核磁共振碳谱
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核磁共振碳谱
4、共轭效应和超共轭效应
在羰基碳的邻位引入双键或含孤对电子的杂原子
（如 O、N、F、Cl等），由于形成共轭体系或超 共轭体系，羰基碳上电子密度相对增加，屏蔽作 用增大而使化学位移偏向高场。因此，不饱和羰 基碳以及酸、酯、酰胺、酰卤的碳的化学位移比 饱和羰基碳更偏向高场一些。如下列三个化合物 中羰基碳的化学位移为： OH
(1) 提高仪器灵敏度；
(2) 提高仪器外加磁场强度和射频场功率； (3) 增大样品浓度； (4) 采用双共振技术，利用NOE效应增强信号强 度； (5) 多次扫描累加，这是最常用的方法。
二
核磁共振碳谱的特点
信号强度低。由于13C 天然丰度只有 1.1% ，13C 的旋磁比（C）较1H 的旋磁比（ H）低约 4倍，所以13C 的 NMR 信号比1H 的要低得多，大 约是1H 信号的六千分之一。故在13C NMR 的测定中常常要进行长时间 的累加才能得到一张信噪比较好的图谱。 化学位移范围宽。1H 谱的谱线化学位移值 的范围在 0-15 ppm，少数 谱线可再超出约5ppm，一般不超过20ppm，而一般13C 谱的谱线在0300 ppm之间。由于化学位移范围较宽，故对化学环境有微小差异的核 也能区别，每一种碳原子均能得到自己的谱线，这对鉴定分子结构更 为有利。 耦合常数大。由于13C 天然丰度只有 1.1% ，与它直接相连的碳原子也 是13C的几率很小，故在碳谱中一般不考虑天然丰度化合物中的13C-13C 耦合，而碳原子常与氢原子连接，它们可以互相耦合，这种13C-1H 键 耦合常数的数值很大，一般在 125-250 Hz。因为13C 天然丰度很低，这 种耦合并不影响1H 谱，但在碳谱中是主要的。
在碳谱中:
质子噪音去偶或称全去偶谱 (proton noise deeoupling 或
核磁共振碳谱
δ sp2 :
δ C≡C 位于δ C=C的高场
电子效应
碳的电子云密度
H3C C - Li CH3 10.7 CH3 CH3 H3 C C H CH3 24 CH3 H3C C + CH3 330 CH3 H C + CH3 320
+
CH3 HO C + CH3 250 CH3 CH3
HO C
共轭引起的电子云分布不均匀
δ C-C < δ C ≡ C < δ C = C < δ C = O
δ s p3
δ s p3 : δ sp
<
δ sp
<
δ sp2
0 ~ 60ppm 70 ~ 90ppm 100 ~ 160ppm 160 ~ 220ppm
-CH3 , -CH2 , >CH-,
: ―C ≡ C― >C = C< (烯烃,芳烃) >C = O
氢键的影响:
分子内氢键的存在, 导致C-13化学位移低场位移.
H C O C CH3 O 197 H C O H C CH3 O O 204 H
C=O:
192
O
C=O:
197
分子间的氢键, C-13化学位移值与浓度有关. 浓度增 大, 低场位移.
三、各类碳核的化学位移范围
C O
sp
11.4 H3C 4) H C C
28 21.4 12.5 CH2 CH2 CH3 6) H
16.5 H3 C C H C
H 34 22 12.5 CH2 CH2 CH3
其它因素的影响
溶剂的影响
溶剂不同, 可引起化学位移值1~10ppm的改变.
