核磁共振谱图解析

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核磁共振谱—天然药物化学

核磁共振谱—天然药物化学

B.谱图中的二维坐标都是1H的化学位移.
C.处于对角线上的信号与一维氢谱提供的化
学位移是一致的.
D.处于对角线外的信号称为交叉峰.
E.从交叉峰出发,分别画水平线和垂直线,它们
与对角线产生两个交点, 两个交点所对应的两
个质子之间存在偶合作用.
2 5 1 1 2 3 3 2 4 3
3 2
1
ppm
1
● ●
B、各向异性效应
a.苯环的各向异性效应
b.乙烯的各向异性效应
c.乙炔的各向异性效应
(4)不同类型质子化学位移的大致范围
-CHO 芳环-H -C=C-H -C≡C-H -CH2-CH2活泼氢 9~10ppm 6~8ppm 4.5~6.5ppm 2~3ppm 0.8~1.2ppm. 不定(加D2O消失)
13C-NMR谱图没有积分曲线; 13C的化学位移比1H大得多;
◆ 常规碳谱是去偶碳谱,13C的谱线都是彼此 分离的单峰。 ◆ 弛豫时间在碳谱的解析中用处很大. *处于不同化学环境的碳核弛豫时间相差很大.
*弛豫时间: 弛豫过程所需的时间.
* 弛豫过程:激发核通过非辐射途径损失能
量而恢复至基态的过程。
找出存在偶合关系的质子1H和13C核.
14.371 ●

δppm 25
COO-CH2-CH3 H H
60.25
113.7 ● 131.5
● 1.358 6.63
100
NH2
4.303
175
7.85 8 6 4 2
δppm
6﹑旋光光谱(ORD)
① 紫外及可见光经尼可尔棱镜产生偏振光,以 偏振光照射具有旋光性的化合物,偏振光振动 平面产生改变,产生旋光现象。 ②测出旋光度(α),以波长对比旋度[α]×10-2作

核磁共振波谱分析ppt课件

核磁共振波谱分析ppt课件

DE=hν ——②
则:处于低能级态的1H就会吸收电磁波的能量,跃迁到 高能级态,发生核磁共振。
11
核磁共振波谱分析
1.2.4 核磁共振的条件
发生核磁共振时,必须满足下式:
n=
g 2p
Ho
3
③式称为核磁共振基本关系式。
❖ 可见,固定H0,改变ν射或固定ν射,改变H0都可满足③ 式,发生核磁共振。
但为了便于操作,通常采用后一种方法。
• 乙酸乙酯的核磁共振氢谱
1H NMR ( 300 MHz, CDCl3 ),δ( ppm) 1.867 ( t, J= 7.2 Hz, 3H ), 2.626 ( s, 3H ), 4.716 ( q, J= 7.2 Hz, 2H )
• s—单峰;d—双峰(二重峰);t—三峰 (三重峰);q—四峰(四重峰);m—多 峰(多重峰)
C6H5CH2CH3 C6H5
CH3
CH2
17
17
核磁共振波谱分析
核磁共振氢谱信号 结构信息
信号的位置 (化学位移)
信号的数目
信号的强度 (积分面积)
信号的裂分 (自旋偶合)
质子的化学环境 化学等价质子的组数 引起该信号的氢原子数目
邻近质子的数目,J(偶
合常数)单位:Hz
18
核磁共振波谱分析
(2)核磁共振数据
19
核磁共振波谱分析
§3 化学位移 (Chemical shift)
化学环境不同 的1H 核在不 同位置(ν) 产生共振吸 收
化学环境不同的1H 核在外磁场中 以不同的Larmor频率进动;1H 核在分子中所处的化学环境不同 导致Larmor频率位移
20
核磁共振波谱分析

