核磁共振图谱解析解析NMR

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NMR-核磁共振碳谱解析

NMR-核磁共振碳谱解析

22.2 23.2
H3C
H3C CH H2 C
CH3 C H CH2 CH3
1 2 3 4 5 6
92.9 72.5 73.8 70.6 72.3 61.6
96.7 75.1 76.7 70.6 76.8 61.7
一些经验规律 1.烷烃 1). 直链n≥4 端基甲基13 -14 ppm 2). C上取代基多,C大 3). -C上取代基多, C大
NOESY 记录分子中所有质子NOE效应的二维谱
b
a
CHO
c d
HO OCH3
e
10
H
1 5 4
9 7
H O
800<M<3000时 NOE信号较弱,此时采用ROESY作谱
2D-INADEQUATE谱(Incredible natural abundance double quantum transfer experiment) 直接显示13C-13C连接技术(灵敏度低,需要100mg以上样品)
-3.2 +11.1 CH3 AcO C CH3 CH3
+2.5
CH2OAc
-3.6
OH OH
O OMe
OH
AcO
-4.1 +6.1
苷化位移 1) Alcoholic glycosides
G +5.6 O CH2 +7.3 CH2 -3.3 CH3
Anomeric 1°-OH -D-glc -D-glc 2°-OH -D-glc -D-glc +5.6 +5.9 +3.5 +4.4
X-CH2-CH2-CH3
电负性 2.1 H 2.5 CH3 3.0 -NH2 H -1.90 0.23 0.86

NMR谱图可以分析化合物结构和成分

NMR谱图可以分析化合物结构和成分

NMR谱图可以分析化合物结构和成分NMR谱图是核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance,NMR)技术的应用结果,被广泛用于分析化合物的结构和成分。