核磁共振碳谱
C=65-90
C CH H3C C C CH3 73.6 84.7 67.0 H3C CH2 CH2 CH2 CH C 67.4 82.8 12.9 21.2 29.9 17.4 HC C OCH 2CH3 H3C C C OCH 3 28.0 88.4 23.9 89.4 H3C CH2
化学位移规律：烯烃
e
四、13C NMR谱图
1.C7H14O CH3CH 2CH 2 CO CH 2CH 2CHq 3
1
H
4H
4H
13
t t
6H
C
S
2.3
1.5
0.9
210
43
18 12
13C
NMR谱图2
C6 H5 CO CH 2CH 3
d dd t q S
2.C9H10O
1
13
H
S
C
7.2
3.6 2.1
1-溴丁烷（BrCH2CH2CH2CH3）的碳谱示意图
碳谱与氢谱的对比 谱图去偶作用对比
谱图去偶作用对比
谱图去偶作用对比
三、碳谱的化学位移 c / ppm
仲碳 烯烃 芳烃、杂芳环 羰基 炔烃 叔碳
伯碳
季碳
TMS
220
200 180
羰基碳
160 140
12 0
100
80
60
40
20
0
sp2 杂化的碳
碳谱的难点：灵敏度低、信噪比差
13C
天然丰度：1.1%
在同等实验条件下碳谱的灵敏度是氢谱的 1/6000
多方面的技术进步，现在已经能够比较容易地得 到很好的碳谱
计算机技术、傅立叶变换技术、核磁共振 技术以及谱仪制造技术等
C CH H3C C C CH3 73.6 84.7 67.0 H3C CH2 CH2 CH2 CH C 67.4 82.8 12.9 21.2 29.9 17.4 HC C OCH 2CH3 H3C C C OCH 3 28.0 88.4 23.9 89.4 H3C CH2
化学位移规律：烯烃
e
四、13C NMR谱图
1.C7H14O CH3CH 2CH 2 CO CH 2CH 2CHq 3
1
H
4H
4H
13
t t
6H
C
S
2.3
1.5
0.9
210
43
18 12
13C
NMR谱图2
C6 H5 CO CH 2CH 3
d dd t q S
2.C9H10O
1
13
H
S
C
7.2
3.6 2.1
1-溴丁烷（BrCH2CH2CH2CH3）的碳谱示意图
碳谱与氢谱的对比 谱图去偶作用对比
谱图去偶作用对比
谱图去偶作用对比
三、碳谱的化学位移 c / ppm
仲碳 烯烃 芳烃、杂芳环 羰基 炔烃 叔碳
伯碳
季碳
TMS
220
200 180
羰基碳
160 140
12 0
100
80
60
40
20
0
sp2 杂化的碳
碳谱的难点：灵敏度低、信噪比差
13C
天然丰度：1.1%
在同等实验条件下碳谱的灵敏度是氢谱的 1/6000
多方面的技术进步，现在已经能够比较容易地得 到很好的碳谱
计算机技术、傅立叶变换技术、核磁共振 技术以及谱仪制造技术等
核磁共振碳谱的基本特点
核磁共振碳谱的基本特点
核磁共振碳谱（C-NMR）是一种用于结构确定和鉴定化合物的重要实验技术，在核磁共振技术的基础上对氢原子和碳原子进行研究，它
可以直接获取到特定碳的位置、环的类型以及碳的价态，同时提供了
测定无机化合物中碳原子的碳同位素比例的能力。
下面是核磁共振碳
谱的一些基本特点：
1. 元素具有定性：核磁共振碳谱仅在氢原子和碳原子之间进行研究，
它可以直接获取到特定碳的位置、环的类型以及碳的价态。
2. 分辨能力强：核磁共振碳谱能准确识别不同的碳原子，可以辨别出
晶体中的结构，甚至可以分辨出碳原子之间的位置变动。
3. 分析能力强：使用核磁共振碳谱可以更详细地分析各种实验波谱，
由此得出精确的结果，从而得出准确的化学结构式。
4. 解析度高：核磁共振碳谱拥有很高的解析度，它可以分析出极小样
品量的化合物，并且能得出相对准确的结果。
5. 快速有效：核磁共振碳谱是一种很快捷的技术，它可以在很短的时
间内进行分析，能够满足日益增长的检测要求。
6. 无污染：与X射线衍射技术或其他一些实验技术不同，核磁共振碳
谱不会产生放射性污染，是一种更加环保的实验技术。
