核磁共振氢谱 (也称氢谱) 是一种将
分子中氢-1的
核磁共振效应体现于
核磁共振波谱法中的应用。可用来确定
分子结构。 当样品中含有氢,特别是
同位素氢-1的时候,核磁共振氢谱可被用来确定分子的结构。氢-1原子也被称之为氕。
核磁共振氢谱(也称氢谱) 是一种将
分子中氢-1的
核磁共振效应体现于
核磁共振波谱法中的应用。可用来确定分子结构。当样品中含有氢,特别是同位素氢-1的时候,核磁共振氢谱可被用来确定分子的结构。氢-1原子也被称之为氕。
简单的氢谱来自于含有样本的溶液。为了避免溶剂中的质子的干扰,制备样本时通常使用氘代溶剂(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
二甲亚砜(CD3)2SO和
氘代氯仿CDCl3。同时,一些不含氢的溶剂,例如
四氯化碳CCl4和
二硫化碳CS2,也可被用于制备测试样品。
历史上,氘代溶剂中常含有少量的(通常0.1%)
四甲基硅烷(TMS)作为内标物来校准化学位移。TMS是正四面体分子,其中所有的氢原子化学等价,在谱图中显示为一个单峰,峰的位置被定义为化学位移等于0ppm。TMS易于挥发,这样有利于样品的还原。现代的核磁仪器可以以氘代溶剂中残余的氢-1(如:CDCl3中含有0.01%
CHCl3)峰作为参照,因此现在的氘代试剂中通常已经不再添加
TMS。
氘代溶剂的应用允许
核磁共振仪磁场强度的自然漂移可以被氘频率-磁场锁定(也被描述为氘锁定或者磁场锁定)所抵消。为了实现氘锁定,核磁共振仪监视着溶液中氘信号的共振频率,通过对的调整来保持共振频率的恒定。另外,氘信号也可以被用来更加准确的定义0ppm,这是因为氘代溶剂的共振频率以及其与TMS的共振频率之差都是已知的。
简单的分子有着简单的谱图.
氯乙烷的谱图中包含一个位于1.5ppm的三重峰和位于3.5ppm的四重峰,其积分面积比为3:2。
苯的谱图中只有位于7.2ppm处的单峰,这一较大的化学位移是芳香环中的反磁性环电流的结果。
通过与
碳-13核磁共振协同使用,核磁共振氢谱成为了表征分子结构的一个强有力的工具。
化学位移符号δ虽称不上精准但广泛存在,因此常常作为谱学分析中的重要参考数据。范围一般在 ±0.2ppm,有时更大。确切的化学位移值取决于分子的结构、
溶剂、
温度及该NMR分析所用的
磁场强度及其他相邻的
官能团。氢原子核对键结氢原子的
混成轨域和
电子效应敏感。核子经常因吸引电子的官能基解除屏蔽。未屏蔽的核子会反应较高的δ值,而有屏蔽的核子δ值较低。
官能基如
羟基(-OH)、酰氧基(-OCOR)、
烷氧基( -OR )、
硝基(-NO2)和
卤素等均为吸引电子的取代基。 这些取代基会使Cα上相连的氢峰向低场移动大约2-4 ppm, Cβ上相连的氢峰向低场移动大约1-2 ppm。 Cα是与取代基直接相连的碳原子, Cβ是与Cα相连的碳原子.
羰基,
碳碳双键和
芳香环等含“sp2” 杂化碳原子的基团会使其Cα上相连的氢原子峰向低场移动约1-2 ppm 。
需要注意的是,活泼的质子如
羟基 (-OH)、胺基(-NH2)、
巯基(-SH)不会形成明显的化学位移。 不过,这些峰可以通过活泼氢与D2O中的氘的交换作用而消失,因此可以被用来鉴定特征峰。