图，此时活泼氢已被氘取代，相应的谱峰消失。
辅助谱图分析的方法
4.8 谱图解析
1.图谱提供的信息一张谱图可以向我们提供关于有机分子结构的如下信息
1,由 吸收峰的组数,可以判断有 几种不同类型的 H
核；
2,由 峰的强度 （峰面积或积分曲线高度），可以判断 各类 H的相对数目；
3.由 峰的裂分数目,可以判断 相邻 H核的数目；
4,由 峰的化学位移 （ δ 值），可以判断 各类型 H所处的化学环境；
5,由 裂分峰的外形或偶合常数,可以判断 哪种类型
H是相邻的。
2.解析步骤
1.识别干扰峰及活泼氢峰
2.计算不饱和度
3.确定谱图中各峰组对应的氢原子的数目，对氢进行分配
4.对分子对称性的考虑
5.对每个峰组的 δ,J 都进行分析
6.组合可能的结构式
7.对推出的结构进行指认谱图 解析（ 1）
1.分子式为 C3H60的某化合物的核磁共振谱如下，试确定其结构。
谱图上只有一个单峰，说明分子中所有氢核的化学环境完全相同。结合分子式可断定该化合物为丙酮。
谱图解析（ 2 ）
质子 a与质子 b
所处的化学环境不同，两个单峰。
单峰：没有相邻碳原子（或相邻碳原子无质子）
质子 b直接与吸电子元素相连，产生去屏蔽效应，峰在低场（相对与质子 a ）出现。
质子 b也受其影响，峰也向低场位移。
谱图解析（ 3 ）
裂分与位移谱图解析（ 4 ）
苯环上的质子在低场出现。为什么？
为什么 1H比 6H的化学位移大？
对比谱图解析与结构确定 (1)
5
2
2
3化合物 C10H12O2
8 7 6 5 4 3 2 1 0
谱图解析与结构确定 (1)
正确结构：
u=1+10+1/2(-12)=5
δ 2.1单峰三个氢,—CH3峰结构中有氧原子，可能具有,CO CH
3δ 7.3芳环上氢，单峰烷基单取代
δ 3.0和 δ 4.30三重峰和三重峰
O—CH2CH2—相互偶合峰
C H 2 C H 2 O C
O
C H 3
a b c
δ3.0 δ 4.30 δ2.1
谱图解析与结构确定 (2)
9
δ 5.30
δ 3.38 δ 1.37
C7H16O3,推断其结构
6
1
结构确定 (2)
C7H16O3,u=1+7+1/2(-16)=0
a) δ3.38和 δ1.37 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
c) C7H16O3-C6H16O2=CH
d) δ 5.3CH上氢吸收峰，低场与电负性基团相连
H C
O
O
O
C H 2 C H 3
C H 2 C H 3
C H 2 C H 3
正确结构：
谱图解析与结构确定 (3)
化合物 C10H12O2,推断结构
δ7.3
δ 5.21
δ1.2δ2.3
5H
2H 2H
3H
结构确定 (3)
化合物 C10H12O2,u=1+10+1/2(-12)=5
a) δ 2.32和 δ 1.2—CH2CH3相互偶合峰
b) δ 7.3芳环上氢，单峰烷基单取代
c) δ 5.21—CH2上氢，低场与电负性基团相连
C
O
C H 2 O C H 2 C H 3
C H 2 O C
O
C H 2 C H 3
a b
a b
A
B
哪个正确?
正确,B
为什么?
谱图解析与结构确定 (4)
化合物 C8H8O2,推断其结构
9 8 7 6 5 4 310
化合物 C8H8O2,u=1+8+1/2(-8)=5
7-8芳环上氢，四个峰对位取代
δ 9.87—醛基上上氢，低场 δ3.87CH3
峰，低场与电负性正确结构,CO HH
3 C O
5,某化合物的分子式为 C3H7Cl，其 NMR谱图如下图所示：
试推断该化合物的结构。
解,由分子式可知，该化合物是一个饱和化合物；
由谱图可知：
3
2
2
(1) 有三组吸收峰，说明有三种不同类型的 H 核；
(2) 该化合物有七个氢，有积分曲线的阶高可知 a,b、
c各组吸收峰的质子数分别为 3,2,2；
(3) 由化学位移值可知,Ha 的共振信号在高场区，其屏蔽效应最大，该氢核离 Cl原子最远；而 Hc 的屏蔽效应最小，该氢核离 Cl原子最近。
结论,该化合物的结构应为：
C H 3 C H 2 C H 2 C l
a b c
6 C
3H6O2 IR 3000cm-1 1700cm-1
=1 NMR 11.3 (单峰 1H) 2.3 (四重峰 2H)
1.2 (三重峰 3H)
CH3CH2COOH
7 C
7H8O IR 3300,3010,1500,1600,730,690cm-1
=4 NMR 7.2 (多重峰 5H) 4.5 (单峰 2H)
3.7 (宽峰 1H)
C6H5-CH2-OH
