核磁共振一维、二维谱图11汇总.
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二维核磁共振谱概述 ppt课件
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核磁共振谱图综合解析
确定未知物所含碳氢官能团。 结合氢谱、碳谱、DEPT谱、HMQC谱可以确定 所含碳氢官能团的信息，即含有多少个CH3，CH2 ，CH和季碳。配合化学位移，可以区分饱和的CH2 还是不饱和的CH2；饱和的CH还是不饱和的CH。 是否含杂原子、羰基以及活泼氢等。 注意：利用HMQC把氢谱的各个峰组和碳谱的各条 谱线关联起来非常重要。
?noesy的谱图与11h11hcosy非常相似它的f22维和f11维上的投影均是氢谱也有对角峰和交叉峰图谱解析的方法也和cosy相同唯一不同的是图中的维上的投影均是氢谱也有对角峰和交叉峰图谱解析的方法也和cosy相同唯一不同的是图中的交叉峰并非表示两个氢核之间有耦合关系而是并非表示两个氢核之间有耦合关系而是表示两个氢核之间的空间位置接近
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它又分为直接相关谱和远程相关谱。
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异核位移相关谱 ---------测试技术上有两种方法
对异核（非氢核）进行采样，这在以前是常用的方法，是 正相实验，所测得的图谱称为“C，H COSY”或长程“C， H COSY”、 COLOC (C,H Correlation Spectroscopy via Long range Coupling )。 因是对异核进行采样，故灵敏度低，要想得到较好的信噪 比必须加入较多的样品，累加较长的时间。
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2.确定含氢基团的连接关系，找到结构单元。 一般从COSY谱相关峰可以找到所有存在3J耦合 的结构单元。 注意点： 结构片段终止于季碳原子或杂原子 在一些特殊的情况下，邻碳氢可能未显示出 COSY相关峰。 COSY谱一般情况下显示3J耦合，但也可能显示长 程耦合的相关峰。
二维核磁共振谱精简2
对氢核进行采样，这种方法是目前常用的方法，为反相实 验，所得的图谱为HMQC、HSQC或HMBC谱。由于是对 氢核采样，故对减少样品用量和缩短累加时间很有效果。
HMQC、HSQC反映的是 1JCH耦合， HMBC谱和COLOC则 对应于长程耦合nJCH 。
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Problem 3
从2D图中取出某一个谱 峰（F1或F2 ）所对应相 关峰的1D断面图，对检 测一些弱小的相关峰很有 用。
投影图
是1D谱形式，相当于宽 带质子去偶氢谱，可准 确确定各谱峰的化学位 移值。
截面图
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J分解谱
1. 同核J分解谱
一维谱中谱峰往往严重重叠，造成谱线裂分不 能 清楚分辨， 耦合常数不易读出。
二维核磁共振谱概述
什么是二维核磁共振谱？
一维核磁共振谱： 时域信号（FID信号）FT 频域谱（峰强度 vs 频率）
二维核磁共振谱：
是有两个时间变量，经两次傅利叶变换得到 的两个独立的频率变量的谱图。一般用第二个时 间变量 t2 表示采样时间，第一个时间变量 t1 则是 与 t2 无关的独立变量，是脉冲序列中的某一个变 化的时间间隔。
2019/12/3
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2，3-二溴丙酸的HD-COSY谱
与COSY45o和90o谱比较， HD-COSY谱呈现出F2域峰宽 （保留JHH耦合）， F1域峰窄 (宽带去耦）的细条状谱峰。
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2019/12/3
三环癸烷衍生物 的HD-COSY谱
F2域峰宽（保留JHH耦 合）， F1域峰窄(宽 带质子去耦），化学 位移定标不同造成对 角峰反转，交叉峰由 于F1域去耦而变窄， 使其覆盖面变小，有 利于图谱解析，可以 清楚地显示出HJ与HI 、 HH、 HD、 HC 、 HA 的耦合。
