13C-Nuclear Magnetic Resonance (Experimental and Theorical) and FTIR of Interpenetrating Poly
合集下载
波谱分析-研究生-13C核磁共振谱
T1 Processes
dMz Mz M0
dt
T1
Mz = Mo ( 1 - e-t/T1 )
Time Domain NMR Signal ——> NMR Spectrum
迁的粒子数相等。
人们将自旋一晶格驰豫时间称为T1：
T1
1
2w
跃迁几率
T1
1
2w
跃迁几率
在核磁共振时，有两个过程在起作用 一是受激跃迁——核矩系统吸收电磁波能量，其效果是
使能级粒子数趋于相等。 一是热平衡过程：核矩系统把能量传给晶格，其效果是
使粒子趋于热平衡分布。 这两个过程将达到相对平衡，将粒子差距将稳定在某一
新的数值上。
结论：我们可以连续地观察到共振吸收。
分类:
2、同类核矩之间的能量交换驰豫
核矩系统除了和晶格相互发生能量交换外，它们之
间也能发生能量交换。
例：设有两个相同的核A1和A2。在相互作用中，A1 放出一个量子，这量子为A2所吸收。在这个过程中，核 矩系统的能量保持不变，没有传给晶格，这个过程叫同
自旋-自旋偶合 化学位移
EH0
Larmor 频率
e.g.
H0=11.7 T,
w(1H)=500 MHz w(13C)=125 MHz
化学位移 ~ H0 kHz 自旋-自旋偶合 Hz-kHz
第一节 基本原理
§1.2 受激跃进过程与驰豫过程 受激跃迁
核磁共振： 驰豫过程
一: 粒子差数问题与玻磁漫（Botzman）分布
第一节 基本原理
分类:
1. 自旋—晶格驰豫T1（spin-lattice relaxation） 是指核磁矩与周围粒子（“晶格”是广义的，泛指核
核磁共振碳谱
设单共振时偶合常数为J，双共振时偶合常数为J/
J/ J 2 HH2
当Δυ=0时，J/=0，就是完全去偶；当Δυ>0时， J/>0，就是偏共振去偶
22
特点： 1. 可识别碳的级别 伯碳（CH3）－q峰 仲碳（CH2）－t峰 叔碳（CH）－d峰 季碳（C）－S峰 2. 对于复杂且分子量大的分子，谱线间隔近或
4
第二节 碳谱的测定
一、宏观磁化强度矢量与核磁共振
宏观磁化强度矢量M是单位体积内核磁矩μ 的矢量和， 即：
N
M i i1
M// M0 M M
M 0
x
z B0 M+ y
M-
z B0 M0
y x
5
在X（X/）轴施加一个频率为υ0线偏振射频场， 磁场强度为B1，可分解为XY平面上两个旋转方向相 反频率为υ0（与自旋核进动频率相等）的圆偏振磁 场，此时M将产生章动，吸收能量产生核磁共振。
器频率，则该脉冲系列可展开成以υ0为中心的连续 的频率振动，简称频谱。
11
主带频谱范围为ω＝ 2/tp，中心频率为V0 , 在该范围内，谱线的 间隔距离△＝1/tr、故 在该主带频谱范围内， 谱线的总数为：
12
即该射频脉冲系列相当于一台拥有4×105不同频 率、间隔为0.5Hz的射频波的多波道核磁共振仪，频 率范围是V0±2×105 , 可使分子中处于不同化学环 境下的所有13C（或1H）核同时共振，并得到含有所 有13C（或1H）核信息的FID信号。虽然各种FID信 号混合在一起，但频率和相位不同，可通过相敏检 测器检测并区别开来。以累加1次需2秒计算，即使 进行1万次累加，也只需要约5.5小时。这样，在采 用多次脉冲作用于试样，并将FID信号进行多次累 加后再进行傅立叶变换，对于像13C这样的低灵敏度 核来说，也可以得到一张好的NMR图谱
J/ J 2 HH2
当Δυ=0时，J/=0，就是完全去偶；当Δυ>0时， J/>0，就是偏共振去偶
22
特点： 1. 可识别碳的级别 伯碳（CH3）－q峰 仲碳（CH2）－t峰 叔碳（CH）－d峰 季碳（C）－S峰 2. 对于复杂且分子量大的分子，谱线间隔近或
4
第二节 碳谱的测定
一、宏观磁化强度矢量与核磁共振
宏观磁化强度矢量M是单位体积内核磁矩μ 的矢量和， 即：
N
M i i1
M// M0 M M
M 0
x
z B0 M+ y
M-
z B0 M0
y x
5
在X（X/）轴施加一个频率为υ0线偏振射频场， 磁场强度为B1，可分解为XY平面上两个旋转方向相 反频率为υ0（与自旋核进动频率相等）的圆偏振磁 场，此时M将产生章动，吸收能量产生核磁共振。
器频率，则该脉冲系列可展开成以υ0为中心的连续 的频率振动，简称频谱。
