核磁共振谱学分析能够用来做什么？

(1) 结构确定。判断该化合物是不是你想要的结构分子式。 (2) 结构解析。解析未知产物的化学结构式。还可以计算化合物的立体结构。 (3) 其他（动力学研究，定量分析等等）

这个课程主要就是讲如何通过1H和13C谱来辨别分子结构式；还有结合IR，和化学式，解析化合物的分子结构式。 然后介绍关于核磁共振仪器的组成，培训学生自主上机操作，利用Topspin分析谱图。

从谱图介绍核磁概念

从化学反应合成进行结构鉴定，或者未知产物进行结构解析开始讲。接着比较核磁谱图和红外还有紫外的差别。

表格一：不同谱学的电磁波范围和能量[1]

我们通常使用的手机接收和发送信号用的也是射频信号，目前常规讲的5G通讯技术用的频率范围3.3-4.2GHz[2]。而目前商用核磁谱仪最高磁场频率可以达到1.2GHz[3]。

然后讲核磁谱上面峰的意义，切入1H的化学位移（影响因素：电负性，磁各向异性，共轭效应，氢键效应），不同功能团的特征峰，耦合常数（一级耦合强耦合情况，二级耦合；还可以涉及到2J, 3J具体数值），积分强度。讲芳香取代模式，活泼氢交换情况，手型中心导致的强耦合的Roof效应。如果可以的话，涉及一些对映体，非对映体的，看看这是不是讲化学等效和磁等效。其中化学等价的原子具有相同的化学位移，通过是否有对称操作，快速旋转，手性位点来做判断；而磁等价是在化学等价基础上判断该原子是否和其他所有原子的耦合常数也一样，如果磁等价则它们不会引起自旋裂分，而化学等价磁不等价是会引起裂分的。介绍化学等价和磁等价主要是用来判断到底有多少个谱峰情况。

讲完1H以后，讲13C谱。首先要讲13C谱的天然丰度，相对于1H的灵敏度。接着讲13C和1H的耦合情况（讲1H卫星峰），接着讲去藕谱图。然后讲13C的化学位移，相关一维谱图apt和dept的作用。这里面他们有结合IR进行各种羟酸的指认（醛，酮，羟，酯，酰胺）。通过13C谱，可以让学生列出有几个季碳，几个甲基，几个亚甲基，几个次亚甲基。

接着讲核磁产生原理，硬件软件介绍。

然后参观高场，接着带队去196和199做实验。实验尽量多个样品，让学生每个人都采集氢谱，碳谱。

具体谱图解析讲解。分为两类，给出1H谱图或者13C谱，和相应的几个化学结构式，让学生判断；另一类为给出分子式，还有13C谱，1H谱，或者辅助IR，让学生解析出分子结构式。 解析思路：

1. 计算不饱和度；
2. 从13C或者IR中判断是否有羟基（酮，羟，醛，酯，酰胺）；
3. 谱峰很宽是否有活泼氢，或者IR中判断；
4. 1H在7.2ppm左右，13C在150-120ppm区域来判断是否有苯环；
5. 通过积分面积判断CH，CH2，CH3，然后根据化学位移是否往低场（数值大）位移，判断是否连接O，N，S等电负性强的基团；
6. 通过谱峰裂分情况，判断连接情况，判断邻位是CH、CH2、CH3；
7. 查看是否有Roof效应谱峰，判断该位置为CH2，并且邻位有手性碳；

1H谱图解析辅助手段

1. 使用更高频率的仪器；
2. 氢氘交换可以判断活泼质子，在溶剂中加入1~2滴重水来实现；
3. 介质效应：通过笨、乙腈具有较强磁各向异性，使重叠的峰组分开，简化谱图；
4. 位移试剂。这个在判断手性分子的也经常用到；
5. 计算机预测，如果出现异构体，不确定那种连接方式，可以通过计算机预测来判断；最简单就是通过nmrdb或者ACD预测可以快速得到谱峰，如果更加精准可以通过量化计算来得到化学位移和耦合常数。 这部分摘抄自范康年主编的《谱学导论》142-144页。

[1] Solving problem with nmr spectroscopy, Atta-ur-Rahman, Muhammad Choudhary [2] 5G Wiki https://en.wikipedia.org/wiki/5G [3] 布鲁克安装在意大利佛罗伦萨大学的全球首个1.2 GHz NMR系统 https://www.bruker.com/en/news-and-events/news/2020/new-functional-structural-biology-capabilities-enabled-by-bruker-ghz-class-nmr-technology0.html