HMQC、HSQC反映的是 1JCH耦合， HMBC谱和COLOC则 对应于长程耦合nJCH 。
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Problem 3
从2D图中取出某一个谱 峰（F1或F2 ）所对应相 关峰的1D断面图，对检 测一些弱小的相关峰很有 用。
投影图
是1D谱形式，相当于宽 带质子去偶氢谱，可准 确确定各谱峰的化学位 移值。
截面图
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J分解谱
1. 同核J分解谱
一维谱中谱峰往往严重重叠，造成谱线裂分不 能 清楚分辨， 耦合常数不易读出。
二维核磁共振谱概述
什么是二维核磁共振谱？
一维核磁共振谱： 时域信号（FID信号）FT 频域谱（峰强度 vs 频率）
二维核磁共振谱：
是有两个时间变量，经两次傅利叶变换得到 的两个独立的频率变量的谱图。一般用第二个时 间变量 t2 表示采样时间，第一个时间变量 t1 则是 与 t2 无关的独立变量，是脉冲序列中的某一个变 化的时间间隔。
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2，3-二溴丙酸的HD-COSY谱
与COSY45o和90o谱比较， HD-COSY谱呈现出F2域峰宽 （保留JHH耦合）， F1域峰窄 (宽带去耦）的细条状谱峰。
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三环癸烷衍生物 的HD-COSY谱
F2域峰宽（保留JHH耦 合）， F1域峰窄(宽 带质子去耦），化学 位移定标不同造成对 角峰反转，交叉峰由 于F1域去耦而变窄， 使其覆盖面变小，有 利于图谱解析，可以 清楚地显示出HJ与HI 、 HH、 HD、 HC 、 HA 的耦合。
核磁共振二维谱
OH
5 .4 7 0
2′
4 .0 1 6
9-β-D-阿糖鸟嘌呤( Ara-G) 的13C-NMR
C13 solvent:DMSO No:1 2008.6.7
157.19 154.05 151.40
137.24
116.24
84.69 83.79
75.90 75.76
61.41
40.57 40.36 40.15 39.94 39.73 39.52 39.32
8
1.04
7.923
7
2.01 1.03
6 5 4 3 2 1
6.461 6.122 6.112
1H
1.01 0.98 1.00
5.639 5.627 5.522 5.078
solvent:DMSO No:3
2.18 3.09 1.13 2.15
4.074 3.957 3.756 3.745 3.638 3.628 3.616 3.342
1同核二维j分解谱2异核二维j分解谱22d化学位移相关谱hcosy异核化学位移相关谱13ccosy异核远程相关谱chcorrelations等同于hmbc谱1h捡出的异核单量子相干谱hmqc谱1h捡出的异核多量子相干谱hmbc谱hmqc谱hsqc1h捡出的异核单量子相干谱与hmqc谱1h捡出的异核多量子相干谱的图谱是相同的仅实验方法有区别它们都是显示13c与直接相连的1h相关等同于13cosy谱并逐步取代了13cosy谱突出jch被保留区别
4‘ 5'
H2O
9-β-D-阿糖鸟嘌呤( Ara-G) 的1H-NMR
3
DMSO
2 1 0
7.759 6.470 6.013 6.002 5.626 5.612 5.508 5.498 5.082 5.069 5.055 4.064 4.054 4.042 4.028 4.016 4.005 3.752 3.741 3.730 3.720 3.669 3.656 3.640 3.627 3.615 3.602 3.588 3.573 3.560 3.352 2.503 -0.001
5 .4 7 0
2′
4 .0 1 6
9-β-D-阿糖鸟嘌呤( Ara-G) 的13C-NMR
C13 solvent:DMSO No:1 2008.6.7
157.19 154.05 151.40
137.24
116.24
84.69 83.79
75.90 75.76
61.41
40.57 40.36 40.15 39.94 39.73 39.52 39.32