通过测量不同核磁共振信号的特征峰位和峰面积,可以推断出化合物的结构和成分信息。

NMR谱图的分析包括四个主要方面:化学位移、耦合常数、峰位和峰面积。

本文将依次介绍每个方面,并说明它们在化合物结构和成分分析中的重要性。

首先是化学位移。

化学位移是NMR谱图中不同核的共振频率相对于参考物质(如二甲基硅烷)的偏移量。

化学位移的数值和出现的峰位可以提供有关化合物的离子环境、官能团和结构的信息。

化学位移是通过与参考物质的相对频率计算得出的,其数值通常以部分百万分之一(ppm)表示。

例如,苯环上的氢原子具有6.5ppm的化学位移。

通过比较化学位移与已知化合物的数据,可以初步确定化合物的结构。

接下来是耦合常数。

耦合常数是指自旋耦合能导致的核共振信号裂分。

核磁共振现象中,相邻核磁共振信号之间存在相互作用,即自旋耦合。

这种自旋耦合导致信号的频率裂分,裂分的距离称为耦合常数。

耦合常数提供了有关化合物中化学键的键长和键角的重要信息。

通过分析耦合常数,可以确定化合物中的碳-碳和碳-氢键的连接关系以及它们之间的空间排布。

此外,峰位和峰面积也是NMR谱图中需要进行分析的重要参数。

峰位反映了化合物中特定核的化学环境、官能团和结构,而峰面积则与该核的等量数量有关。

通过定量分析峰面积,可以推断出不同官能团之间的相对含量,从而判断化合物的结构和成分。

同时,峰位和峰面积的变化也可以用于研究酸碱度、配位体取代和立体化学等反应条件对化合物结构和成分的影响。

在实际的应用中,NMR谱图分析化合物结构和成分还需要借助于现代计算机辅助的结构预测方法。

这些方法利用已知化合物的结构和NMR谱图的信息,通过模拟和匹配的手段,预测未知化合物的结构和成分。

结合实验结果和理论计算,可以更准确地鉴定和确定化合物的结构和成分。

核磁共振NMR一级氢谱解析方法

核磁共振NMR一级氢谱解析方法
如果分子有对称性或者分子的局部具有对称性,若干基团会在同一 处出峰。例如,叔丁基的3个甲基在同一处出峰。
氢谱—解析方法
五.分析峰组的耦合裂分
磁性核之间的相互作用,核磁共 振氢谱的峰组一般会出现裂分。 前面已经讲述:现在通常使用高 场(高频)核磁共振谱仪,遇见 二级谱的机会相当小。需要解析 的核磁共振氢谱绝大部分均表现 为一级谱,即可以用n+l规律分析 峰组的裂分。
氢谱—解析方法六.组合来自能的结构式根据峰组间的等间距,可以找到相邻的基团。此时参考有关基团的化学 位移数值,也可以作为佐证。用这样的方法,就可以从个别的基团开始, 延伸到与它连接的基团,进而扩大成更大的结构单元。这样就可以一步 步地得到可能的结构式。 当然,如果仅仅依靠核磁共振氢谱,有可能 会遇到困难当杂原子或者季碳原于隔断耦合关系之后,基团的连接方法 就受阻了。在这样的情况下,核磁共振二维谱的应用就十分必要。
碳链的端甲基:峰组一般位于棱磁共 振氢谱的最高场(谱图的最右端), 化学位移数值约0 .87 ppm,峰型为 三重峰。
取代苯环:位置一般在6.8~8.0 ppm,它们的峰组粗看是一对两重峰, 因此也容易被识别。
氢谱—解析方法
确定待测所含的官能团
根据每个峰组的化学位移数值和所对应的氢原子数,可以确定它们 是什么官能团。从化学位移数值也可以估计它们的相邻基团。例如, 甲氧基的化学位移数值在3.5~3.9 ppm,偏低场的(化学位移数 值偏大的)应该是芳香环上面的甲氧基,即它连接的是芳环。
结构不复杂的未知物,有可能不需要 分子式也能确定它的结构。这是因为 即使不知道未知物的分子式,也可以 从核磁共振氢谱直接确定各峰组所对 应的氢原子数。这个问题很简单,因 为如果确定了某些峰组所对应的氢原 子 基 数 : , 化 其 学 他 位 蜂 移 组 数 就 值 可 一 以般 根在 据3 峰. 5组~面3 . 积9 之 p p间m的,积因分为数是值尖之锐比的而单确峰定,相所应以的很氢容 原 易 子被 数识 。别 下。 面 所 列 的 一 些 官 能 团 可 以 作为确定各峰组所对应的氢原子数的 基准:

NMR波谱图解读及结构确定方法

NMR波谱图解读及结构确定方法

NMR波谱图解读及结构确定方法NMR(核磁共振)波谱图是一种广泛应用于化学领域的分析工具,可以用于确定有机分子的结构和了解分子之间的相互作用。

在此文章中,我们将探讨如何解读NMR波谱图以及结构确定的一些方法。

首先,让我们简要介绍一下NMR波谱图的基本原理。

NMR波谱图是基于核磁共振现象的,其中核磁共振是指原子核在外加磁场中产生的吸收和发射电磁辐射的现象。

NMR波谱图通常以频率为横轴,吸收强度为纵轴绘制。

波峰的位置和强度提供了分子结构的信息。

为了更好地解读NMR波谱图,我们需要注意以下几个关键点:1. 化学位移:化学位移是NMR波谱图中最重要的指标之一,它表示特定核的共振频率相对于参考物质的偏移程度。

常用的参考物质是乙酸(CH3COOH),它的化学位移被定义为0。

化学位移一般以δ值表示,单位为ppm(parts per million)。

化学位移的值与核周围的电子环境有关,可以用于确定分子中的官能团和化学环境。

2. 积分峰强度:NMR波谱图上的积分峰强度可以提供氢或碳原子的数量信息。

积分峰是相对于谱图中其他峰的面积进行比较得出的。

通过积分峰强度,我们可以了解分子中不同类型的氢或碳原子的相对丰度,从而推断出它们在分子中的位置。

3. 耦合常数:NMR波谱图中出现的耦合峰可以提供原子之间的化学键关系信息。

耦合常数是指两个不同核之间的相互作用,通过耦合常数可以判断分子中的原子之间是否相邻或存在距离较近的关系。

耦合峰通常以"J"值表示,单位为赫兹。

在进行结构确定时,我们可以结合上述关键点利用一些方法来辅助分析NMR波谱图:1. 化学位移组合法:根据分子中的官能团和化学环境,化学位移可以提供一些结构定位的线索。

