§6 核磁共振图谱解析

一、核磁共振谱图的划分

1 、一级谱图 （ 1 ）、一级谱图必须满足的条件

A 、两个质子群的化学位移差△ ν 至少是偶合常数J 的六倍以上，即 △ ν ＞ 6J ；

B 、同一核组（其化学位移相同）的核均为磁等价的。

H2C=CF2 其谱图不是一级谱

（ 2 ）、一级谱图的特点 A 、峰的数目

B 、峰组内的各峰的相对强度 可用二项式展开系数近似地表示；

属于一级谱的有 AX1 、 AX2 、 AMX 系统等

C 、从谱图中可直接读出 δ 和 J ，峰组中心位置为 δ ，相邻两峰之间的距离（以赫兹计）为 J 。

可用 n+1 规律描述，但要注意这 n 个氢与所讨论的氢应是磁等价的，即只有一个偶合常数；

2 、高级图谱 （ 1 ）、高级谱图必须满足的条件 两个质子群的化学位移差△ ν 小于偶合常数 J的六倍 ，即△ ν ＜ 6J

（ 2 ）、高级谱图具有的特点A 、峰的数目 不再符合（ n+1 ）规则；

B 、峰组内的各峰的相对强度 不再是（ X+1 ） n

展开项的系数；

C 、裂分峰的间隔并不相等；

D 、化学位移 δ 值与 J 值往往不能从谱图上直接得到，需要通过适当的计算才能得到。

3 、高级谱与一级谱的区别 （ 1 ）、高级谱一般情况下，峰的数目超过由 n+1规律计算的数目；

（ 2 ）高级谱峰组内各峰之间的相对强度关系复杂；

分子中相互偶合的核构成一个自旋系统，系统内的核相互偶合，但不与系统外的的任何核发生偶合。一个分子中可以有几个自旋系统。

COCH2CH3

COCH2CH3 A3X2

二、常见的几种谱图

A 、 AX 系统

（ 1 ）、有四条谱线， A 和 X 各有两条； （ 2 ）、四条谱线的高度应相等；

A X

JAX JAX

¦ÍA ¦ÍX¦ÍAX

1 、二旋系统

B 、 AB 系统

¦Í 1 ¦Í 4¦Í 3¦Í 2

J JAB AB

AB¡÷¦Í

HA HB

（ 1 ）、有四条谱线， A 和 B 各有两条；

（ 2 ）、四条谱线的高度不同，

内侧两条高，外侧两 条短，呈对称状； （ 3 ）、各裂分峰的强度比 有如下的关系：

41

32

3

4

2

1

I

I

I

I

（ 4 ）、偶合常数 JAB=ν1-ν2=ν3-ν4

（ 5 ）、 A 和 B 的化学位移

））（（ 3241 BAAB

CA 1 CB 412[£ ̈C= ¦Í1 ¦Í4£© ¦ÍAB ]

C=CC=C

HB HBHAC=C

HBHA

HA

HA

HB

2 、三旋系统

一级图谱

A 、 AX2 系统

B 、 AB2 系统 1 2

34

56

7 89

¦Í ¦ÍA B

AB2 系统常见于苯环对称三取代、吡啶环的二取代、 -CH-CH2- 等。 AB2 系统的特点：

（ 1 ）、共有九条谱线；

（ 2 ）、 AB2 系统的谱线有以下的关系： ν1-ν2=ν3-ν4=ν6-ν7

ν1-ν3=ν2-ν4=ν5-ν8

ν3-ν6=ν4-ν7=ν8-ν9

νA=ν3 νB=(ν5+ν7)/2)]()[(

3

18641 ABJ

8 条谱线

C 、 AMX 系统 ( 一级图谱 )

D 、 ABX 系统 A B

X

12

3 45 6 7 8

9

10 11 12 13

14（ 1 ）、最多可有 14 条谱线；（ 2 ）、 AB 有 8 条，好像有两个 AB 系统，即每组 4 条；（ 3 ）、 X 部分有 6条，其中 2 条强度弱，不易看到，只看到 4条强度几乎相等的谱线；

（ 4 ）、 ABX 系统中 AB 部分，其偶合常数 JAB 都相等，与 X 偶合后的偶合常数 JAX 与 JBX 并不相等，但可从图谱中读出， HA 、 HB 、 HX 的化学位移通过计算可求得。

E 、 ABC 系统

3 、四旋系统A 、 A2X2 系统

B 、 A2B2 系统

（ 1 ）、最多可有 18 条谱线；（ 2 ）、左右对称，中间峰强度大，外侧峰强度低；

（ 3 ）、 ν1-ν3=ν4-ν6

（ 4 ）、化学位移 νA=ν5A νB=ν5B

（ 5 ）、偶合常数 JAB= （ ν1-ν6 ）

C 、 AA’ BB’ 系统 A B

A

A

4 、常见的一些高级谱图 （ 1 ）、单取代苯

A 、取代基没有强烈的屏蔽或去屏蔽效应时，可出现 5 个芳氢的单峰；

B 、取代基有强烈的屏蔽或去屏蔽效应时，如苯乙酮，这种取代基常造成邻位质子移向高场或低场，图上出现两个质子的多重峰及三个质子的多重峰。

R AA’ BB’C 系统

（ 2 ）、对位二取代

A 、两取代基相同，不论取代基的电负性强弱如何，由于分子的对称性，在苯环上的四个芳氢为磁等价，出现的是单峰；

B 、两取代基不相同，这种自旋系统为 AA′BB′ 系统，由于苯环结构自身的特点，其谱图具有鲜明的特点，最易识别，粗看是左右对称的四重峰，中间一对峰强，外面一对峰弱，每个峰可能还有各自的卫星峰（以某谱线为中心，左右对称的一对强度低的谱峰）。

A BA A

A4 系统 AA’ BB’ 系统

（ 3 ）、邻位二取代

A 、相同基团邻位取代，构成 AA′BB′ 系统，谱图左右对称，但比 X-CH2-CH2-Y 谱图复杂；

B 、不同基团的邻位取代，构成 ABCD 系统，其谱图最复杂。

A

BA

A

AA’ BB’ 系统 ABCD 系统

A 、相同基团间位取代，构成 AB2C 系统，谱图复杂，但有时显示粗略的单峰；

B 、不同基团的间位取代，构成 ABCD 系统，其谱图最复杂。

A

BA

A

AB2C 系统 ABCD 系统

（ 4 ）、间位二取代

（ 5 ）、多取代苯环 A 、三取代苯环，苯环上的三个氢构成 AMX 或 ABX 、

ABC 、 AB2 系统；

B 、四取代苯环，苯环上的两个氢构成 AB 系统；

C 、五取代苯环，苯环上只剩下一个氢不会产生分裂，为一单峰。

三、谱图解析 1 、区分出杂质峰、溶剂峰、旋转边带；

2 、确定谱图中各峰组所对应的氢原子数目，对氢原 子进行分配； 3 、考虑分子的对称性；

4 、分析每个峰组的 δ 、 J ；

5 、组合可能的结构式； 6 、对推出的结构式进行“指认”。

C8H11N

CH3CO2CHCH3

CH2CH2OCOCH3

H3C CO2CH2CH3