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1H
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5.639 5.627 5.522 5.078
solvent:DMSO No:3
2.18 3.09 1.13 2.15
4.074 3.957 3.756 3.745 3.638 3.628 3.616 3.342
1同核二维j分解谱2异核二维j分解谱22d化学位移相关谱hcosy异核化学位移相关谱13ccosy异核远程相关谱chcorrelations等同于hmbc谱1h捡出的异核单量子相干谱hmqc谱1h捡出的异核多量子相干谱hmbc谱hmqc谱hsqc1h捡出的异核单量子相干谱与hmqc谱1h捡出的异核多量子相干谱的图谱是相同的仅实验方法有区别它们都是显示13c与直接相连的1h相关等同于13cosy谱并逐步取代了13cosy谱突出jch被保留区别
4‘ 5'
H2O
9-β-D-阿糖鸟嘌呤( Ara-G) 的1H-NMR
3
DMSO
2 1 0
7.759 6.470 6.013 6.002 5.626 5.612 5.508 5.498 5.082 5.069 5.055 4.064 4.054 4.042 4.028 4.016 4.005 3.752 3.741 3.730 3.720 3.669 3.656 3.640 3.627 3.615 3.602 3.588 3.573 3.560 3.352 2.503 -0.001
核磁各种谱图介绍
一维氢谱：一维碳谱：二维谱：异核相关谱：H SQC, HMQC, HMBC异核相关谱特别是13C-HSQC(HSQCED)比一般一维碳谱要灵敏的多，同时还能区分与奇数或偶数相连的碳，结合HMBC，能有效监测碳的化学位移并节省时间。
建议做1维碳谱的同学，做13C-HSQC和13C-HMBC和一维氢谱。
同时也可以作15N-HSQC，15N-HMBC。
同核相关谱：d qfCOS Y, NOESY, TOCSY，ROESY对于小分子C O SY通过化学耦合常数观测三键相连的氢-氢相关，NOESY主要用来测量氢-氢的距离相关，对于小分子可以采用长的混合时间通常是大于300毫秒；T OCSY主要用来检测氢-氢通过耦合常数耦合并在一定混合时间内达到全程相关，可以用来观测长于三键的氢-氢相关。
ROESY与NOESY相似，对于分子量在1000-2000道尔顿的化合物，ROESY比较理想。
考虑到不同课题组的研究内容不同，有些需要在水溶液或者在D2O里做，这就要考虑溶剂峰的压制。
激发雕蚀压水比较理想，可以利用此技术来压制溶剂峰。
通常的一维和二维实验都要采取压制溶剂峰的脉冲序列。
交换实验：用NOESY的脉冲序列，只是改变交换混合时间d8，做一系列实验二维实验。
化学交换实验可以测定化合物两种构象之间的交换速率，同时也能区分同一组成中的两种构象。
对于对映体的区分比较有用。
同时有可能观测到交换过程中的中间体。
下面是三台核磁仪器上的实验参数名称核磁402:1.2DNOES YinD2O:此实验主要利用压水的脉冲序列，如果有水存在样品，可以考虑用此参数。
对于小分子化合物，建议设置d8在500m s-800ms范围内。
同时此脉冲可以用来在有水存在下作交换实验，类似EXSY。
二维核磁共振谱精简2
2019/11/28
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同核J 分解谱
2019/11/28
化学位移
J 偶 合
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丙烯酸丁酯的同核J分解谱
2019/11/28
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2. 异核J分解谱
谱信息: w2: 全去偶谱 →化学位移 dC w1: 谱线裂分 → 偶合常数JCH
（直接相连的氢原子耦合裂分产生）
CH3 ---四重峰，CH2---三重峰，CH ---双重峰。 由于DEPT等测定碳原子级数的方法能代替异核J 谱，且检 测速度快，操作方便，因此异核J 谱较少应用。
2019/11/28
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2，3-二溴丙酸的HD-COSY谱