8,一个化合物的分子式为 C10H12O2,其 NMR谱图如下图所示，试推断该化合物的结构。
解,1）已知其分子式为 C10H12O2。
2）计算不饱和度,Ω＝ 5。
可能有苯环存在，从图谱上也可以看到 δ 7.25ppm
处有芳氢信号。此外，还应有一个双键或环。
3）根据积分曲线算出各峰的相对质子数。
积分曲线总高度＝ 26＋ 9＋ 9＋ 15＝ 59（格）
据分子式有 12个氢，故每个氢平均约 5（格）。按每组峰积分曲线高度分配如下：
a=26/5≈5个质子,b≈2个质子,c≈2个质子，
d≈3个质子
4）从 3）中可知，各峰知子数之和正好与分子式中氢原子数目符合，所以分子无对称性。
5）解析特征性较强的峰：
① a 峰为单峰，是苯环单取代信号，可能是苯环与烷基碳相连。因为,ⅰ,化学位移在芳氢范围之内，
δ 7.2～ 7.5 ppm； ⅱ,不饱和度为 5，说明有芳环存在的可能性； ⅲ,有 5个质子； ⅳ 单峰说明与苯环相连的基团是非吸电子或非推电子的，即与烷基碳相连才显示为一个单峰。
② d 峰是单峰，推断为甲基信号；很可能是 CH3－ CO－。
因为,ⅰ,单峰，并有 3个质子； ⅱ,化学位移在 δ 2.0～ 2.6
Ppm范围内； ⅲ,分子式含氧，不会是 CH3－ O－基，因为其 δ3.0～ 3.8 ppm 之间。
6）解析低场信号：无大于 8 ppm 的信号。
7）重水交换无变化，证明氧原子上无质子相连，即不存在 OH 型质子。
8）已解析出有 C6H5－和 CH3－ CO－，还剩下 C2H4O的归属未找到。从 b组峰和 c 组峰的峰形看，两个亚甲基应相连，即－ CH2－ CH2－。一端与苯相连，一端与氧相连。
9）写出结构单元，
并合理组合为：
10）指认：① 不同化学环境的质子数或质子组数等于共振峰个数或组数；图上有 4组共振峰，结构中也有 4个质子组；②各类质子数之比应等于相应的积分曲线高度比,a,b,c,d=26,9,9,15＝ 5,2,2,3；
③质子之间偶合裂分服从（ n+1）规律；④由化学位移来考察四类质子均在其常见化学位移范围内。
8,一个化合物的分子式为 C10H12O,其 NMR谱图如下图所示，试推断该化合物的结构。
解：分子式 C10H12O,Ω＝ 5，化合物可能含有苯基,C=C 或 C=O
双键； 1H NMR 谱无明显干扰峰；由低场至高场，积分简比为
4,2,3,3，其数字之和与分子式中氢原子数目一致，故积分比等于质子数目之比。
δ6.5～ 7.5 的多重峰对称性强，可知含有 X－ C6H5－ Y （对位或邻位取代）结构；其中 2H的 δ＜ 7ppm，表明苯环与推电子基
（－ OR）相连。 3.75ppm(s,3H)为 CH3O的特征峰； δ1.83(d,3H)为
CH3－ CH=； δ5.5～ 6.5(m,2H)为双取代烯氢（ C=CH2或 HC=CH）
的四重峰，其中一个氢又与 CH3邻位偶合，排除 =CH2基团的存在，
可知化合物应存在：－ CH＝ CH－ CH3基。
化合物的结构为：
9,一个化合物的分子式为 C12H17O2N,其 NMR谱图如下图所示，试推断该化合物的结构。
解：从分子式计算该化合物的不饱和度为,Ω＝ 5,
可以考虑该化合物含有一个苯环或一个吡啶环。
从积分曲线可知各种氢原子数之比为 1,1,1,1,2,8,3，
其数值之和正好与分子式中氢原子数目符合。由氢谱中各峰组所对应的氢原子数目及峰形知分子无对称性。
δ 7.55～ 9.55 ppm 范围，超过苯环的 δ 值，从它们裂分情况看，
存在两个较大的偶合常数，因此可知，分子内存在着吡啶环，由 5个不饱和度知分子还应有一个双键或一个脂肪环。
Ⅰ 峰组为单峰，说明它无邻碳氢；其 δ 值较高，说明该氢处于吡啶环 N 原子和 β 位的去屏蔽取代基团之间。
Ⅱ 峰组的峰形为 d× d,3J 和 4J 较小，其 δ 值较高，因此可推断出它为吡啶环 N 原子另一侧 的 α-氢。
Ⅲ 组峰的峰形为 d× t,d反映出一个较大的 3J，从三重峰看出产生 4J 偶合的是两个氢。
Ⅳ 组峰为 d× d，对应两个 3J。
综合以上分析，有结构单元：
Ⅴ 组峰对应两个氢（积分曲线），即 CH2。它表现为三重峰，
说明相邻于 CH2。从其化学位移约为 4.4 ppm 可知它连接强电负性的杂原子。该化合物中的杂原子为 O 和 N,N 已推断在吡啶环上，故 CH2 的另一侧应与 O 相连。 若 CH2 只连接 O,δ 值不可能高达 4.4 ppm,因此该 CH2 应与 － CO－ O－相连。
Ⅵ 组峰 δ ＝ 1.2～ 2.1 ppm，显示出典型的长、直链 CH2 峰形。
Ⅶ 组峰 相应 3 个氢，应是端甲基。
综合上述分析，其结构式为：
