《基础化学 Fundamentals in Chemistry》课程教学课件（分子形状与结构 The Shapes and Structures of Molecules）Part II 分子结构的测量与表征（How to measure and charaterize the structure of molecules）i1-4

核磁共振信号的来源你可能已经熟悉电子具有一种叫做“自旋”的性质，我们用上下箭头1、1来表示自旋相反的电子。例如，当计算出原子中电子的最低能量排列时，自旋就变得很重要。in.magneticfieldNMRE2"spindown"signalgivesradiowaveshvfrequency"spinup"E以类似的方式，某些（但不是所有）原子核也具有自旋，因此，原子核具有非常弱的磁场。当放置在一个强磁场中，在这个核自旋和外加磁场之间有一个相互作用，这产生了一组核自旋能级。适当频率的无线电波引起这些能级之间的跃迁，这就产生了核磁共振信号。XiamenUniversity2

Xiamen University 2 你可能已经熟悉电子具有一种叫做“自旋”的性质，我们用上下箭头↑、↓来表示自 旋相反的电子。例如，当计算出原子中电子的最低能量排列时，自旋就变得很重要。 以类似的方式，某些(但不是所有)原子核也具有自旋，因此，原子核具有非常弱的 磁场。当放置在一个强磁场中，在这个核自旋和外加磁场之间有一个相互作用，这 产生了一组核自旋能级。适当频率的无线电波引起这些能级之间的跃迁，这就产生 了核磁共振信号。 核磁共振信号的来源

电子屏蔽与去屏蔽作用局域磁场使原子核经历比没有电子时更弱的磁场。磁场越弱，原子核自旋状态之间的能量差就越小，因此被吸收的无线电波频率也就越小。由于电负性元素将电子吸引到自身，它们将去屏蔽附着在其上的其他原子：低场，电子屏蔽作用小，左CHsFCH3OHCH3CICH4介876543210高场，电子屏蔽作用大，右876543210increasingfrequencyof13Cnucleus总体而言，越缺电子的原子核，化学位移越往低场移动，化学位移越大Xiamen University2

Xiamen University 3 电子屏蔽与去屏蔽作用 局域磁场使原子核经历比没有电子时更弱的磁场。磁场越弱，原子核自旋状 态之间的能量差就越小，因此被吸收的无线电波频率也就越小。 由于电负性元素将电子吸引到自身，它们将去屏蔽附着在其上的其他原子： 总体而言，越缺电子的原子核，化学位移越往低场移动，化学位移越大 低场，电子屏蔽作用小，左 高场，电子屏蔽作用大，右

不同官碳的化学位移范围碳核磁共振谱通常从0到刚刚超过200ppm，因为大多数有机分子落在这个区域。尺度可以很方便地划分为不同的区域：(sp carbons)smallshiftslarge shiftsCEC(upfield')(downfield')-C-C150100502000ppmsp?carbonswithspcarbonswithsp?carbonssp3carbonsveryelectronveryelectronwithdrawingwithdrawinggroupsattachedgroupsattached这些划分仅仅起到指导作用例如，给定足够多的吸电子基团，一个Sp3杂化的碳将会进入100-150ppmOMeCH3CI26ppm114ppmCH2Cl254OMe51ppmH77CHCl3OMe96CCl4anorthoesterXiamen University4

Xiamen University 4 不同官碳的化学位移范围 碳核磁共振谱通常从0到刚刚超过200ppm，因为大多数有机分子落在这个区域。 尺度可以很方便地划分为不同的区域： 这些划分仅仅起到指导作用——例如，给定足够多的吸电子基团，一个sp3杂化 的碳将会进入100-150 ppm

羰基区约150-200ppm虽然大多数羰基落在150-200ppm的区域，进一步细分该区域是有必要的：①大约200ppm ：ketonesaldehydestypicallyjustover200ppmtypicallyjustunder200ppm 160-170 ppm :acidderivativesi值得注意的是，与酮类和醛类相比，酸类衍生物中的羰基的共振位移更小，即使它们带有更多的吸电子基团！这表明酸衍生物中的碳原子具有较强的屏蔽性，杂原子(即O,N，CI)具有一定的供电子性，这个观点我们将在稍后的课程中再次讨论XiamenUniversity5

Xiamen University 5 羰基区约150-200 ppm 虽然大多数羰基落在150- 200 ppm的区域，进一步细分该区域是有必要的： ① 大约200 ppm： ② 160-170 ppm： 值得注意的是，与酮类和醛类相比，酸类衍生物中的羰基的共振位移更小，即使 它们带有更多的吸电子基团！这表明酸衍生物中的碳原子具有较强的屏蔽性，杂 原子(即O, N, Cl) 具有一定的供电子性，这个观点我们将在稍后的课程中再次讨论

例子solvent,CDCl3at77ppmwleir20015050100Oppm注意，来自四碳原子（即没有氢原子的原子）的共振线看起来比那些有质子的碳原子要小得多。这种效应是光谱记录方式的结果，我们不需要进一步考虑。这个特征可以用来帮助识别季碳，尽管微弱的信号也可能是由于杂质。XiamenUniversity6

Xiamen University 6 例子 注意，来自四碳原子(即没有氢原子的原子)的共振线看起来比那些有质子的 碳原子要小得多。这种效应是光谱记录方式的结果，我们不需要进一步考虑。 这个特征可以用来帮助识别季碳，尽管微弱的信号也可能是由于杂质