总而言之，核磁共振碳谱具有定性能力强、分辨能力高、分析能力强、解析度高、快速有效以及无污染等几大基本特点，是研究各种有机化
合物结构的基础技术之一。
因此，核磁共振碳谱已成为当今有机化学研究的重要工具，在有机分子结构和聚合物制备方面得到广泛应用。
核磁共振碳谱
例如： CH4 （sp3 杂化 s%=25%） CH2=CH2 (sp2 杂化 s%=33%） s%=33%） s%=50%） C6H6 （sp2 杂化 HC CH （sp 杂化
1J=125Hz 1J=157Hz 1J=159Hz 1J=249Hz
几种去耦技术
13C-NMR谱的类型
1、质子非去偶谱
C=O: 150-220
12
必记基础数据
C=O: 160-220
酮： 195－220
醛： 190－205
羧酸及其衍生物： 155－185
羧酸： 170－180 酯及内酯： 165－180 酰胺及内酰胺: 160－175 酰氯: 160－175 酸酐: 165－175
13
1．饱和碳的化学位移值 饱和烷烃：饱和烷烃为sp3杂化，其化学位移值一 般在-2.5～55ppm之间。 甲烷： -2.5在最高场。
§4-4 核磁共振碳谱
4.4.1 引言
12C 13C
98.9%
磁矩=0,
没有NMR
1.1% 有磁矩(I=1/2)， 有NMR 灵敏度很低, 仅是 1H 的 1/6700
计算机的问世及谱仪的不断改进， 可得很好的碳谱
C
H
有机化合物的骨架元素
在有机物中，有些官能团不含氢 例如：-C=O，-C=C=C-，-N=C=O等 官能团的信息: 不能从 1H 谱中得到， 只能从 13C 谱中得到有关的结构信息
13C
谱 化学位移范围大
300 ppm 1H 谱的 20~30 倍
分辨率高 谱线之间分得很开，容易识别
13C
自然丰度 1.1%， 不必考虑 13C 与 13C 之间的耦合， 只需考虑同 1H 的耦合。
1J=125Hz 1J=157Hz 1J=159Hz 1J=249Hz
几种去耦技术
13C-NMR谱的类型
1、质子非去偶谱
C=O: 150-220
12
必记基础数据
C=O: 160-220
酮： 195－220
醛： 190－205
羧酸及其衍生物： 155－185
羧酸： 170－180 酯及内酯： 165－180 酰胺及内酰胺: 160－175 酰氯: 160－175 酸酐: 165－175
13
1．饱和碳的化学位移值 饱和烷烃：饱和烷烃为sp3杂化，其化学位移值一 般在-2.5～55ppm之间。 甲烷： -2.5在最高场。
§4-4 核磁共振碳谱
4.4.1 引言
12C 13C
98.9%
磁矩=0,
没有NMR
1.1% 有磁矩(I=1/2)， 有NMR 灵敏度很低, 仅是 1H 的 1/6700
计算机的问世及谱仪的不断改进， 可得很好的碳谱
C
H
有机化合物的骨架元素
在有机物中，有些官能团不含氢 例如：-C=O，-C=C=C-，-N=C=O等 官能团的信息: 不能从 1H 谱中得到， 只能从 13C 谱中得到有关的结构信息
13C
谱 化学位移范围大
300 ppm 1H 谱的 20~30 倍
分辨率高 谱线之间分得很开，容易识别
13C
自然丰度 1.1%， 不必考虑 13C 与 13C 之间的耦合， 只需考虑同 1H 的耦合。
核磁共振碳谱
Ｘ H CH3 SH NH2 Cl OH F
α 0 9 11 29 31 48 68
β 0 10 12 11 11 10 9
γ 0 -2 -6 -5 -4 -6 -4
α效应：主要为诱导效应，电负性增加， δC增加 β效应：受诱导效应和取代基的“分子内 场”的影响而产生 γ效应：是取代基与γ-位质子间范德华相
O 201.5 192.4 O
O 190.7
O 204.3
O 198.7 O 170.4 OH
O 195.7
O 180.1 OH
O 173.5
如由于立体相斥阻碍共轭，碳去屏蔽
195.7
O O
199.0
O
205.5
θ＝50°
θ＝0°
θ＝28°
θ角增加
δC移向低场
206.9
O O
211.7
O
215.5
NH2