与COSY45o和90o谱比较， HD-COSY谱呈现出F2域峰宽 （保留JHH耦合）， F1域峰窄 (宽带去耦）的细条状谱峰。
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三环癸烷衍生物 的HD-COSY谱
F2域峰宽（保留JHH耦 合）， F1域峰窄(宽 带质子去耦），化学 位移定标不同造成对 角峰反转，交叉峰由 于F1域去耦而变窄， 使其覆盖面变小，有 利于图谱解析，可以 清楚地显示出HJ与HI 、 HH、 HD、 HC 、 HA 的耦合。
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13C 化学位移
1H 化 学 位 移
C，H COSY谱
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13C 化学位移
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1H 化 学 位 移
2019/11/28
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2, 3-二溴代丙酸F1域宽带去耦C,H COSY谱(a)与常规C,H COSY谱(b)比较 c,d为平行于F1域取出的CH2和CH的2张投影图，可以看出投影图(c)中CH2和CH之 间的3JHH耦合已消除，但本身的偕氢2JHH耦合仍然保留，信号强度和分辨率提高。
二维核磁共振谱
3. 确定未知物中季碳原子的连接关系
季碳原子上不直接连氢，因此COSY上没有与其对应的交叉峰。 要把季碳原子和别的耦合体系连接起来需要COLOC或HMBC。
4. 确定未知物中的杂原子，并完成它们的连接 从碳谱、氢谱有可能确定杂原子的存在形式，如―C≡N，
―C=N―，―OH，―OCH3等。 从δc，δH的数值，可判断碳氢官能团与杂原子的连接关系。 从碳-氢长程相关谱可确定杂原子与碳氢官能团之间的连接，因
在这样的二维谱中，横座标刻度（ω2）为碳谱化学位移，在该谱上方 有常规碳谱。纵座标为双量子频率ω1，在2D INADEQUATE谱中有一条 ω1＝2ω2的准对角线。所有耦合的（相邻的）一对碳-13核会在同一水平 线上（ω1相同），左右对称地处于准对角线的两侧，且ω2分别等于它们 的δ值处有相关峰。据此可以找出相邻的两碳原子，进而可以连出整个分 子的碳原子骨架。
OH
HO
O
OH
O
HO
OH O
例4：从茛科铁破锣属(Beesia)植物中分离到一新化合物gbc-26，为白 色无定形粉末，mp.274-276℃(CHCl3-MeOH，c，[α]D20十2.6；MeOH， c，0.12)，Liebermann-Burchard反应阳性，Molish反应阳性、薄层 水解检识有木糖。 FAB-MS显示 m/z683[M+H]+，结合1H和13CNMR谱数据推测其分子式 为C37H62O11，不饱和度为7。 IR谱在3600-3100及1040，1090出现强吸收；在1720，1260cm-1显示 强吸收带。
6.56(dd,H-7),
5.99(d,H-8), 2.20
(s,H-10), 1.51(s,5-
Me), 0.87(s,1-Me), 0.78(s,1’-Me)。
核磁共振一维二维谱图
A. HSQC (获得1JH-, n ≥ 2之关系)
4. 总相关谱
TOCSY (获得所有J偶合关系)
5. NOESY谱
NOESY (获得分子内质子空间关系)
NOESY (获得分子内质子空间关系)
测样须知
一、送样前：
必须熟知样品的溶解性； 样品必须干燥，纯度不得低于90%，不得含磁性物质； 测试用核磁管可自行购置或到核磁实验室领取（支/12元），核
• 三、本实验室只满足谱图处理、打印等要求，不 回答有关样品解析具体问题，工作站上不解析谱 图，请谅解。
• 建议自己处理谱图，常用软件：MestReNova， Nuts，Topspin等。
磁管必须干燥干净，无裂痕；
样品溶于氘代试剂（0.5ml）后须呈透明均一相，若有固体微粒 必须首先过滤，溶解后样品在核磁管中高度不得低于4 cm。
标签请勿粘贴，套在核磁管上即可。 样品量：1H 谱约3——10 mg样品/0.5 mL氘代试剂； 13C 谱＞15 mg样品/0.5 mL氘代试剂，13C 谱样品浓度要尽可能
1. 二维J分辨谱
A.