11
主带频谱范围为ω＝ 2/tp，中心频率为V0 , 在该范围内，谱线的 间隔距离△＝1/tr、故 在该主带频谱范围内， 谱线的总数为：
12
即该射频脉冲系列相当于一台拥有4×105不同频 率、间隔为0.5Hz的射频波的多波道核磁共振仪，频 率范围是V0±2×105 , 可使分子中处于不同化学环 境下的所有13C（或1H）核同时共振，并得到含有所 有13C（或1H）核信息的FID信号。虽然各种FID信 号混合在一起，但频率和相位不同，可通过相敏检 测器检测并区别开来。以累加1次需2秒计算，即使 进行1万次累加，也只需要约5.5小时。这样，在采 用多次脉冲作用于试样，并将FID信号进行多次累 加后再进行傅立叶变换，对于像13C这样的低灵敏度 核来说，也可以得到一张好的NMR图谱
聚乳酸核磁碳谱
聚乳酸核磁碳谱
核磁共振碳谱（Carbon-13 Nuclear Magnetic Resonance，简称13C-NMR）是一种用于分析有机化合物结构的技术。
对于聚乳酸（PLA）这种聚合物，核磁共振碳谱可以提供有关其分子结构和组成的信息。
聚乳酸是一种由乳酸单体通过聚合反应形成的聚合物。
在聚乳酸的核磁共振碳谱中，我们可以观察到不同化学环境下的碳原子的信号。
这些信号的位置、强度和分裂模式可以提供关于聚乳酸分子结构的信息。
通过分析聚乳酸的核磁共振碳谱，我们可以确定其分子结构中的碳原子的数量、类型和连接方式。
这对于聚乳酸的合成、改性和应用具有重要意义。
聚乳酸的核磁共振碳谱分析需要专业的仪器和技术，同时需要对聚乳酸的分子结构有深入的了解。
如果您需要进行聚乳酸的核磁共振碳谱分析，建议寻求专业的分析实验室或研究机构的帮助。
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
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
核磁共振波谱-13CNMR-波谱分析课程
OCH3
+3.3 -3.0 -0.8
-1.0
13C-NMR的取代基位移
• -OH的酰化位移
– 醇-OH： α-C低场位移，β-C高场位移
– 酚-OH： α-C高场位移，β-C低场位移
-3.9
AcO
R
-3.4
+3.6
R
AcO
+2.4
R
-3.2
+11.1
R
AcO
CH2 R
R
OAc
-4.1 +6.1
13C-NMR的取代基位移
Comment
Date Stamp
Tue Jan 22 03:40:38 2002
Frequency (MHz)
125.78
Nucleus
Points Count
32768
Solvent
OH
QC8-DMSO-Dept
13C DMSO-D6
3'
OH
2'
4'
HO
8
O
1'
5'
7
9
2
6'
6
10
3
5
4
OCH3
0 8-35 15-50 20-60 30-40 0-40 25-65 35-80 40-60 50-80
=C 100-150 ArC 110-170 RCONH2 165-175 RCOOR 165-175 sp2 RCOOH 175-185 RCHO 190-200 RCOR 205-220
sp ≡C
四组
=C=O
C=C
取代SP3 杂化
sp3杂化
13CNMR 核磁共振碳谱化学位移总览表+++
4.5
核磁共振碳谱解析及应用
13C
4.5.1 核磁共振碳谱谱图解析程序
NMR谱的解析并没有一个成熟、统一的程序，应该根据 具体情况，结合其他物理方法和化学方法测定的数据，综合分 析才能得到正确的结论。 通常解析按以下步骤进行： (1)确定分子式并根据分子式计算不饱和度。 (2)从13C NMR的质子宽带去偶谱，了解分子中含C的数目、类型和 分子的对称性。如果13C的谱线数目与分子式的C数相同，表明分 子中不存在环境相同的含C基团，如果13C的谱线数小于分子式中 的C数，说明分子式中存在某种对称因素，如果谱线数大于分子中 C数，则说明样品中可能有杂质或有异构体共存。 (3)分析谱线的化学位移，可以识别sp3、sp2、sp杂化碳和季碳，如 果从高场到低场进行判断，0-40ppm为饱和烃碳，40-90ppm为与O、 N相连的饱和碳，100-150ppm为芳环碳和烯碳，大于150ppm为羰 基碳及叠烯碳。
有机波谱分析
4.1
核磁共振碳谱的特点
13C核磁共振谱的信号是1957年由P.
