[科普中國]-核磁共振氫譜

核磁共振氫譜 (也稱氫譜) 是一種將分子中氫-1的核磁共振效應(yīng)體現(xiàn)于核磁共振波譜法中的應(yīng)用。可用來確定分子結(jié)構(gòu)。 當(dāng)樣品中含有氫，特別是同位素氫-1的時候，核磁共振氫譜可被用來確定分子的結(jié)構(gòu)。氫-1原子也被稱之為氕。

簡介核磁共振氫譜(也稱氫譜) 是一種將分子中氫-1的核磁共振效應(yīng)體現(xiàn)于核磁共振波譜法中的應(yīng)用?？捎脕泶_定分子結(jié)構(gòu)。當(dāng)樣品中含有氫，特別是同位素氫-1的時候，核磁共振氫譜可被用來確定分子的結(jié)構(gòu)。氫-1原子也被稱之為氕。

簡單的氫譜來自于含有樣本的溶液。為了避免溶劑中的質(zhì)子的干擾，制備樣本時通常使用氘代溶劑（氘=2H， 通常用D表示），例如：氘代水D2O，氘代丙酮(CD3)2CO，氘代甲醇CD3OD，氘代二甲亞砜(CD3)2SO和氘代氯仿CDCl3。同時，一些不含氫的溶劑，例如四氯化碳CCl4和二硫化碳CS2，也可被用于制備測試樣品。

歷史上，氘代溶劑中常含有少量的（通常0.1%）四甲基硅烷（TMS）作為內(nèi)標(biāo)物來校準(zhǔn)化學(xué)位移。TMS是正四面體分子，其中所有的氫原子化學(xué)等價，在譜圖中顯示為一個單峰，峰的位置被定義為化學(xué)位移等于0ppm。TMS易于揮發(fā)，這樣有利于樣品的還原?，F(xiàn)代的核磁儀器可以以氘代溶劑中殘余的氫-1（如：CDCl3中含有0.01% CHCl3）峰作為參照，因此現(xiàn)在的氘代試劑中通常已經(jīng)不再添加TMS。

氘代溶劑的應(yīng)用允許核磁共振儀磁場強(qiáng)度的自然漂移可以被氘頻率-磁場鎖定（也被描述為氘鎖定或者磁場鎖定）所抵消。為了實(shí)現(xiàn)氘鎖定，核磁共振儀監(jiān)視著溶液中氘信號的共振頻率，通過對的調(diào)整來保持共振頻率的恒定。另外，氘信號也可以被用來更加準(zhǔn)確的定義0ppm，這是因?yàn)殡軇┑墓舱耦l率以及其與TMS的共振頻率之差都是已知的。

大部分有機(jī)化合物的核磁共振氫譜中的表征是通過介于+14pm到-4ppm范圍間化學(xué)位移和自旋偶合來表達(dá)的。質(zhì)子峰的積分曲線反映了它的豐度。

簡單的分子有著簡單的譜圖.氯乙烷的譜圖中包含一個位于1.5ppm的三重峰和位于3.5ppm的四重峰，其積分面積比為3:2。苯的譜圖中只有位于7.2ppm處的單峰，這一較大的化學(xué)位移是芳香環(huán)中的反磁性環(huán)電流的結(jié)果。

通過與碳-13核磁共振協(xié)同使用，核磁共振氫譜成為了表征分子結(jié)構(gòu)的一個強(qiáng)有力的工具。1

化學(xué)位移化學(xué)位移符號δ雖稱不上精準(zhǔn)但廣泛存在，因此常常作為譜學(xué)分析中的重要參考數(shù)據(jù)。范圍一般在 ±0.2ppm，有時更大。確切的化學(xué)位移值取決于分子的結(jié)構(gòu)、溶劑、溫度及該NMR分析所用的磁場強(qiáng)度及其他相鄰的官能團(tuán)。氫原子核對鍵結(jié)氫原子的混成軌域和電子效應(yīng)敏感。核子經(jīng)常因吸引電子的官能基解除屏蔽。未屏蔽的核子會反應(yīng)較高的δ值，而有屏蔽的核子δ值較低。

官能基如羥基（-OH）、酰氧基（-OCOR）、烷氧基（ -OR ）、硝基（-NO2）和鹵素等均為吸引電子的取代基。 這些取代基會使Cα上相連的氫峰向低場移動大約2-4 ppm， Cβ上相連的氫峰向低場移動大約1-2 ppm。 Cα是與取代基直接相連的碳原子， Cβ是與Cα相連的碳原子.羰基,碳碳雙鍵和芳香環(huán)等含“sp2” 雜化碳原子的基團(tuán)會使其Cα上相連的氫原子峰向低場移動約1-2 ppm 。

需要注意的是，活潑的質(zhì)子如羥基 （-OH）、胺基（-NH2）、巰基（-SH）不會形成明顯的化學(xué)位移。 不過，這些峰可以通過活潑氫與D2O中的氘的交換作用而消失，因此可以被用來鑒定特征峰。2

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另見質(zhì)譜法

波普爾標(biāo)記法– 用來表示耦合自旋系統(tǒng)的字母。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

尹維龍 - 副教授 - 哈爾濱工業(yè)大學(xué)