（获得偶合常数）
B. 异核J-resolved （获得偶合常数）
2. 同核化学位移相关谱
A. COSY (获得3JH-H耦合关系)
A1. COSY90 (获得3JH-H耦合关系)
B. INADEQUATE (获得1JC-C之关系)
3. 异核化学位移相关谱
A. HMQC (获得1JH-C之关系)
13------15a, 12, 14 15a-----15b, 14, 16
1D NOE
5、其他一维谱图及其应用
• T1（弛豫时间） • 变温NMR • 其他适合测定NMR杂核（19F,31P,15N，
核磁共振谱图解析[1]
![核磁共振谱图解析[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/b7f037ee6294dd88d0d26b2c.png)
2 3
H N 5 4
J(2-3)=2-3 J(3-4)=3-4 J(2-4)=1-2 J(2-5)=1.5-2.5
4 5 6 N N 2
如何计算耦合常数
如何利用耦合常数来区分异构体
Ha
CH3COO H2
Hb
OCOCH3 Βιβλιοθήκη 1HaHb H1 OCOCH3
or
CH3COO H2
A
B
Ha CH3COO H2
CH3 H2 C O 1 2 CH CH3 H2 C O 3 H3 C
在前手性化合物当中如：
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 方法对异构体的鉴别
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) RCOH; RCONH2; ArCONH2; RCONHR`; ArCONHAr; ArCONHR的活泼氢有时比较难交换,特别是醛氢,这时候在 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
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
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Nuts，Topspin等。
谢谢大家
5. NOESY谱
NOESY (获得分子内质子空间关系)
NOESY (获得分子内质子空间关系)
测样须知
一、送样前：
必须熟知样品的溶解性； 样品必须干燥，纯度不得低于90%，不得含磁性物质；
测试用核磁管可自行购置或到核磁实验室领取（支/12元），核 磁管必须干燥干净，无裂痕；
样品溶于氘代试剂（0.5ml）后须呈透明均一相，若有固体微粒 必须首先过滤，溶解后样品在核磁管中高度不得低于4 cm。 标签请勿粘贴，套在核磁管上即可。 样品量：1H 谱约3——10 mg样品/0.5 mL氘代试剂；
标准去氢碳谱
4、1D选择性激发—可用于COSY, TOCSY, NOESY, ROESY
1D NOE
13------15a, 12, 14 15a-----15b, 14, 16
1D NOE
5、其他一维谱图及其应用
• T1（弛豫时间） • 变温NMR • 其他适合测定NMR杂核（19F,31P,15N， 23Na,11B，119Sn,117Sn等）
核磁共振一维、二谱图及其应 用
• 一、1DNMR
1、1HNMR——质子种类，化学位移，积分高度，裂分及耦合
2、13CNMR——宽带去耦谱仅给出碳的种类
测试给出的图谱 质子宽带去偶
完全图谱
3、DEPT——确定碳原子级数
虾青素
DEPT 90º 仅CH碳 出现 CH和CH3碳向上 CH2碳向下 DEPT 135º
• 溶液内的灰尘会使谱线明显变宽而降低分辨率，再好的匀场也 无法解决该问题。
• 样品管：
• 匀质，清洁，不携带铁磁性物质 • 不要用洗液洗涤，以免带入很难除去的顺磁杂质 • 不要用超声波清洗，以免震碎或震裂核磁管。
• 不要在温度太高（高于70度）的烘箱里烘太久。
• 二、送样时，请认真填写《分析测试单》，包括 样品毒性、腐蚀性、是否易燃易爆，所用氘代试 剂，测试要求（1H, 13C , DEPT，COSY，etc.） 等。如有特殊要求可另说明。目前设定扫场范围 为：1H谱-2~13 ppm，13C谱-15~225 ppm，超出此 范围请务必提前注明。 • 三、本实验室只满足谱图处理、打印等要求，不 回答有关样品解析具体问题，工作站上不解析谱 图，请谅解。 • 建议自己处理谱图，常用软件：MestReNova，
13C
谱＞15 mg样品/0.5 mL氘代试剂，13C 谱样品浓度要尽可能 高，对聚合物所需的样品量应适当增加 。
样品和样品管的注意事项
• 样品：
• 特殊条件下需要过滤或除氧。
• 纯净，干燥，溶液内无灰尘或沉淀，尤其不应含有铁磁性杂质。
• 黏度不要过高（影响驰豫时间），黏度越大，分辨率越差，样 品可适度稀释来提高分辨率。
A1. COSY90
(获得3JH-H耦合关系)
B. INADEQUATE (获得1JC-C之关系)
3. 异核化学位移相关谱
A. HMQC (获得1JH-C之关系)
A. HSQC (获得1JH-C之关系)
B. HMBC (获得nJH-C, n ≥ 2之关系)
4. 总相关谱
TOCSY (获得所有J偶合关系)
二、2DNMR
• • • • • 1. 二维J分辨谱 2. 同核化学位移相关谱 3. 异核化学位移相关谱 4. 总相关谱 5. NOESY谱
1. 二维J分辨谱
A.
（获得偶合常数）
B. 异核J-resolved （获得偶合常数）
2. 同核化学位移相关谱
A. COSY (获得3JH-H耦合关系)