C. Lauterbur首先观察到
的。碳是组成有机物分子骨架的元素，人们清楚认识到13C NMR对于化学研究的重要性。由于13C的信号很弱，加之1H 核的偶合干扰，使13C NMR信号变得很复杂，难以测得有实 用价值的谱图。20世纪70年代后期，质子去偶和傅里叶变换 技术的发展和应用，才使13C NMR的测定变成简单易得。20 多年来，核磁共振技术取得巨大发展，目前，13C NMR已广 泛应用于有机化合物的分子结构测定、反应机理研究、异构
4.3
13C的化学位移
化学位移范围：0～250ppm；核对周围化学环境敏感，重叠 少氢谱与碳谱有较多共同点；
碳谱化学位移规律：
SA-13CNMR
13C-NMR
优点：
化学位移范围大（ C谱0~250ppm，H谱0~15ppm）。 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 之间的偶合 (偶合几率极小)，只需考虑同 1H 的偶合。 可确定碳原子级数。 准确测定驰豫时间，可帮助指认碳原子。
Chapter 5
13C-Nuclear
Magnetic Resonance Spectra (13C-核磁共振)
基本内容
5.1 13C-核磁共振特点和实验方法 5.2 13C 化学位移与结构的关系 5.3 自旋偶合与偶合常数 5.4 NOE 效应 5.5 驰豫过程 5.6 13C 谱的积分问题 5.7 芳香化合物的13C谱 5.8 13C-NMR谱图解析
5.1
13C-核磁共振特点和实验方法
自然界中
98.9%，磁矩 =0, 没有NMR。 13C: 1.1%，有磁矩(I=1/2)，有NMR。
12C:
信号于1957年首先被Lauterbur发现，然 而迟至1970年才开始应用于结构研究。主要原因是： 13C谱的灵敏度较低，比1H谱低约 6000倍。 13C-1H偶合常数较大，1JCH = 110∼320 Hz。使谱图变 得复杂。 直至70年代脉冲Fourier变换仪器(PFT) 的出现和去 偶技术的发展，使13C-NMR才得以实际应用。
子骨架有关，校正值与取代基的类型和它相对于所观察碳 原子的位臵有关。
烷 烃 谱 的 化 学 位 移
13C
线型或带支链烷烃的13C谱化学位移的计算
α, β,γ,δ, and ε the numbers of carbon atoms in the α,β,γ, δand ε position relative to the carbon atom being observed.
优点：
化学位移范围大（ C谱0~250ppm，H谱0~15ppm）。 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 之间的偶合 (偶合几率极小)，只需考虑同 1H 的偶合。 可确定碳原子级数。 准确测定驰豫时间，可帮助指认碳原子。
Chapter 5
13C-Nuclear
Magnetic Resonance Spectra (13C-核磁共振)
基本内容
5.1 13C-核磁共振特点和实验方法 5.2 13C 化学位移与结构的关系 5.3 自旋偶合与偶合常数 5.4 NOE 效应 5.5 驰豫过程 5.6 13C 谱的积分问题 5.7 芳香化合物的13C谱 5.8 13C-NMR谱图解析
5.1
13C-核磁共振特点和实验方法
自然界中
98.9%，磁矩 =0, 没有NMR。 13C: 1.1%，有磁矩(I=1/2)，有NMR。
12C:
信号于1957年首先被Lauterbur发现，然 而迟至1970年才开始应用于结构研究。主要原因是： 13C谱的灵敏度较低，比1H谱低约 6000倍。 13C-1H偶合常数较大，1JCH = 110∼320 Hz。使谱图变 得复杂。 直至70年代脉冲Fourier变换仪器(PFT) 的出现和去 偶技术的发展，使13C-NMR才得以实际应用。
子骨架有关，校正值与取代基的类型和它相对于所观察碳 原子的位臵有关。
烷 烃 谱 的 化 学 位 移
13C
线型或带支链烷烃的13C谱化学位移的计算
α, β,γ,δ, and ε the numbers of carbon atoms in the α,β,γ, δand ε position relative to the carbon atom being observed.
