核磁共振氢谱(proton nuclear magnetic resonance)是一种图谱,可提供分子中质子的类型、连接方式以及数目等结构信息。在不期电产的峰位,判定氢的类型和化学环境;质子峰面积值,反映质子的相对数目;偶合
常数,用J表示,表明核与核之间的关系。
在1H-NMR谱上,各吸收峰覆盖的面积与引起该吸收的氢核数目成正比。峰面积常以积分曲线高度表示。积分曲线的画法为由左至右,即由低
磁场向高磁场。积分曲线总高度(用cm或小方格表示)和吸收峰的总面积相当,即相当于氢核的总个数。每一相邻水平台阶高度则取决于引起该吸收的氢核数目。
氢原子具有磁性,如电磁波照射氢
原子核,它能通过
共振吸收电磁波能量,发生跃迁。用核磁共振仪可以记录到有关信号,处在不同环境中的氢原子因产生共振时吸收电磁波的频率不同,在图谱上出现的位置也不同,各种氢原子的这种差异被称为化学位移。利用化学位移,峰面积和积分值以及耦合常数等信息,进而推测其在碳骨架上的位置。
在核磁共振氢谱图中,特征峰的数目反映了
有机化合物中氢原子
化学环境的种类;不同特征峰的强度比(及特征峰的高度比)反映了不同化学环境氢原子的数目比。
氢原子在分子中的化学环境不同,而显示出不同的吸收峰,峰与峰之间的差距被称作化学位移;化学位移的大小,可采用一个标准化合物为原点,测出峰与原点的距离,就是该峰的化学位移,现在一般采用(CH)Si(
四甲基硅烷TMS)为标准化合物,其化学位移值为0 ppm。
由于相邻碳上质子之间的
自旋偶合,因此能够引起吸收峰裂分。例如,一个质子共振峰不受相邻的另一个质子的自旋偶合影响,则表现为一个单峰,如果受其影响,就表现为一个二重峰,该二重峰强度
相等,其总面积正好和未分裂的单峰面积相等。
自旋偶合使核磁共振谱中信号分裂成多重峰,峰的数目等于n+1,n是指邻近H的数目,例如CH3-CHCl2中CH3的共振峰是1+1=2,因为他邻近基团CHCl2上只有一个H;-CHCl2的共振峰是3+1=4,因为他邻近基团-
甲基上有三个H。注意,只有当
自旋偶合的邻近H原子都相同时才适用n+1规则。
当自旋偶合的邻近H原子不相同时,裂分数目为(n+1)(n'+1)(n''+1)。例如化合物Cl2CH-CH2-CHBr2中,两端两个基团-CHCl2和-CHBr2中的H并不相同,因而-CH2-应该裂分成为(1+1)(1+1)=4重峰。又如ClCH2-CH2-CH2Br中-CH2-该裂分为(2+1)(2+1)=9重峰
核磁共振氢谱中,峰的数量就是氢的
化学环境的数量,而峰的相对高度,就是对应的处于某种化学环境中的氢原子的数量。使用核磁共振仪自带的自动积分仪可以对各峰的面积进行自动积分,得到的数值用阶梯式积分曲线高度表示出来。