147.7 116.1 129.8 119.0
132.8 119.2 C
N
112.5 132.0 129.2
共轭效应的影响
电子云密度增 加移向高场
140.2 112.8
137.2 116.6
电子云密度减 少移向低场 在共轭体系中由于多重键的离域而引起 键级的减少，导致中心碳原子的屏蔽
电子云密度增 加移向高场
可区分伯、仲、季碳。13C裂分成 n重峰，表明它与n-1个1H相连
OH
155 115 129 121
155
C不与1H直接相连， 偶合很弱，单峰
C各与1H直接相连，偶 合裂分成双峰
4.3.3 选择性质子去偶
选择性质子去偶是偏共振去偶的特 例。其结果是：⑴只有与该1H核相连13C 的去偶，其它13C峰被偏共振去偶。使用 此法依次对 1H核的化学位移位置照射， 可使相应13C信号得到归属。⑵该峰也可 能产生NOE。
核磁共振波谱法-碳谱
1
2
图谱简单。虽然碳原子与氢原子之间的偶合常数较大，但由于它们的共振频率相差很大，所以-CH-、-CH2-、-CH3等都构成简单的 AX、AX2、AX3体系。因此可用一级谱解析，比氢谱简单的多。
三 13C NMR谱图
典型碳谱图谱 最常见的碳谱是宽带全去偶谱，每一种碳原子只有一条谱线。在去偶的同时，由于核的NOE效应，信号更为增强。但不同碳原子的T1不同，这对峰高影响不一样；不同核的NOE也不同； 峰高不能定量地反映碳原子数量。
*
5、缺电子效应
如果碳带正电荷，即缺少电子，屏蔽作用大大减弱，化学位移处于低场。
1
例如：叔丁基正碳离子(CH3)3C+的达到 327.8ppm。这 个效应也可用来解释羰基的13C 化学位移为什么处于较低 场，因为存在下述共振：
2
*
6、电场效应
在含氮化合物中，如含 -NH2的化合物，质子化作用后生成 – NH3+，此正离子的电场使化学键上电子移向 或碳，从而使它们的电子密度增加，屏蔽作用增大，与未质子化中性胺相比较，其 或碳原子的化学位移向高场偏移约 0.5-5ppm。这个效应对含氮化合物的碳谱指认很有用。
用于区分碳类型的一种技术。 INEPT称为低灵敏核的极化转移增强法。 DEPT称为不失真的极化转移增强法。 即去偶呈现单峰，又可以区分出碳的类型。 INEPT通过脉冲把灵敏度高的1H的自旋极化转移到13C核上去，13C信号强度增加4倍，进行测定，故灵敏度好。 DEPT谱法是INEPT法的一种改良方法。 DEPT的信号强度仅与脉冲的倾倒角有关。通过改变照射1H的的倾倒角()，使作45，90 ，135 变化并测定其13C NMR谱
*
磁各向异性的基团对核屏蔽的影响，可造成一定的差异。这种差异一般不大，而且很难与其它屏蔽的贡献分清(这一点与1H不同）。 但有时这种各向异性的影响是很明显的。如异丙基与手性碳原子相连时，异丙基上两个甲基由于受到较大的各向异性效应的影响，碳的化学位移差别较大,而当异丙基与非手性碳原子相连时，两个甲基碳受各向异性效应的影响较小，其化学位移的差别也较小。
核磁共振碳谱
⒉氢分布：说明各种类型氢的数目. ⒊核间关系:氢核间的偶合关系与氢核所处的化学
环境
指核间关系可提供化合物的二级结构信息,如连结方式、
位置、距离；结构异构与立体异构几何异构、光学 异构、构象等. 三方面的结构信息.
核磁共振碳谱在综合光谱解析中的作用
核磁共振碳谱13C—NMR碳谱与氢谱类似, 也可提供化合物中 1.碳核的类型、 2.碳分布 、 3.核间关系三方面结构信息. 主要提供化合物的碳骨架信息.
普通碳谱COM谱的峰高,常不与碳数成比例是 其缺点,而氢谱峰面积的积分高度与氢数成 比例,因此二者可互为补充.
第四节 13C NMR的解析及应用
一、解析步骤
与氢谱类似,要充分利用其提供的信息. 1、尽量设法获取有关信息；如已知分子式,计算
不饱和度； 2、确定谱线数目,推断碳原子数,注意分子对称性； 3、分析各碳原子的化学位移,推断碳原子所属官
1 提高仪器灵敏度； 2 提高仪器外加磁场强度和射频场功率； 3 增大样品浓度； 4 采用双共振技术,利用NOE效应增强信号
强度；
5 多次扫描累加,这是最常用的方法.