第二章 核磁共振波谱法-本科生2

第二章 核磁共振波谱法-本科生2

各种结构环境中质子的吸收位
特征质子的化学位移值
常用溶剂的质子 的化学位移值
D CHCl3 (7.27)
6—8.5 1.7—3 10.5—12 9—10 4.6—5.9 8 7 6 5 4 3 2 0.2—1.5 1 0 0.5(1)—5.5 2—4.7
OH NH2 NH
13
12
11
ห้องสมุดไป่ตู้
10
9
RCOOH
b.化学式为C3H4,确定其结构: 化学式为C 确定其结构: 化学式为
HC≡C-CH3 -
C3H6O2
IR NMR
3000cm-1
1700cm-1 2.3 (四重峰 2H) 四重峰
11.3 (单峰 1H) 单峰 1.2 (三重峰 3H) 三重峰
CH3CH2COOH
C7H8O IR 3300,3010,1500,1600,730,690cm-1 , , , , ,
c d a b Cl2CHCH(OCH2CH3)2 (B)
思考题与习题
5-1 下列哪个核没有自旋角动量? 7Li ,4He , 16C ,12O ,2D ,14N 3 2 6 6 1 7 5-2 氢核(1H)磁矩为2.79,磷核(31P)磁矩为1.13,试问 在相同磁场条件下,发生核跃迁时何者需要的能量较低。 5-3 何谓化学位移?它们有什么重要性,在1H—NMR中影响 化学位移的因素有哪些? 5-4 使用60MHz的仪器,TMS和化合物中某质子之间的频率 差为180Hz,如果使用90MHz仪器,则它们之间的频率差 是多少。 5-5 在下列化合物中,质子的化学位移有如下顺序:苯 (7.27)>乙烯(5.25)>乙炔(1.80)>乙烷(0.80), 试解释之。
2.常见的各类有机物的H-NMR: 常见的各类有机物的H-NMR: 例1.

核磁共振谱图解析

核磁共振谱图解析
影响因素多:核磁共振谱图的峰位置、形状和强度受到多种因素的影响如温度、溶剂、 分子结构等。
确定分子结构:通过核磁共振谱图中的化学位移值和偶合常数确定分子中各原子的类型和相 互连接方式
确定分子构型:利用核磁共振谱图中的耦合常数和自旋裂分确定分子中各原子的空间排列和 构型
确定分子动态:通过核磁共振谱图中的弛豫时间和扩散系数等信息了解分子内部的运动状态 和动力学行为
分辨率:核磁共振谱图的分辨率越高能够区分出的峰就越多有助于更准确地解析谱图。 灵敏度:灵敏度高的核磁共振谱图可以检测到更低浓度的物质有助于发现潜在的疾病或污染物。
了解核磁共振原理 熟悉常见峰型和化学位移 注意谱线间的耦合和裂分 结合实验条件和样品性质进行分析
误差分析:对谱图进行定量 和定性分析确定误差范围
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在医学诊断中的应用:核磁共振谱图可以用于医学影像学通过检测人体内氢原子核的共振信号生成人体 内部结构的图像有助于医生对疾病进行早期诊断和精确治疗。
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在石油化工中的应用:核磁共振谱图可以用于石油化工领域通过分析油样品的氢原子核共振信号评估油 品的性质和成分有助于石油勘探和开发。
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在农业食品中的应用:核磁共振谱图可以用于农业食品领域通过检测食品中的水分、脂肪、蛋白质等成 分评估食品的质量和安全性有助于食品安全监管和质量控制。
在材料科学中核磁共振谱图可用于 研究材料的微观结构和性质
在材料合成过程中核磁共振谱图可 用于监测反应进程和鉴定新材料的 结构
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通过核磁共振谱图可以分析材料的 化学键和分子运动从而评估材料的 性能和潜在应用
核磁共振谱图还可以用于材料表征 和质量控制确保材料的可靠性和一 致性

13C核磁共振波谱及谱图解析示例

13C核磁共振波谱及谱图解析示例
3 2011-12-5
溶剂的化学位移
• CDCl3: 77.0 (t);
• CD3COCD3: 30.0(7)、206.8(s);
• CD3OD: 49.3(7);
• C6D6:
128.7(t);
• CD3SOCD3: 39.7(7);
4 2011-12-5
化学位移规律:烷烃
碳数n >4 端甲基 δC=13-14
δC>δCH> δCH2 >δCH3
邻碳上取代基增多δC 越大
取代烷烃: H 3C C H2 C H2 13.9 22.8 34.7
C H2 C H3
5 2011-12-5
化学位移规律:烯烃
δC=100-150(成对出现)
CC
端碳δ=CH2 ≈ 110;邻碳上取代基增多δC越大:
2 5 .4
CH 3
CH 3
H 3C 3 0 .4
2 9 .9 H 3C
C
CH 2
CH
5 2 .2
3
CH 3 5 3 . 5
C
CH 2
C
CH 2
1 4 3 .7 1 1 4 .4
2 4 .7 CH 3
CH CH 3
CH 3
H2C
C H
O
CH3
84.2 153.2
H2C
C H
O
CH3
6 2011-12-5
化学位移规律:炔烃
2013113核磁共振波谱核磁共振波谱核磁共振波谱分析法分析法分析法一generalization二化学位移chemicalshift三偶合与弛豫couplingandrelaxation四13cnmrspectrograph概述13cnmr谱图第五节第五节第五节核磁共振谱简介核磁共振谱简介131313ccc核磁共振谱简介nuclearmagneticresonancespectroscopy