13C-NMR
第二章 核磁共振 （Nuclear Magnetic Resonance Spectrometry） (NMR)
第二部分 核磁共振碳谱 （Carbon-13 Nuclear Magnetic Resonance Spectrometry）(13C NMR)
简介
•
在核磁共振波谱中，氢谱是研究得最早且最多的，而碳 谱则是于近20多年才得以飞速发展起来的。由于碳是有机 化合物的分子基本骨架，它可以为有机分子的结构提供重 要的信息，故对它的分析备受人们的关注。13C因其天然 丰度低和磁旋比较小，所以13C的共振分裂（1JCH， 2JCH，3JCH等），使信号严重分散，所以用早期连续波 扫描（CW）的实验方法无法得到满意的碳谱，必须采用 一系列措施来提高检测灵敏度并清除1H的偶合，这些措施 包括提高磁场强度，采用脉冲傅立叶变换实验技术 （PFT）、质子噪声去偶（同时产生NOE）等。
TOLUENE
CYCLOHEXENE
CYCLOHEXANONE
1,2-DICHLOROBENZENE
b a a b
c Cl
c Cl
1,3-DICHLOROBENZENE
§2.2 影响13C化学位移的因素
1.杂化类型
δC 受 碳 原 子 杂 化 的 影 响 ， 其 次 序 与 1H NMR平行，一般屏蔽常数 σsp3 > σsp >σsp2
①卤素
F Cl Br I
电负性 δC-F >δC-Cl >δC-Br >δC-I，
其中 I 的效应是屏蔽效应（高场）
例如：CI4: -292ppm, CH4: -2.5ppm CH3F: 80ppm， CH3Cl: 24.9ppm， CH3Br: 20.0ppm，CH3I: -20.7ppm CCl4: 96ppm, CHCl3: 77ppm, CH2Cl2: 52ppm, CH3Cl: 24.9ppm,
第二部分 核磁共振碳谱 （Carbon-13 Nuclear Magnetic Resonance Spectrometry）(13C NMR)
简介
•
在核磁共振波谱中，氢谱是研究得最早且最多的，而碳 谱则是于近20多年才得以飞速发展起来的。由于碳是有机 化合物的分子基本骨架，它可以为有机分子的结构提供重 要的信息，故对它的分析备受人们的关注。13C因其天然 丰度低和磁旋比较小，所以13C的共振分裂（1JCH， 2JCH，3JCH等），使信号严重分散，所以用早期连续波 扫描（CW）的实验方法无法得到满意的碳谱，必须采用 一系列措施来提高检测灵敏度并清除1H的偶合，这些措施 包括提高磁场强度，采用脉冲傅立叶变换实验技术 （PFT）、质子噪声去偶（同时产生NOE）等。
TOLUENE
CYCLOHEXENE
CYCLOHEXANONE
1,2-DICHLOROBENZENE
b a a b
c Cl
c Cl
1,3-DICHLOROBENZENE
§2.2 影响13C化学位移的因素
1.杂化类型
δC 受 碳 原 子 杂 化 的 影 响 ， 其 次 序 与 1H NMR平行，一般屏蔽常数 σsp3 > σsp >σsp2
①卤素
F Cl Br I
电负性 δC-F >δC-Cl >δC-Br >δC-I，
其中 I 的效应是屏蔽效应（高场）
例如：CI4: -292ppm, CH4: -2.5ppm CH3F: 80ppm， CH3Cl: 24.9ppm， CH3Br: 20.0ppm，CH3I: -20.7ppm CCl4: 96ppm, CHCl3: 77ppm, CH2Cl2: 52ppm, CH3Cl: 24.9ppm,
13C-核磁共振光谱 -2
如图。 例1. C5H11Cl ，BBD如图。 如图
22.0q 25.7d 41.6t 43.1t
