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核磁共振氫譜
來源:互聯網

核磁共振氫譜(proton nuclear magnetic resonance)是一種圖譜,可提供分子中質子的類型、連接方式以及數目等結構信息。在不期電產的峰位,判定氫的類型和化學環境;質子峰面積值,反映質子的相對數目;偶合常數,用J表示,表明核與核之間的關系。

在1H-NMR譜上,各吸收峰覆蓋的面積與引起該吸收的氫核數目成正比。峰面積常以積分曲線高度表示。積分曲線的畫法為由左至右,即由低磁場向高磁場。積分曲線總高度(用cm或小方格表示)和吸收峰的總面積相當,即相當于氫核的總個數。每一相鄰水平臺階高度則取決于引起該吸收峰的氫核數目。

基本概念

氫原子具有磁性,如電磁波照射氫原子核,它能通過共振吸收電磁波能量,發生躍遷。用核磁共振儀可以記錄到有關信號,處在不同環境中的氫原子因產生共振時吸收電磁波的頻率不同,在圖譜上出現的位置也不同,各種氫原子的這種差異被稱為化學位移。利用化學位移,峰面積和積分值以及耦合常數等信息,進而推測其在碳骨架上的位置。

在核磁共振氫譜圖中,特征峰的數目反映了有機化合物中氫原子化學環境的種類;不同特征峰的強度比(及特征峰的高度比)反映了不同化學環境氫原子的數目比。

化學位移

氫原子在分子中的化學環境不同,而顯示出不同的吸收峰,峰與峰之間的差距被稱作化學位移;化學位移的大小,可采用一個標準化合物為原點,測出峰與原點的距離,就是該峰的化學位移,現在一般采用(CH)Si(四甲基硅烷TMS)為標準化合物,其化學位移值為0 ppm。

裂分

由于相鄰碳上質子之間的自旋偶合,因此能夠引起吸收峰裂分。例如,一個質子共振峰不受相鄰的另一個質子的自旋偶合影響,則表現為一個單峰,如果受其影響,就表現為一個二重峰,該二重峰強度相等,其總面積正好和未分裂的單峰面積相等。

自旋偶合使核磁共振譜中信號分裂成多重峰,峰的數目等于n+1,n是指鄰近H的數目,例如CH3-CHCl2中CH3的共振峰是1+1=2,因為他鄰近基團CHCl2上只有一個H;-CHCl2的共振峰是3+1=4,因為他鄰近基團-甲基上有三個H。注意,只有當自旋偶合的鄰近H原子都相同時才適用n+1規則。

當自旋偶合的鄰近H原子不相同時,裂分數目為(n+1)(n'+1)(n''+1)。例如化合物Cl2CH-CH2-CHBr2中,兩端兩個基團-CHCl2和-CHBr2中的H并不相同,因而-CH2-應該裂分成為(1+1)(1+1)=4重峰。又如ClCH2-CH2-CH2Br中-CH2-該裂分為(2+1)(2+1)=9重峰

高度法

核磁共振氫譜中,峰的數量就是氫的化學環境的數量,而峰的相對高度,就是對應的處于某種化學環境中的氫原子的數量。使用核磁共振儀自帶的自動積分儀可以對各峰的面積進行自動積分,得到的數值用階梯式積分曲線高度表示出來。

不同化學環境中的H,其峰的位置是不同的。峰的強度(也稱為面積)之比代表不同環境H的數目比。

例:CH3CH2OH中,有3種H,則有3個峰,強度比為:3:2:1。

CH3OCH3中,只有一種H,則有1個峰。

CH2=CH-CH3中,有四種H,個數比為:1:1:1:3

一氯苯中:有3種H,個數比:2:2:1

CH3COOCH3中有2種H,個數比3:3or1:1

參考資料 >

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