核磁共振图谱解析解析NMR

核磁共振图谱解析解析NMR

同核J-偶合(Homonuclear J-Coupling)
多重峰出现的规则: 1. 某一原子核与N个相邻的核相互偶合将给出(n+1)重峰. 2. 等价组合具有相同的共振频率.其强度与等价组合数有关. 3. 磁等价的核之间偶合作用不出现在谱图中. 4. 偶合具有相加性. 例如: observed spin coupled spin intensity
JCH JCH
H C
p-pulse on H
H C
这相当于使用一系列1800脉冲快速照射氢核。 pH pH
C-H
+J/2
C-H
-J/2
C-H
+J/2
pH
C-H
-J/2
pH
C-H
+J/2
pH
C-H
-J/2
Fig. 4-2.5 The proton-decoupled 13C spectrum of 1-propanol
H-12C H-13C H-13C x100
105 Hz
proton-coupled spectra (nondecoupled spectra)
Quartet, J=127 Hz
Proton-coupled spectra for large molecules are often difficult to interpret. The multiplets from different C commonly overlap because the 13C-H coupling constants are frequently larger than the chemical differences of the C in the spectrum. 原子核间的偶合导致谱图 的复杂化(―精细裂分”), 灵敏度下降。 Fig. 4-2.4 Ethyl phenylacetate. (a) The proton-coupled 13C spectrum. (b) The proton-decoupled 13C spectrum

核磁共振分

核磁共振分
子进行分配; 3、考虑分子的对称性;
4、分析每个峰组的δ、J ;
5、组合可能的结构式; 6、对推出的结构式进行“指认”。
C8H11N
CH3CO2CHCH3
CH2CH2OCOCH3
H3C
CO2CH2CH3
B
A4系统
AA’ BB’ 系统
A、两取代基相同,不论取代基的电负性强弱如何, 由于分子的对称性,在苯环上的四个芳氢为磁等价, 出现的是单峰;
B、两取代基不相同,这种自旋系统为AA′BB′系 统,由于苯环结构自身的特点,其谱图具有鲜明的特 点,最易识别,粗看是左右对称的四重峰,中间一对 峰强,外面一对峰弱,每个峰可能还有各自的卫星峰 (以某谱线为中心,左右对称的一对强度低的谱峰)。
§6 核磁共振图谱解析
一、核磁共振谱图的划分 1、一级谱图 (1)、一级谱图必须满足的条件
A、两个质子群的化学位移差△ν至少是偶合常数J 的六倍以上,即 △ν>6J;
B、同一核组(其化学位移相同)的核均为磁等价的。
H2C=CF2其谱图不是一级谱
(2)、一级谱图的特点 A、峰的数目 可用n+1规律描述,但要注意这n个氢与所讨 论的氢应是磁等价的,即只有一个偶合常数;
D、ABX系统
(1)、最多可有14 条谱线; (2)、AB有8条,好 像有两个AB系统,即 每组4条; (3)、X部分有6条, 其中2条强度弱,不易 看到,只看到4条 强度几乎相等的谱线;
A
B
X
1
3 2
5 4
67
8
10 11 12 13
9
14
(4)、ABX系统中AB部分,其偶合常数JAB都相等, 与X偶合后的偶合常数JAX与JBX并不相等,但可从图谱 中读出,HA、HB、HX的化学位移通过计算可求得。