• 13C NMR的优点：
δ值范围很宽,一般为0~250,化学环境相差很小 的C,在碳谱上都能分开出峰.
• 13C NMR的问题：
69.5
H3C C CH2 C OH54.8O来自CH329.4
某含氮未知物,质谱显示分子离子峰为m/z 209,元素分析结果为C： 57.4%,H：5.3%,N：6.7%,13C NMR谱如图4-8所示.括弧内s表示单峰,d
表示双峰,t表示三重峰,q表示四重峰,推导其化学结构.
• 不饱和度为 6
• 分子中存在某种对称因素
碳与氢核的偶合作用很强,偶合常数较大,给图 谱的测定与解析造成很大的困难.因此,碳谱的 测定技术较为复杂,识谱时一定要注意谱图的制 作方法及条件.
环境
指核间关系可提供化合物的二级结构信息,如连结方式、
位置、距离；结构异构与立体异构几何异构、光学 异构、构象等. 三方面的结构信息.
核磁共振碳谱在综合光谱解析中的作用
核磁共振碳谱13C—NMR碳谱与氢谱类似, 也可提供化合物中 1.碳核的类型、 2.碳分布 、 3.核间关系三方面结构信息. 主要提供化合物的碳骨架信息.
普通碳谱COM谱的峰高,常不与碳数成比例是 其缺点,而氢谱峰面积的积分高度与氢数成 比例,因此二者可互为补充.
第四节 13C NMR的解析及应用
一、解析步骤
与氢谱类似,要充分利用其提供的信息. 1、尽量设法获取有关信息；如已知分子式,计算
不饱和度； 2、确定谱线数目,推断碳原子数,注意分子对称性； 3、分析各碳原子的化学位移,推断碳原子所属官
1 提高仪器灵敏度； 2 提高仪器外加磁场强度和射频场功率； 3 增大样品浓度； 4 采用双共振技术,利用NOE效应增强信号
强度；
5 多次扫描累加,这是最常用的方法.
• 13C NMR的优点：
δ值范围很宽,一般为0~250,化学环境相差很小 的C,在碳谱上都能分开出峰.
• 13C NMR的问题：
69.5
H3C C CH2 C OH54.8O来自CH329.4
某含氮未知物,质谱显示分子离子峰为m/z 209,元素分析结果为C： 57.4%,H：5.3%,N：6.7%,13C NMR谱如图4-8所示.括弧内s表示单峰,d
表示双峰,t表示三重峰,q表示四重峰,推导其化学结构.
• 不饱和度为 6
• 分子中存在某种对称因素
碳与氢核的偶合作用很强,偶合常数较大,给图 谱的测定与解析造成很大的困难.因此,碳谱的 测定技术较为复杂,识谱时一定要注意谱图的制 作方法及条件.
[理学]核磁共振碳谱
核磁共振碳谱
核磁共振碳谱（Nuclear Magnetic Resonance Carbon 谱，简称13C-NMR 谱）是一种用于分析有机化合物结构的光谱技术。
它通过测量碳原子的核磁共振吸收信号，来推断化合物的碳骨架和取代基的信息。
13C 核磁共振碳谱在有机化学领域具有广泛的应用，为研究人员提供了有价值的信息。
核磁共振碳谱的特点和优点如下：
1. 独特性：13C 核磁共振碳谱中，碳原子之间的耦合裂分现象不明显，因为 13C 同位素的天然丰度较低（约为 1%），导致相邻碳原子之间的相互作用减弱。
2. 简单性：在测定碳谱时，通常采用对氢去耦的方法，消除了相连氢原子引起的谱峰裂分。
这使得碳谱呈现出一条条的谱线，便于观察和分析。
3. 灵敏度：尽管 13C 核的灵敏度较低，约为氢核的 1/6000，但随着质子去耦技术和傅里叶变换技术的发展，现在已能够有效地测定 13C 核磁共振碳谱。
4. 防干扰：对氢去耦操作可以避免氧原子对碳谱线的裂分产生的重叠，提高碳谱的灵敏度。
5. 应用广泛：13C 核磁共振碳谱可以用于分析碳链结构、取代基位置、立体构型等信息，为有机化合物的结构鉴定提供重要依据。