例如,醛基、酮基等特定官能团在NMR波谱图中通常具有特定的化学位移范围。

2. 核磁等效性:相邻原子核的磁场作用会互相影响,导致频率的变化。

可以根据核磁等效性来确定可能的物质结构。

核磁等效性是指两个或多个原子核的化学位移相等的情况。

有机化合物波谱解析第三章 核磁共振(NMR)

有机化合物波谱解析第三章  核磁共振(NMR)
第三章 核磁共振(NMR)
• 目的要求 • 1. 掌握核的能级跃迁与电子屏蔽效应的关系以及
影响化学位移的主要因素,能根据化学位移值初步 推断氢或碳核的类型 • 2. 掌握磁不等同的氢或碳核、1H-NMR谱裂分情况、 偶合常数
• 3. 掌握低级偶合中相邻基团的结构特征,并能初 步识别高级偶合系统
• 4. 掌握常见13C-NMR谱的类型及其特征 • 5. 熟悉发生核磁共振的必要条件及其用于有机化
合物结构测定的基本原理
• 6. 了解脉冲傅立叶变换核磁共振测定方法的原理 • 7. 了解1H-NMR及13C-NMR的测定条件以及简化图谱
的方法,并能综合应用图谱提供的各种信息初步判 断化合物的正确结构
主要内容
• 1. 核磁共振原理 • 2. 核磁共振仪器 • 3. 氢核磁共振(1H-NMR) • 碳核磁共振(13C-NMR) •
然而,要给出尖锐的NMR峰,以提高分 辨率,需要驰豫时间长,互相矛盾,最佳 半衰期范围在0.1-1秒,相应的谱线宽度为 1cps。
4)核的进动与核的共振
质子在外加磁场作用下,产生怎样的动力方式呢? E=μHB0
ΔE0
E=-μHB0 HB00 陀螺在与重力作用方向吸偏差时,就产生摇头动力, 称为进动。核磁矩在静磁场环境中围绕B0以ω角频 率进动,称之为拉摩尔(Larmor)进动.
• BN = B0 - ·B0
• BN = B0·(1 - ) • 氢核外围电子云密度的大小,与其相邻
原子或原子团的亲电能力有关,与化学 键 子 高 ·B的 云 场0亦类密;小C型度H;有大3-共关,O,振。·氢吸B如0核收大CH外出,3-围现共Si电振在,子吸低氢云收场核密出。外度现围小在电,
B0
二、产生核磁共振的必要条件

4-NMR-碳谱-图谱解析及新技术

4-NMR-碳谱-图谱解析及新技术

苯环碳 双键碳 氰基碳 100-150
220
200
150
100
50
0
C /ppm
13C的测定方法
1 质子宽带去偶 2 偏共振去偶 3 13C{1H} 13C为观察核, 1H为去偶核
化学位移的内标物
用四甲基硅(TMS)的信号的C作为零,把出现在TMS 低场一侧(左边)的信号的C值规定为正值,在TMS右侧即 高场的信号规定为负值。
所以近代仪器都配有计算机,把FID信号通过付立叶转 FT 换变成通常的NMR谱。FID信号f(t) NMR谱f()。
四、 1H和其他I≠0的核(如2H、19F、31P)与13C之间有偶合作用
13C-NMR谱中碳原子的谱峰也会发生分裂,
I=1/2的 1H 、19F、31P 它们形成的CXn系统是满足一级谱的,也符合n+1规律。对于其他核, 符合2nI+1规律。
6 CHO
的 反 转 门 去 偶 图
13C-NMR的谱图
采取不同的去偶技术,可得到不同的13C-NMR图谱。 常见的有宽带去偶谱、偏共振去偶谱、DEPT谱等。 下图是2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇的13C 的宽带去偶谱:
极化转移技术和DEPT
特点: 1 克服偏共振去偶实验中共振线发 生重叠和指配复杂分子的13C时的 一些困难 2 准确指配CH、CH2、CH3和季碳
在只考虑1JCH 偶合时,各个碳在偶合谱中的峰数和相对强度如下表
表5-1 CHn体系的峰数及强度比 峰数 体系 季碳
CH
>CH2 -CH3
1 2 3 4
峰数 代号 s d t q
多重峰相对强度
1:1 1:2:1 1:3:3:1
对于其他任意原子构成的CXn系统,计算裂分峰的通 式为(2nIx+I)。 当X为1H,19F,时,I=1/2,故(2nIx+l)=n+l。 当X为重氢时,因为ID=l,所以2nIx+l=2n+l。

