波谱学与结构鉴定

化学位移

在核磁谱图中,每种氢并不坐在一个普适的单一频率上;它所处的位置取决于它的化学环境。横轴上的那个位置就是化学位移,也是化学家最先读的东西。挨着一个抢电子的氧的氢出现在一处;普通烷烃链上的氢出现在另一处。这张图实际上是一幅电子环境的地图。

化学位移以百万分之几(ppm)计量,写作 delta 或希腊字母 δ,质子的标度大致从 0 到 12,参考物 TMS 被定为正好 0。用 ppm 而非原始频率是有意为之:它让这个数与所用磁体的强度无关,所以在一台仪器上报出的位移,在任何另一台上意义相同。不同的氢落在不同位移处的原因是屏蔽:环绕在核周围的电子部分地把它从外磁场中遮蔽起来,于是电子丰富的氢感受到较弱的场、在低 ppm 处共振(它被屏蔽,处于高场),而靠近吸电子基团的氢更多地暴露于场中、在高 ppm 处共振(去屏蔽,处于低场)。

由于位移反映的是局部电子密度,它直接读出一个氢连在什么上。一些典型的区带帮助极大:烷烃 C-H 约在 0.9–1.5 ppm,挨着羰基或氧的氢约在 2–4 ppm,双键上的乙烯型氢约在 5–6,芳环上的氢约在 7–8,醛的 C-H 约在 9–10,而羧酸的 O-H 在远低场约 11–12。知道这些范围,就把一排峰变成了对分子各环境的描述。

在溴乙烷(CH3CH2Br)中,CH2 位于 3.4 ppm 附近,因为吸电子的溴使它去屏蔽,而 CH3 位于 1.7 ppm 附近,离溴更远,故去屏蔽程度较小。

化学位移映射电子密度:缺电子的氢出现在低场(高 ppm)。

注意这个容易混淆的约定:"低场(downfield)"指高 ppm(图的左侧,去屏蔽),而"高场(upfield)"指低 ppm(右侧,屏蔽)。高 ppm 对应的是较弱的磁场,而非较强——这些名字来自旧式仪器。

又称
delta valueppm shiftδ位移值