第九章 核磁共振波谱法

第九章 核磁共振波谱法

TMS
Si 1.8
4.26
3.40
3.05
2.68
2.16
0.23
0.0
吸电子作用强,电子云密度降低,屏蔽作用减弱, 信号峰在低场出现。
36
(1) 诱导效应
CH3 , =1.6~2.0;-CH2I, =3.0 ~ 3.5
37
(1) 诱导效应
间隔键数增多,诱导效应减弱 CH3Br Nobel Prize in Chemistry 2002
"for the development of methods for identification and structure analyses of biological macromolecules" "for their development of soft desorption ionisation methods for mass spectrometric analyses of biological macromolecules"
47
自旋偶合与自旋裂分
48
自旋偶合与自旋裂分
49
乙 醇 谱的 高 分 辨 与 低 分 辨
峰面积 1:2:3
NMR
自旋偶合与自旋裂分
裂分峰是由于分子内部邻近氢核自旋的相互 干扰引起的。 邻近氢核自旋之间的相互干扰作用称为自旋耦合。
由自旋耦合引起的谱线增多现象称为自旋裂分。
51
自旋偶合与自旋裂分
Ä (ppm) ¦
影响化学位移的因素
(1)诱导效应
(2)共轭效应 (3)磁各相异性效应 (4)范得华效应 (5)氢键去屏蔽效应
改变电子 云密度
35
(1) 诱导效应
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1H
氢谱是最常见的谱图。 核磁共振氢谱能提供重要的结构信息: 化学位移 耦合常数及峰的裂分情况 峰面积——峰面积与氢的数目成正比,所以能 定量的反应氢核的信息
化学位移

7.28 ppm
H
H 1.8 ppm
H2C CH2 5.28 ppm H 2.7~3.4 ppm;
H
O 2.1~3.3 ppm
R
Ha Hb
CH3COO H2
OCOCH3
or
H1
A
3J=A+BcosΦ+Ccos2Φ
Ha Hb CH3COO
H2
B 3JHH
H1 OCOCH3
H Φ
H
C

