NMR谱常见官能团的信号总结

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‌一、氢谱（¹H NMR）官能团信号特征‌

¹H NMR 通过氢原子的化学环境差异（电子云密度）反映官能团类型，位移范围通常为 ‌0–14 ppm‌：

• ‌烷基（R-CH₃, R-CH₂-R）‌：

  
  
  • 甲基（CH₃-）：‌0.7–1.3 ppm‌（如正戊烷 CH₃ 峰在 0.9 ppm）。
  • 亚甲基（-CH₂-）：‌1.2–1.5 ppm‌，若邻接电负性基团（如氧、卤素），位移向低场移动。例如氯乙烷（Cl-CH₂-CH₃）的亚甲基峰在 ‌3.6 ppm‌。
    

• ‌烯烃（C=C-H）‌：‌4.5–6.5 ppm‌

  
  
  • 受π电子环流去屏蔽效应影响，如乙烯（H₂C=CH₂）在 ‌5.3 ppm‌，苯乙烯的烯氢在 ‌5.8–6.5 ppm。
    

• ‌醛基（-CHO）‌：‌9.0–10.0 ppm‌

  
  
  • 强去屏蔽作用导致显著低场位移，如乙醛（CH₃CHO）醛氢在 ‌9.7 ppm‌。
    

• ‌羟基/氨基（-OH/-NH₂）‌：‌0.5–5.5 ppm（宽峰）‌

  
  
  • 氢键与溶剂交换导致峰形变宽、位移多变。例如：
    
    • 乙醇（CH₃CH₂OH）羟基在 ‌2.5–5.5 ppm‌（浓度依赖性）；
    • D₂O 溶剂中 -OH/-NH₂ 信号消失（H-D 交换）。
      
    
    

• ‌羧酸（-COOH）‌：‌11–12 ppm（宽峰）‌

  
  
  • 强氢键作用形成特征宽峰，如乙酸（CH₃COOH）羧基质子在 ‌11.5 ppm‌。
    
  
  

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‌二、碳谱（¹³C NMR）官能团信号特征‌

¹³C NMR 直接反映碳骨架信息，位移范围更宽（‌0–220 ppm‌），分辨率更高：

• ‌烷基碳‌：‌0–50 ppm‌

  
  
  • 季碳（无氢）信号弱且宽（如新戊烷 (CH₃)₄C 在 ‌39 ppm‌）。
    

• ‌烯烃/芳烃碳‌：‌100–170 ppm‌

  
  
  • 烯碳（C=C）：‌110–150 ppm‌（如乙烯 C 在 ‌123 ppm‌）；
  • 芳碳：‌120–160 ppm‌（苯环 C 在 ‌128 ppm‌，取代位偏移±10 ppm）。
    

• ‌羰基碳（C=O）‌：‌160–220 ppm‌

  类型	位移范围	案例
  酮/醛	190–220 ppm	丙酮 (CH₃COCH₃) 在 ‌205 ppm
  羧酸/酯	160–185 ppm	乙酸乙酯 (-COO-) 在 ‌172 ppm‌
  酰胺	165–180 ppm	乙酰胺 (CH₃CONH₂) 在 ‌175 ppm‌

  
  

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‌三、实际解析技巧与案例‌

• ‌重叠峰区分‌：

  
  
  • 乳酸（CH₃CHOHCOOH）在 D₂O 中：
    
    • CH₃ 双峰（δ≈1.4 ppm, J=7 Hz），CH 四重峰（δ≈4.1 ppm）；
    • 羧基/羟基信号因 H-D 交换消失，简化谱图。
      
    
    

• ‌取代基效应量化‌：

  
  
  • 电负性基团使相邻碳/氢向低场位移：
    
    • R-OCH₃ 的甲基氢在 ‌3.3–3.8 ppm‌（对比烷基 CH₃ 1.0 ppm），碳在 ‌50–60 ppm‌；
    • 每增加一个氯原子，亚甲基氢位移 ‌+2.0 ppm‌（如 CH₃Cl→CH₂Cl₂：3.1→5.3 ppm）。
      
    
    

• ‌二维谱验证‌：

  
  
  • HMBC（异核多键相关）可确认长程耦合，如羰基碳（δ=205 ppm）与远端甲基氢（δ=2.1 ppm）的相关峰，明确酮基位置8。
    
  
  

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‌总结归纳表‌[td]

‌官能团‌	‌¹H NMR δ (ppm)‌	‌¹³C NMR δ (ppm)‌	特征说明‌
烷基 CH₃	0.7–1.3	0–25	甲基三重峰，亚甲基宽峰
烯烃 C=C-H	4.5–6.5	110–150	偶合裂分明显（³J=5–18 Hz）
醛基 -CHO	9.0–10.0	190–205	醛氢双峰（³J=2–3 Hz）
羧酸 -COOH	11–12 (宽峰)	170–185	氢键致峰宽，碳信号尖锐
甲氧基 -OCH₃	3.3–3.8	50–60	单峰，溶剂敏感

注：实际解析需结合积分、裂分模式及二维谱验证。如羧酸信号在 DMSO-d₆ 中位移至 ‌12–13 ppm‌，而羟基在 ‌4–6 ppm‌ 呈可变宽峰。