核磁共振碳谱是一种具有独特优点和广泛应用价值的光谱技术，为有机化学研究提供了有力的工具。
通过分析 13C 核磁共振碳谱，
研究人员可以更深入地了解化合物的结构和性质。
核磁共振碳谱
核磁共振碳谱
核磁共振（NMR）碳谱是一种用于结构确定和鉴定碳元素化合物的分析方法。
NMR碳谱衡量同组成的化合物具有不同碳原子含量的对比幅度，因而可以将这些信
息用于鉴定目标物质的构型。
这使得NMR碳谱受到广泛的应用，可以用于鉴定复杂的生物活性成分以及特定的关键和活性组分。
NMR碳谱是一种通过测量含有碳的核磁共振信号的分析技术，它可以检测微弱
的碳信号，并根据其强度对结构进行推断。
由于NMR碳谱可以获取结构化学相关信息，因此在合成化学和生物化学领域都受到了极大的关注。
NMR碳谱技术采用核磁
共振原理，利用DNP（多纳米尺度分子组装）技术和数字信号处理技术的结合克服
普通的NMR技术弱信号的限制，从而实现快速准确的分析效果。
此外，NMR碳谱可以非破坏性地检测多种有机物质，而且还可以描述例如芳香
碳链构型等结构信息，为分子和结构特性之间的联系提供依据。
由此可见，NMR碳
谱证明是一种十分有效的结构分析方法，可以为系统设计不同构型的有机物提供重要的参考依据。
总之，NMR碳谱是一种应用程度广泛的鉴定分析技术，可以通过衡量不同碳原
子含量的对比幅度，为化学合成和生物学实验提供准确的结构确定和构型分析结果。
NMR碳谱的无损检测方式和准确的分析结果为许多有关研究领域提供了必要的参考
信息，使NMR碳谱成为一种不可或缺的分析工具。
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二,13C NMR测定方法 测定方法
1,质子宽带去偶 , 又称质子噪音去偶 制作方法:在扫描时, 制作方法:在扫描时,同时用一强的去偶射频 对可使全部质子共振的射频区进行照射, 对可使全部质子共振的射频区进行照射,使全 部质子饱和,从而消除碳核和氢核间的偶合, 部质子饱和,从而消除碳核和氢核间的偶合, 得到简化的谱图. 得到简化的谱图.
OH
2 3
1 4
NO2
五,羰基碳 羰基碳的化学位移在170~210间,受取代 羰基碳的化学位移在 间 基影响较大. 基影响较大.
1 2 3 4
CH3CH2CH2CHO
O CH3CCH2CH3
4 2 3 1
CH3CH2CH2COOH
1
2
3
4
CH3COOCH2CH3
2
4
3
1
CH3CH2COCl
DEPT谱图:
不同类型的13C信号均呈单峰(CH3,CH2,CH及季 碳).通过改变照射1H核第三脉冲宽度(θ)的不同, 若θ=135°(C谱),可使CH及CH3为向上的共振吸 收峰,CH2为向下的共振吸收峰,季碳信号消失. 若θ=90°(B谱),CH为向上的信号,其它信号消 失. 若θ=45°(A谱),则CH3,CH2及CH皆为向上的共 振峰,只有季碳信号消失. 以取代偏共振去偶谱中同一朝向的多重谱线.
第四节
13C
NMR的解析及应用
一,解析步骤
与氢谱类似,要充分利用其提供的信息. 与氢谱类似,要充分利用其提供的信息. 1, 尽量设法获取有关信息 ; 如已知分子式 , 计 , 尽量设法获取有关信息; 如已知分子式, 算不饱和度; 算不饱和度; 2, 确定谱线数目, 推断碳原子数, 注意分子对 , 确定谱线数目 , 推断碳原子数 , 称性; 称性; 3, 分析各碳原子的化学位移 , 推断碳原子所属 , 分析各碳原子的化学位移, 官能团; 官能团; 4,推断合理结构式. ,推断合理结构式.
