核磁谱图解析
从核磁谱图解析到物质结构,核磁共振技术之所以能够用于结构解析,关键在于其核磁波谱上,虽然出的是一个个单独的峰,但是他们之间都是相互关联的。本期,我们来深入探讨一下如何从核磁共振谱图解析出物质的结构。
如下图所示,下图是一张核磁谱图,先了解下图中的信息:
1.峰位置:图中出现的3个峰,位置分别为1.22ppm、2.61ppm、3.69ppm。(不同的位置代表不同种类的H)
2 .积分面积:3个峰的积分面积分别为3.00、1.00、2.00。(峰面积的积分代表不同种类的H的个数的含量比例)。
3. 峰形状:图中1.22ppm处为3个峰,2.61ppm处为1个峰,3.69ppm处为4个峰。(不同峰形状可以得出相邻C上的H的情况)

根据上图所示,可知物质中有3种类型的H,并且比例为2:1:3。那么这个物质的H个数应该符合:2n+1n+3n,n为正整数。
再看峰形,1.22处一般为甲基(-CH3)出峰位置,3个峰根据N+1规则说明临近C上是个亚甲基(-CH2-),这样一共就5个H了,还有剩余一个H,根据N+1规则,为了使得3.69处是4个峰,2.61处为一个峰,在亚甲基的另一端可能为-OH。连接起来:就是乙醇。

以上指明了3个点:峰位置,积分面积,峰形状。积分面积比较如容易理解,就是一个含量比值。那么峰位置和峰形状如何理解呢?

除了记录峰位置,也可以通过一定的推导出位置。引起核磁上H出峰位置不一样的原因是因为H原子处于不同的分子中,所受到的干扰程度不一样,这个在核磁上叫做屏蔽效应。简单理解就是,如果H原子核被很多电子包围起来,被屏蔽了受到的干扰大,如果H原子裸露出来受到的干扰就小。
例如甲基、亚甲基等,H原子周围很多电子,屏蔽效应大,出峰位置就靠近0。像酸根,或者和O,F等电负性大的原子相连,H的那个电子基本都被抢了,原子核裸露出来,屏蔽效应小,出峰位置就远离0。
关于峰形状,上面说了一个N+1规则,这个规则简单来说是:
目标C上的H的出峰个数会受到相邻的C上的H的个数的影响,用公式可以算来:

核磁解析的本质,在于对谱图中峰的位置、形状以及积分面积等关键信息进行综合分析与合理匹配。通过将这些要素巧妙组合,逐步筛选、比对,直至找到一个与所有谱图特征完全契合的物质结构。而这一过程的成功,关键在于核磁谱图上各个出峰之间并非孤立存在,而是相互关联、彼此呼应的。
欢迎关注,共同探讨交流!