90 180° Φ
A:H1和H2与Ha(Hb)构成的两面角相同,则3J1a(b)与3J2a(b)相同 B:H1和H2与Ha(Hb)构成的两面角不同,则3J1a(b)与3J2a(b)不同
RCOH(醛氢) RCONH2; ArCONH2; RCONHR`;ArCONHAr;
ArCONHR RNH2.HCl
(R是脂肪链基团)
B 0.5-4.0 3-6 (CDCl3); 5-11(DMSO) 10-14 (DMSO); 7-10 (CDCl3) 8-10 (峰型尖锐) 5-8 (并且两个氢会分开)
3 4
J(2-4)=1.0-1.5
J(2-5)=2.8-3.5
4 5N
6N2
J(4-5)=4-6 J(2-5)=1-2 J(2-4)=0-1 J(4-6)=?
如何计算耦合常数
如何利用耦合常数来区分异构体
Ha Hb
CH3COO
OCOCH3
or
H2
H1
A
Ha Hb CH3COO
H2
B
H1 OCOCH3
芳环与芳杂环的化学位移偶合常数(J)
结构类型
4
5
3
6 N2
Jab数值(Hz)
J(2-3)=5-6 J(3-4)=7-9 J(2-4)=1-2 J(3-5)=1-2
结构类型 Jab数值(Hz)
2O 5
34
J(2-3)=1.7-2.0 J(3-4)=3.1-3.8 J(2-4)=0.4-1.0 J(2-5)=1-2
加完重水后可以用电吹风加热一下,稍等片刻再进行检测..会 发现活泼氢明显减少或消失.但谱图会发现水峰信号增强.在 CDCl3中此时HDO峰会在4.8 ppm的位置.
下图是两个例子
Hale Waihona Puke 在核磁管里加入1-2滴重水即可将活泼氢交换掉
HDO
活泼氢
CH3(CH2)15CH2CH2SH
氟对氢的偶合
氟对氢的偶合在核磁中是经常碰见的,并且 利用此规律可以解决和验证很多芳香环上取代基 的取代位置问题。
• NOE主要用来确定两种质子在分子立体空间结构中是否距离 相近。要求两种质子的空间距离小于5A. 从以上可以看出NOE和 空间因素很有关系,和相隔的化学键数无关,所以在分析NOE谱 图时候,一定要能画出结构的立体构型以便解析。下面是用NOE 方法来鉴别异构体的简单例子。
OH
b
a
c
Cl
OH Cl
a`
2.373
1.955 1.941 1.936 1.922 1.918 1.910 1.907 1.904 1.899 1.895 1.884 1.867 1.853 1.848 1.664 1.658 1.650 1.645 1.638 1.632 1.628 1.619 1.610 1.602 1.589
7-13
9-12
重水交换
重水交换是在核磁管里加入1-2滴重水,摇匀,再做谱图会发 现活泼氢消失.
1) ROH; RNH2; R2NH; ArOH; ArSH; ArNH2; RSO3H; RCOOH; RNH2.HCl的活泼氢是比较容易交换;
2) RACrCOOHN; RHCRO的N活H泼2; A氢rC有O时N比H2较; R难CO交N换H,R特`;别A是rC醛ON氢H,这Ar时; 候在
参考下面的列表和谱图:
1H和19F的耦合常数
6-10
衍生物 4-8
0-3
J邻2.5
关于手性化合物和前手性化合物中CH2上两个 氢的化学位移
与某碳原子相连的四个基团不等同时,该碳原 子则是手性碳原子,若有一对相同基团时,该碳 原子则是前手性碳原子。与手性碳上相连的碳上 的两个氢或者相隔2键或3键等以上碳上的两个氢 都是不等价的,且两个氢的偶合常数在8-15Hz 范围(同碳耦合),有的甚至更高。
1N
J(1-2)=2-3
2
3
1
J(1-2)=7-10
2 N
J(1-3)=0-3
5S 2
4N
J(4-5)=3-4 J(2-5)=1-2 J(2-4)=0
H 2N
5
3 4
J(2-3)=2-3 J(3-4)=3-4 J(2-4)=1-2 J(2-5)=1.5-2.5
J(2-3)=4.7-5.5
2
S 5
J(3-4)=3.3-4.1
核磁共振(NMR)谱 图解析
常用的核磁共振(NMR)实验
1H 13C 13C-DEPT135o ( CH CH3 , CH2 ) 13C-DEPT90o ( CH ) 1H -1H COSY (化学键上相邻氢原子的识别) 1H -1H TOCSY (结构片断的识别) 1H -1H NOESY (空间上相近的氢原子的识别) 1H - 13C (HSQC, HMQC) (碳氢一键相关) 1H - 13C HMBC (碳氢远程相关——碳氢原子二、三键偶合)
c` b`
1H-1H NOESY
• 解析:两个通过氢谱难以辨别此化合物是哪个
OH
结构,但用过NOESY可以看到叔丁基只c和a一个a 氢
b
有NOE相关信号,所以可以确定结构为 Cl OH
Cl
如果结构是
a`
c` b`
个氢有NOE相关信号。
那么叔丁基应该与a`,b`两
H3C
3
HC H3C
H2C
12 O
O
C CH2CH2 C OH
1` 2`
NOESY
通过羰基对苯 环的拉电子作 用可以区分1, 1`和2,2`的化 学位移;但通 过3位置氢与1, 1`氢有noe, 而与2,2`氢 没有noe,通 过这一点也可
以区分1,1` 和2,2`的化 学位移
活泼氢
与O、S、N相连的氢是活泼氢. 切记想看活泼氢一定 选择氘代氯仿或DMSO做溶剂. 在DMSO中活泼氢的出 峰位置要比CDCl3中偏低场些.活泼氢由于受氢键、浓 度、温度等因素的影响,化学位移值会在一个范围内 变化.有时分子内氢键的作用会使峰型变得尖锐.后面附 注一些常见活泼氢的核磁谱图。
A ROH; RNH2; R2NH ArOH; ArSH; ArNH2 RSO3H; RCOOH;
下面是四氢糖醇的结构图,可以看出手性碳对2,3,4,5位氢的空间上的影响.
CH3
H2C O 1
2 CH CH3
在前手性化合物当中如: H2C3 O H3C
两个乙基是化学
等价的,而2与3两个亚甲基中CH2的两个氢是不等价的,
由此化学位移不同,两个氢同碳偶合,又受邻位CH3的偶
合若无谱线重叠,此CH2可以观察到十六条谱线。
请看下面的谱图:
用NOESY方法对异构体的鉴别
• 在有机合成反应中会经常出现异构体 ,在异构体构型的鉴别中,
NOE是一种非常有效的手段。NOE谱对有机化合物结构、构型、 构象的鉴定能够提供重要信息. NOE谱可以采用一维方式或二维 方式 ,我们通常都采用二维谱图的方式,因为二维谱方便快捷, 可观察的信息全。
0.986 0.986 0.978 1.011 1.007
1.188
2.944 1.000
ppm
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
5 4
4
22 1 33
45
1 OH
3
O2
4.025 4.015 4.008 4.000 3.992 3.984 3.975 3.967 3.876 3.859 3.855 3.850 3.843 3.839 3.823 3.796 3.790 3.779 3.768 3.762 3.758 3.742 3.669 3.661 3.640 3.632 3.502 3.486 3.473 3.458
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