核磁共振碳谱在综合光谱解析中的作用
目前在碳谱实际测定工作中,主要是测定 COM及DEPT谱: COM谱识别碳的类型和季碳 谱识别碳的类型和季碳. 由COM谱识别碳的类型和季碳 DEPT谱确认 谱确认CH CH; 由DEPT谱确认CH3,CH2及CH; 具有复杂化学结构的未知物,还需测定 氢相关谱或称碳-氢化学位移 碳—氢相关谱 氢相关谱 碳 氢化学位移相关谱, 它是二维核磁共振谱(2D-NMR )的一种,提 供化合物氢核与碳核之间的相关关系,测定 细微结构.
(4) 110.8 131.5 (2) (6) 189.5 (3) 124.8
(1) 39.6
(5) 154.0
(CH3)2N
1
3 2 4
5
CHO 的质子宽带去偶谱
6
2,质子选择去偶 ,
该方法类似于氢谱的自旋去偶法.且有 该方法类似于氢谱的自旋去偶法.且有NOE效 效 应存在. 应存在.
CH3
1 2 3 4
碳谱与氢谱可互相补充
氢谱不能测定不含氢的官能团 不能测定不含氢的官能团,如羰基,氰基等; 不能测定不含氢的官能团 对于含碳较多的有机物,如甾体化合物,萜类化 对于含碳较多 合物等,常因烷氢的化学环境类似 烷氢的化学环境类似,而无法区别 无法区别, 烷氢的化学环境类似 无法区别 是氢谱的弱点. 碳谱弥补了氢谱的不足,碳谱不但可给出各种含 不但可给出各种含 碳官能团的信息, 且光谱简单易辨认,对于含碳 碳官能团的信息 , 且光谱简单易辨认 较多的有机物,有很高的分辨率.当有机物的分 子量小于500时,几乎可分辨每一个碳核 几乎可分辨每一个碳核,能给出 几乎可分辨每一个碳核 丰富的碳骨架信息. 普通碳谱(COM谱)的峰高, 常不与碳数成比例是 峰高, 峰高 其缺点,而氢谱峰面积的积分高度与氢数成比例 氢谱峰面积的积分高度与氢数成比例, 其缺点 氢谱峰面积的积分高度与氢数成比例 因此二者可互为补充.
C2
C3 C4
芳烃质子被去偶
C1
甲苯的质子选择去偶(低场部分 甲苯的质子选择去偶 低场部分) 低场部分
3,偏共振去偶 , 制作方法:与质子宽带去偶相似, 只是 制作方法 : 与质子宽带去偶相似, 此时使用的干扰射频使各种质子的共振 频率偏离, 频率偏离 , 使碳上质子在一定程度上去 偶合常数变小(剩余偶合常数 剩余偶合常数). 偶,偶合常数变小 剩余偶合常数 .峰的 分裂数目不变, 但裂距变小, 分裂数目不变 , 但裂距变小 , 谱图得到 简化,但又保留了碳氢偶合信息. 简化,但又保留了碳氢偶合信息.
核磁共振碳谱(13C—NMR)碳谱与氢谱类似,也 可提供化合物中 1.碳核的类型, 2.碳分布 , 3.核间关系三方面结构信息. 主要提供化合物的碳"骨架"信息. 主要提供化合物的碳"骨架"信息 碳谱的各条谱线一般都有它的惟一性,能够迅 速,正确地否定所拟定的错误结构式.碳谱对 立体异构体比较灵敏,能给出细微结构信息.
2
CH3 CH3CHCH2CH3
2 3 4 1
2 1 3
CH3
4
CH3CH2CCl CH3
2 1 3
CH3
4
CH3CH2COH CH3
2 1 3
CH3
4
CH3CH2CNH2 CH3
二,烯烃 烯烃sp 杂化的碳的化学位移为100~165, 烯烃 2杂化的碳的化学位移为 , 随取代基的不同而不同. 随取代基的不同而不同.
