核磁共振氢谱(H Nuclear Magnetic Resonance Spectra,HNMR)

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核磁共振氢谱(H Nuclear Magnetic Resonance Spectra,HNMR)

2024-05-29 00:11| 来源: 网络整理| 查看: 265

上一期我们介绍了核磁共振的基本原理,以及核磁共振波谱的分类。在众多的核磁共振波谱中,核磁共振氢谱应用最为广泛。下图就是比较简单的化合物—溴乙烷的核磁共振氢谱。

核磁共振氢谱的横坐标为化学位移,常用符号δ表示,单位ppm,即用来表示质子吸收峰出现的位置。纵坐标为吸收峰强度,可以通过对峰面积进行积分来定量计算质子的数量。在描述一个质子的化学位移时,通常选取一个基准物作为参考物,即四甲基硅烷(TMS)。在图谱左侧的吸收峰,一般称之为其处于低场,右侧称为高场。上图中(a)峰为溴乙烷中亚甲基氢的核磁信号,(b)峰为甲基氢的吸收信号。通过对吸收峰放大发现,两者的峰型不同,我们称之为信号的裂分。

接下来我们通过介绍几个常见的概念来对核磁共振氢谱进行更深入的了解。

化学等价:分子中的两个原子处于相同的化学环境。磁等价:分子中的两个原子化学环境相同,且它们对任意另外一核的偶合常数也相同。弛豫:在此频率的电磁辐射的作用下,原子核也能从高能级回到低能级,放出该频率的电磁辐射。这种通过无辐射的释放能量途径,原子核从高能态回到低能态的过程叫做弛豫。旋转边峰:在测试样品时,样品管在1H-NMR仪中快速旋转,当仪器调节未达到良好工作状态时,会出现旋转边带,即以强谱线为中心,呈现出一对对称的弱峰,称为旋转边峰。卫星峰:13C具有磁距,可以与1H偶合产生裂分,称之为13C卫星峰,但由于13C的天然丰度只为1.1%,只强峰才能观察到,一般不会对氢的谱图造成干扰。TMS作为标准物原因:四个甲基化学环境相同,只有单一的吸收峰;屏蔽效应强,吸收峰出现在高场,而其他有机物质子吸收峰一般不出现在该位置;化学惰性,不易与待测物产生反应。高场低场:此处指磁场强度。处于图谱右侧的质子,如TMS,其屏蔽效应强,若要使其质子产生核磁共振,往往需要更高的磁场才能完成。而图谱左侧的质子,屏蔽效应弱,因此处于低场。自旋偶合与裂分

理论上,一类质子只有一个化学位移,同时产生单一吸收峰。然而邻近的质子通过电子云相互之间的作用会影响对方的核磁共振吸收,并引起谱线增多。原子核之间的这种相互作用称为自旋偶合。因偶合而引起谱线增多的现象称为自旋裂分。

如上图所示,HB不存在时,HA化学位移为虚线位置。HB有两种自旋取向,一种自旋取向对HA产生屏蔽效应,其化学位移向高场移动,另一种自旋取向对HA产生去屏蔽效应,其化学位移向低场移动,从而使其吸收峰发生裂分。一组化学等价的质子被一组数目为n的等价质子裂分时,那么其吸收峰数目为n+1,峰强比例符合二项式;一组化学等价的质子被两组数目分别为n和n



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