6.HNMR谱图解析

6.HNMR谱图解析

H O CH C R
化合物类型 酸类 R-COOH 酚类 Ar-OH 醇类 R-OH 胺类 R-NH2 酰胺类 R-CONH2 烯醇类 R-CH=CH-OH
δ 10.5~12.0 4.0~7.0 0.5~5.0 0.5~5.0 5.0~8.0 ≥15
(4)溶剂效应
1H核在不同溶剂中,因受溶剂的影响而使化学
某化合物的分子式为C6H10O3,其P-NMR核磁 共振谱图见下图,试确定该化合物的结构
O H3C C CH2 O C O CH2CH3
2
2
3
3
图: C6H10O3核磁共振谱图
化合物 C3H7Cl,推断其结构
图谱解析与结构确定(6) :
a b c CH3CH2CH2Cl
图谱解析与结构确定(7) :
氢核的电子云密度增加(屏来自效应),导致该质子的共振信号向高场移动,化学位移右移。
CH3I < CH3Br < CH3Cl < CH3F : 2.16 2.68 3.05 4.26
移向低场 CH3Cl < CH2Cl2 < CHCl3 : 3.1 5.3 7.3 移向低场 CH3Br>CH3CH2Br >CH3(CH2)2Br>CH3(CH2)3Br : 2.68 1.65 1.04 0.90 移向高场

学位移不同。

因为化学位移数值很小,所以要准确测定其绝
对值比较困难。

实际工作中使用比值表示化学位移,符号δ

四甲基硅烷 (CH3)4Si ,缩写:TMS
影响化学位移的因素

(1)电子效应

电负性大的取代基(吸电子基团),可使邻近 氢核的电子云密度减少(去屏蔽效应),导致 该质子的共振信号向低场移动,化学位移左移; 电负性小的取代基(给电子基团),可使邻近

