一、¹H NMR谱图解析一般步骤

核磁共振谱能提供的参数主要有化学位移、质子的裂分数、耦合常数以及各组峰的积分高度等，从这些参数可以得到以下几方面的信息：

(1)核磁共振波谱信号的数目反映了分子中氢核的种类，但要注意，不同氢核化学位移接近时，信号峰会产生重叠现象。

(2)各种氢核的吸收峰强度比及信号面积比表示了各种氢核数目的多少。

(3)各种氢核在图中的位置即化学位移值表示该质子是何种基团。

(4)各种氢核由于周围电子云的改变，δ值有所改变，根据δ值的大小，可分析氢核的环境。例如当氢核附近有吸电子基团，δ值增大，使信号出现在低场。

(5)氢核由于磁性核之间的耦合产生裂分，根据被裂分的数目，可判断邻近氢核的数目。

核磁共振谱像红外光谱一样，有时仅根据本身的图谱，即可鉴定或确认某化合物。对比较简单的一级图谱，可用化学位移值鉴别质子的类型。对复杂的未知物，可以配合红外光谱、紫外光谱、质谱、元素分析等数据，推定其结构。

在进行有机化合物结构的NMR波谱解析时，下列程序可供参考：

(1)检查谱图是否规则：四甲基硅烷的信号应在零点，基线平直，峰形尖锐对称(有些基团，如-CH₂CN峰形较宽)，积分曲线在没有信号的地方也应平直。

(2)识别杂质峰、溶剂峰、旋转边带、¹³C卫星峰等非待测样品的信号。在使用氖代溶剂时，常会有未氖代氢的信号，一些常用氖代溶剂的残留质子峰的δ值见表10-3，需要小心确认。确认旋转边带，可用改变样品管旋转速度的方法，是旋转边带的位置也改变。

由于样品可能含有水分，因此在核磁共振氢谱中存在相应的水峰。在不同的溶剂中，水峰的位置不同。常用氖代溶剂中水峰的位置如表10-6所示。

表10-6  常用氘代试剂中的水峰位置

①如果使用重水作溶剂，样品中的水和重水中未氘代的氢一起出峰。

(3)由积分曲线算出各组信号的相对面积，再参考分子式中氢原子数目，来决定各组峰代表的质子数目。也可用可靠的甲基信号或孤立的次甲基信号为标准计算各组峰代表的质子数。

(4)从各组峰的化学位移、耦合常数及峰形，根据它们与化学结构的关系，推出可能的结构单元。可先解析一些特征的强峰、单峰，如CH₃O、CH₃N、CH₃-C=C等，识别低场的信号，醛基、羧基、烯醇、磺酸基质子的化学位移均在9～16之间，再考虑其它耦合峰，推导基团的相互关系。

(5)识别谱图中的一级裂分谱，读出J值，验证J值是否合理。

(6)解析高级谱图，必要时可用位移试剂、双共振技术等使谱图简化，用于解析复杂的谱峰。

(7)结合元素分析、红外光谱、紫外光谱、质谱、¹³C核磁共振谱和化学分析的数据推导化合物的结构。

(8)仔细核对各组信号的化学位移和耦合常数与推定的结构是否相符，必要时，找出类似化合物的共振谱进行比较，进而确定化合物的结构式。

(9)已知物可以再与标准谱图对照来确定。

二、¹H NMR谱图解析实例

例1某未知物分子式为C₅H₁₂O，其核磁共振氢谱图如图10-24所示，求其化学结构。

解：从分子式C₅H₁₂O求得化合物的不饱和度为零，故此未知物为饱和脂肪族化合物。未知物的核磁共振谱图中有3个单峰，其积峰高度比如图所示，其中δ 4.1处的宽峰，经重水交换后消失，说明分子中存在羟基。δ 0.9处的单峰相当于9个质子，可看成是连在同一个碳上的3个甲基。δ 3.2处的单峰相当于2个质子，对应于一个亚甲基，从其化学位移值可知该亚甲基是与电负性强的基团相连，即分子中存在-CH₂OH结构单元。因此未知物的结构为：

图10-24  分子式为C₅H₁₂O化合物的¹H NMR

例2某化合物分子式为C₆H₁₀O₃，其核磁共振谱图如图10-25所示，各组峰的积分高度比为2：2：3：3(从低场到高场)，试确定该化合物的结构。

图10-25  分子式为C₆H₁₀O₃化合物的¹H NMR

解：从化合物分子式C₆H₁₀O₃求得未知物的不饱和度为2，说明分子中含有C＝O或C＝C。但核磁共振谱中化学位移5以上没有吸收峰，表明不存在烯氢。谱图中有4组峰，化学位移及峰的裂分数目为δ 4.1(四重峰)，δ 3.5(单峰)，δ 2.2(单峰)，δ 1.2(三重峰)，各组峰的积分高度比为2：2：3：3，这也是各组峰代表的质子数。从化学位移和峰的裂分数可见δ 4.1和δ 1.2是互相耦合，与强拉电子基团相连，表明分子中存在乙酯基(-COOCH₂CH₃)，δ3.5为CH₂，δ 2.2为CH₃，均不与其它质子耦合，δ2.2应与拉电子的羰基相连，即CH₃-C=O。综上所述，分子中具有下列结构单元：CH₃-C=O，-COOCH₂CH₃，-CH₂-，这些结构单元的元素组成总和正好与分子式相符，所以该化合物的结构为

例3某化合物的分子式为C₅H₇NO₂，红外光谱中2230cm^-1、1720cm^-1，有特征吸收峰，核磁共振谱图如图10-26，求化合物的结构式。

图10-26  分子式为C₅H₇NO₂化合物的¹H NMR

解：不饱和度u=1+5+1/2×(1-7)=3

红外光谱分析该化合物含有羰基(C＝O)和-CN基。

核磁共振谱图中可以看出该化合物有三种类型的氢核，积分面积比为：3：2：2，将各类质子δ值、面积及裂分情况见表10-7。

表10-7  各类质子δ值、面积及裂分情况

δ为4.25说明该基团与氧相连，使δ值移至低场；δ=3.45的CH₂为单峰，说明该基团与其它质子没有祸合，邻接羰基，因此该化合物的结构式为：

相关链接：¹H NMR实验技术（一）