4 5 3 2 1
CH2=CHCH2CH2CH3
1
CH3 C=C CH2Cl H H
3
4
2
三,炔烃 炔烃sp杂化碳的化学位移在 杂化碳的化学位移在67~92之间. 之间. 炔烃 杂化碳的化学位移在 之间
4 5 3 2 1
CH CCH2CH2CH3
4
5
HC
C
H C
2 3
1
CH2CH3
OH
四,芳烃
1
2
3
CH3CH2CONH2
1
2
3
DEPT谱 (distortionless enhancement by polarization transfer,无畸变增强极化 转移技术) , 大大提高对13C核的观测灵敏度 提高对 核的观测灵敏度; 可利用异核间的偶合对13C信号进行调 利用异核间 信号进行调 利用异核间的偶合对 信号进行 的方法,来确定碳原子的类型 确定碳原子的类型. 制的方法 确定碳原子的类型
指核间关系可提供化合物的二级结构信息 二级结构信息,如连结方式, 二级结构信息 连结方式, 连结方式 位置,距离;结构异构与立体异构(几何异构,光学异构, 位置,距离;结构异构与立体异构(几何异构,光学异构, 构象) 构象)等).
三方面的结构信息. 三方面的结构信息
核磁共振碳谱在综合光谱解析中的作用
碳谱与氢谱之间关系---互相补充 不能测定不
氢谱不足
含氢的官能 团
对于含碳较多的 有机物,烷氢的 化学环境类似, 而无法区别
碳谱补充
给出各种含碳官能团 的信息,几乎可分辨 每一个碳核, 光谱简单易辨认
碳谱与氢谱可互相补充
碳谱不足 氢谱补充
氢谱峰面积的积分 高度与氢数成比例 COM谱的峰高, 峰高, 峰高 常不与碳数成 比例
核磁共振碳谱在综合光谱解析中的作用
在碳谱中: 质 子 噪 音 去 偶 或 称 全 去 偶 谱 (proton noise deeoupling或proton complete deeoupling,缩写 COM,其作用是完全除去氢核干扰) 可提供各
类碳核的准确化学位移
偏共振谱(off resonance de-coupling,OFR,部 分除去氢干扰)可提供碳的类型.因为C与相连 的H偶合也服从n+1律,由峰分裂数,可以确定 是甲基, 亚甲基,次甲基或季碳.例如在偏共 振碳谱中CH3 ,CH2 ,CH与季碳分别为四重峰 (q),三重峰(t),二重峰(d)及单峰(s).
一,饱和碳
(1) δc在 -2.1~43ppm 之间; 之间; 在 (2) 每有一个 每有一个α-H 或β-H 被甲基取代,碳的化学位 被甲基取代, 移增加大约 9,称α或β效应; , 或 效应; 效应 (3) 每一个 每一个γ-H 被取代,碳化学位移减小约 2.5; 被取代, ; (4) 电负性较大的基团,通常使碳的化学位移加大. 电负性较大的基团,通常使碳的化学位移加大.
(1) 提高仪器灵敏度; 提高仪器灵敏度; (2) 提高仪器外加磁场强度和射频场功率; 提高仪器外加磁场强度和射频场功率; (3) 增大样品浓度; 增大样品浓度; (4) 采用双共振技术,利用 采用双共振技术,利用NOE效应增强信 效应增强信 号强度; 号强度; (5) 多次扫描累加,这是最常用的方法. 多次扫描累加,这是最常用的方法.
(1) 芳 烃 芳 环 sp2 杂 化 的 碳 的 化 学 位 移 为 123~142(苯:128.5); 苯 ; (2) 取代芳烃 2杂化碳的化学位移为 ) 取代芳烃sp 杂化碳的化学位移为110~170; ; 取代基的影响类似于氢谱. 取代基的影响类似于氢谱.
4 2
3 5 1
CH3
3 2
1 4
(CH3)2N
1
3 2 4
5
ห้องสมุดไป่ตู้CHO
6
的偏共振去偶谱
随着干扰射频频率与氢核共振频率的接 近,偏共振去偶谱即变成宽带质子去偶 谱:
-CH3在碳谱中干扰照射频率的变化与谱图的关系
原子的化学位移 第三节 C原子的化学位移 原子
碳谱中各类碳的化学位移相差较大,其值主要 碳谱中各类碳的化学位移相差较大, 受杂化状态和化学环境的影响, 受杂化状态和化学环境的影响,且和其连接的 质子的化学位移有很好的一致性. 质子的化学位移有很好的一致性.
13C
NMR的标准物质: 的标准物质: 的标准物质