核磁共振氢谱

处于外磁场中的氢原子核（质子），其自旋轴有两种取向：与外磁场方向相同（低能态）和相反（高能态）。当用特定频率的电磁波照射样品时，低能态的质子会吸收电磁波能量跃迁到高能态，产生核磁共振现象。不同化学环境的氢原子核吸收的电磁波频率略有差异，这种差异称为化学位移，通过检测这些信号，就可以得到核磁共振氢谱。

核磁共振氢谱

• 自旋耦合和裂分
  • 自旋偶合
    • 偶合强弱受分子结构影响，也受氢核间距影响
  • 峰的裂分
    • 自旋偶合引起裂分
  • 偶合常数J
    • 同一组峰，两小峰之间距离，偶合氢核之间相互干扰强度
    • N＝n＋1规律（小峰数目N 1s 2d 3t 4q（dd）5m
    • （X＋1）∧n小峰面积
      • 1:1 1:2:1 1:3:3:1
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      • 偕偶
        • 同碳质子偶合
      • 邻偶
        • 间隔三个单键偶合
      • 远程偶合
        • 间隔三个键以上
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  • 自旋偶合系统
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      • 化学等同
        • 相同化学环境，相同化学位移
      • 磁等同
        • 偶合相等只表现一种偶合常数，有偶合但不裂分
    • 磁不等同才会自旋偶合产生裂分
      • 化学环境不同氢核
      • 双键末端两个相同基团的氢信号
      • 单键带有双键性质
      • 手性碳是相连亚甲基上氢核
      • 亚甲基位于刚性环或不能自由旋转的单键
      • 芳香环取代基邻位质子
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      • 低级偶合Δν╱J≥6
        • A，M，X，符合n＋1规律
      • 高级偶合Δν≤J
        • A，B，C，X
    • 峰面积与氢核数目成正比
    • 各阶梯高度比表示不同化学位移的质子数比
• 影响化学位移因素
  • 电负性
    • 吸电子能力↑电负性↑
    • 诱导效应：吸电子诱导效应→电子云密度降低→屏蔽效应减弱→信号出现在低场区(高频区）δ大
    • 共轭效应：给电子共轭效应使电子云密度增加，屏蔽作用增强
    • 基团氢原子与形成共价键的电子更加偏向基团而远离氢原子，氢原子的电子也将更偏向电负性大的电子，氢外电子云密度降低
  • 磁的合向异性（屏蔽效应）
    • 顺磁性，去屏蔽效应→低场δ↑
    • 抗磁性，屏蔽效应→高场δ↓
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      • 苯环平面上下方为正屏蔽区（抵消外加磁场），平面周围为负屏蔽区（去屏蔽）
      • 双键平面上下方为正屏蔽区，平面周围为负屏蔽区
      • 炔烃直线形，兀电子环流形成的诱导磁场键轴正屏蔽区
      • 某些环状烯烃也会形成环流效应，环内产生正屏蔽区，环外产生去屏蔽区
      • C一C键为负屏蔽效应圆锥的轴
  • 氢核交换
    • 杂原子（O，N，S）上的H
  • 氢键缔合
    • 去屏蔽δ↑（波动性较大，羧基形成强氢键，δ一般超过10ppm）
    • 氢键受温度影响
  • 范德华效应
    • 两原子空间上非常靠近，具有负电荷电子云就会排斥，这些原子的电子云就会排斥，使这些原子周围的电子云密度↓屏蔽效应↓δ↑
  • 溶剂效应
    • 用不同溶剂测定，所得化学位移值不同
• 常用化学位移值
  • 无取代苯环δ7.27
    • 给电子共轭效应，使苯环邻对位电子云密度增加多一些，间位只有诱导效应增加的少一些，化学位移间位降低少一些
  • 一CH3 δ 0.9 一CH2 δ1.25 一CH δ1.5
  • 烯烃5.28
  • 炔烃δ2～3
  • －COOH10～13
  • 醇－OH 1～6
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