HNMR谱图解析

HNMR谱图解析
22
例4:已知一化合物的化学式为C4H6OF3Br,已测得其核磁共振 波谱图如下,试推断其结构。
解:(1) 不饱和度为0,说明只可能是脂肪醇、脂肪醚。
(2) 从δ =1.3和δ =4.0处有吸收,两化学位移处积分线的 高度之比为3:2,以及它们的偶合裂分数,进一步证明存 在CH3CH2-O-结构。
3.7 (宽峰 1H)
C6H5-CH2-OH
3
例 三
C14H14 IR
=8
756,702,1600,1495,1452,2860, 2910,3020cm-1
NMR 7.2(单峰, 10H) 2.89(单峰, 4H)
C6H5-CH2-CH2-C6H5
4
谱图解析与结构确定
化合物 C10H12O2 2 2 5
31
32
33
34
2.分子式为C3H60的某化合物的核磁共振谱如下,试
确定其结构。
谱图上只有一个单峰,说明分子中所有氢核的化学
环境完全相同。结合分子式可断定该化合物为丙酮。
35
3-溴丙炔的1HNMR
36
例4:C10H12O的核磁共振氢谱如下,推导其结构。
S a t A p r 2 2 0 9 :4 3 :0 9 2 0 0 0 : (u n title d ) W 1: 1H A xis = p p m S c a le = 4 1 .6 7 H z/ c m
1H
NMR的图谱分析
1 标识杂质峰,最主要的杂质峰是溶剂峰。
2 根据积分曲线计算各组峰的相应质子数(现在的图谱上已
标出)。 3 根据峰的化学位移确定它们的归属。 4 根据峰的形状和偶合常数确定基团之间的互相关系。 5 采用重水交换的方法识别-OH、-NH2、-COOH上的活泼氢。
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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
羰基
芳烃、杂芳环
13C
220
200 180
160 140
120 100
80
60
40
20
0
B. Calculation of 13C Chemical Shifts
m-xylene, the base value for the C in a benzene ring is 128.5 ppm. ipso ortho meta para CH3 8.9 0.7 -0.1 -2.9
NMR: 原子核间的相互作用
分子中的原子并不是孤立存在,它不仅在相互间发生作用也同周围环境发生作用, 从而导致相同的原子核却有不同的核磁共振频率.
化学位移
自旋-自旋偶合
Larmor
E B0
频率
e.g. B0=11.7 T,
(1H)=500 MHz (13C)=125 MHz 化学位移 ~ B0 kHz 自旋-自旋偶合 Hz-kHz
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C-13 spectra
C-13 spectra can be determine the number of nonequivalent carbons and to identify the types of C (CH3, CH2, aromatic, C=O) that may be present in a compound. C-13 NMR provides direct information about the carbon skeleton of a molecule.
Spin-Spin Coupling
JHH JCH
H H H C
异核 J-coupling
C
C
同核 J-coupling
Coupling Constants: nJ is a constant. Homonuclear coupling, 3J(1H-1H) = 8Hz; heteronuclear coupling, 1J(13C-1H) = 156Hz; The electrons in the intervening bonds between the two nuclei transfer spin information from one nucleus to another by means of interaction between the nuclear and electronic spins.
Ha C Cห้องสมุดไป่ตู้Hb
A B
B B A A
HA JAB b
1 1 1 1
HA
HB JAB
HB
a
同核J-偶合(Homonuclear J-Coupling)
Ha Hb
B,C是磁等价的核
C
JAB=JAC
C
Hc
B,C
A
A
A
B
C
异核J-偶合(Heteronuclear J-Coupling)
自旋-自旋偶合引起共振线的分裂而形成多重峰.多重峰实际 代表了相互作用的原子核彼此间能够出现的空间取向组合.
The decoupling technique obliterates all interactions between 13C-H; therefore, only singlets are observed in a decoupled 13C NMR spectrum. The decoupler simultaneously irradiates a second, tunable radiofrequency which causes the protons to become saturated, and they undergo rapid upward and downward transitions, among all their possible spin states. These rapid transitions decouple any spin-spin interactions between 13C-H being observed. In effect, all spin interactions are averaged to zero by the rapid changes. The 13C ―senses‖ only one average spin state for the attached Hs rather than two or more distinct spin states.
去偶(Decoupling)
氢对碳的偶合作用可以通过对氢施加一个脉冲消除。此一技术称为去偶。对氢核 的饱和照射,促使氢核的自旋状态快速的变换,临近的碳核无法感觉到氢核的自 旋状态的取向而只感受到氢核两种取想的平均效果。具体的说,对氢核的饱和照 射使碳核原来的两条共振线w-J/2和w+J/2合并平均而得到[(-J/2)+(+J/2)]/2=。
Electronegativity, hybridization, and anisotropy all affect 13C chemical shifts. The electronegative element produces a large downfield shift since the electronegativity atom is directly attached to the 13C atom.
去偶(Decoupling)
氢去偶除简化碳谱还因为有核的Overhauser效应而增加信噪比。
C-H
C-H2
decoupled
*CH3-CH2coupled
Nuclear Overhauser Enhancement (NOE)
The intensities of many of the C resonances in a protondecoupled 13C spectrum increase significantly above those observed in a proton-coupled experiment. 核Overhauser效应(NOE) — Overhauser等人及以后 的研究人员发现,当核外电子自旋或相邻磁性核的核 自旋发生共振并达到饱和时,偶极-偶极相互作用(弛 豫)引起核自旋态分布变化,使得待观察的核的信号强 度增加。其空间作用距离<5~6Å。 C with H directly attached are enhanced the most, and the enhancement increases (but not always linearly) as more Hs are attached.
去偶(Decoupling)
如果峰数不多,偶合的方式仍可分析出。但当很多锋出现时,偶合方 式的分析就不是那么容易。 1J(13C,1H) ~ 125 - 150Hz 直接偶合: nJ(13C,1H) ~ 1 - 10Hz 长程偶合:
*CH3-CH2-
未去偶
氢去偶
Proton-Decoupled 13C Spectra
Hc B
C
A
A
异核J-偶合(Heteronuclear J-Coupling)
*C *CH
*CH2 H2 H1 C C C H1 C H1
*CH3 H3
H2
异核J-偶合(Heteronuclear J-Coupling)
由于一些核的自然丰度并非如此100%。因此谱图中可能出 现偶合分裂的峰和无偶合的峰。氯仿中的氢谱是一个典型 的例子。
Fig. 4-2.2 A 13C correlation chart for carbonyl and nitrile functional groups
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