核磁共振波谱法

思考题和习题

1．解释下列各词

（1）屏蔽效应和去屏蔽效应 （2）自旋偶合和自旋分裂 （3）化学位移和偶合常数 （4）化学等价核和磁等价核 （1）屏蔽效应：原子核外电子运动在外加磁场B0作用下产生与外加磁场方向相反的次级磁场，造成核实际受

到的磁场强度减弱。

去屏蔽效应：烯烃、醛、芳环中，π电子在外加磁场作用下产生环流，使氢原子周围产生感应磁场，如果

感应磁场的方向与外加磁场相同，即增加了外加磁场，所以在外加磁场还没有达到Bo时，就发生能级的跃迁，称为去屏蔽效应，该区域称为去屏蔽区。

（2）自旋偶合：相邻核自旋产生核磁矩间的相互干扰，相互作用的现象。

自旋裂分：由自旋偶合引起的共振峰分裂现象。

（3）化学位移：在一定的辐射频率下，处于不同化学环境的有机化合物中的自旋核，产生核磁共振的磁场强

度或共振吸收频率不同的现象。

偶合常数：多重峰的峰间距；用来衡量偶合作用的大小。 （4）化学等价核：化学位移完全相同的核。

磁等价核：分子中的一组化学等价核，若它们对组外任何一个核都是以相同的大小偶合，则这一组核为磁

等价核。

2．下列哪一组原子核不产生核磁共振信号，为什么？

2119121211216H、147N 9F、6C 6C、1H 6C、8O

并不是是所有原子核都能产生核磁共振信号，原子核能产生核磁共振现象是因为具有核自旋，其自旋量子数不等于0。质量数和质子数均为偶数的原子核，自旋量子数为0 ，质量数为奇数的原子

12核，自旋量子数为半整数，质量数为偶数，质子数为奇数的原子核，自旋量子数为整数。由此，6168C、

O这一组原子核都不产生核磁共振信号。

3．为什么强射频波照射样品，会使NMR信号消失，而UV与IR吸收光谱法则不消失？

自旋核在磁场作用下，能级发生分裂，处在低能态核和处于高能态核的分布服从波尔兹曼分布定律，当B0 = 1.409 T，温度为300K时，高能态和低能态的1H核数之比为处于低能级的核数比高能态核数多十万分之一，而NMR信号就是靠这极弱过量的低能态核产生的。若以合适的射频照射处于磁场的核，核吸收能量后,由低能态跃迁到高能态，其净效应是吸收，产生共振信号。若用强射频波照射样品，高能态核不能通过有效途径释放能量回到低能态，低能态的核数越来越少，一定时间后高能态和低能态的核数相等，这时不再吸收，核磁共振信号消失。而UV与IR吸收光谱法是根据光线被吸收后的减弱程度来判断样品中待测元素的含量的,即使用较强辐射照射，吸收也不会消失。

4．为什么用δ值表示峰位，而不用共振频率的绝对值表示？为什么核的共振频率与仪器的磁场强度有关，而偶合常数与磁场强度无关？

屏蔽作用产生的共振条件差异很小，共振频率的绝对差值难以精确测定, 例：100 MHz仪器，1H因屏蔽作用引起的共振频率差约0-1500Hz，仅为共振频率的百万分之十几；由于磁场强度不同，导致同种化学

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环境的核共振频率不同，因此不同照射频率的仪器测得的化学位移值不同，不同仪器测得的同种物谱图没有、直观的可比性。所以用δ值表示峰位，而不用共振频率的绝对值表示

因为核磁矩在外磁场中产生能级分裂，高能级与低能级的能量差随外磁场强度的增大而增大，跃迁时所吸收的能量增大。根据?=?B0/2?可知，核磁共振频率与外磁场强度成正比。而偶合常数的大小只与偶合核间距离、角度和电子云密度有关，与外磁场强度无关。

5．什么是自旋偶合与自旋分裂？单取代苯的取代基为烷基时，苯环上的芳氢（5个）的裂分峰是多少？两取代基为极性基团（如卤素、－NH2、－OH等），苯环的芳氢变为多重峰，试说明原因，并推测是什么自旋系统。

核自旋产生的核磁矩间的相互干扰称为自旋-自旋偶合，简称自旋偶合。由自旋偶合引起的共振峰分裂的现象称为自旋-自旋分裂，简称自旋分裂。

单取代苯若取代基为饱和烷基，则构成A5系统；取代基不是饱和烷基时，可能构成ABB′CC′系统；如苯酚等。

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NH

中的CH2

19．由下述NMR图谱，进行波谱解析，给出未知物的分子结构。 (1)已知化合物的分子式为C9H12，核磁共振谱如图-24所示。

(异丙苯，)

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