解： 1、不饱和度 ＝0，所以，该化合物为链状饱和氯代烷。 、 ，所以，该化合物为链状饱和氯代烷。 2、13C-NMR谱中共有四个峰，而分子式中有五个碳，故分子结 、 谱中共有四个峰， 谱中共有四个峰 而分子式中有五个碳， 构中有对称因素。 处的甲基峰强度很大， 构中有对称因素。 δ22.0处的甲基峰强度很大，表明有两个等价 处的甲基峰强度很大 的甲基(CH3)。 的甲基 。 3、根据偏共振去偶13C谱中的裂分情况可知，分子中有如下的结 谱中的裂分情况可知， 、 谱中的裂分情况可知 ， ， ， 构单元： CH3(22.0q)，CH(25.7d)，CH2(41.6t)，CH2(43.1t) 构单元：
2 照射3.91，7.40有NOE增益
3 1 2 1 1
150
50
3、 C5H10O 、
C4H6O2 3 1 1
处的积分高度对应于1个 的吸收峰未画出来 的吸收峰未画出来。 注：1H-NMR中，δ12处的积分高度对应于 个H的吸收峰未画出来。 中 处的积分高度对应于
锁场：要得到一张较好的 谱图， 锁场：要得到一张较好的13C NMR谱图，通常要经过几十乃至几十万次 谱图 的扫描，这就要求在计算机容量允许的范围内，磁场绝对稳定。 的扫描，这就要求在计算机容量允许的范围内，磁场绝对稳定。为了稳 定磁场， 仪均采用锁场方法。 定磁场，PFT-NMR仪均采用锁场方法。较方便的方法是采用氘内锁， 仪均采用锁场方法 较方便的方法是采用氘内锁， 使用氘代溶剂或含一定量氘代化合物的普通试剂，通过仪器操作， 使用氘代溶剂或含一定量氘代化合物的普通试剂，通过仪器操作，把磁 场锁在强而窄的氘代信号上。当发生微小的场-频变化 频变化， 场锁在强而窄的氘代信号上。当发生微小的场 频变化，信号产生的微小 的漂移时，通过氘锁通道的电子线路将补偿这种微小的漂移， 的漂移时，通过氘锁通道的电子线路将补偿这种微小的漂移，使场频仍 保持固定值，以保证信号频率的稳定性。 保持固定值，以保证信号频率的稳定性。
13C-核磁共振光谱 -1
实验技术 采用两种特殊的脉冲系列分别作用于高灵敏度的1H核及 低灵敏度的13C核，将灵敏度高的1H核磁化转移至灵敏 度低的13C核上，从而大大提高13C核的观测灵敏度。 在测定中通过一个多脉冲编辑序列来实现，对甲基 (CH3)、亚甲基(CH2)和次甲基(CH)信号能够产生独立的 次级13C NMR图谱。谱图上不同类型的13C信号均呈单 峰形式分别朝上或向下伸出，或者从谱图上消失，以取 代在OFR谱中朝同一方向伸出的多重谱线。 缺点:由于季碳上无直接相连的质子，只与周围质子之 间有很小的多键偶合，无极化转移，因此在DEPT实验 中，季碳信号不出现。
13C和1H的比较
1H 磁性质 磁矩（µ N） /µ 4.8372 自旋量子数 (I) 1/2 磁旋比 (γ/10- 8rad.S-1.T-1) 2.6752 Larmar频率H0=1.41T 60MHz H0=2.12T 90MHz H0=2.35T 100MHz 天然丰度（%） 99.93 相对灵敏度 1 常见有机化合物化学位移宽度 0~10 最大化学位移宽度 0~20
(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。
主要内容
一 13C NMR的特点 二 实验技术 三 化学位移 四 13C-NMR谱的解析
一 13C-NMR的特点
三 化学位移
在早期的碳谱研究中，化学位移的表示方法各 不相同。有的用二硫化碳(CS2)、也有的用苯 作参比标准。现在与1H-NMR谱相同，均以 TMS为标准。
υ S -υ R 6 δ = ×10 (ppm) υR
化学位移
核磁共振C谱（13C-NMR）13C-NMR
核磁共振C谱（13C-NMR）13C-NMR⼆、13C-NMR的去偶技术2、偏共振去偶三、13C的化学位移及影响因素3、影响δC的因素（2）诱导效应(3)共轭效应（4）空间效应四、13C-NMR的解析例1、推测C8H18的结构例2：未知物分⼦式为C7H9N，核磁共振碳谱如下，推测其结构。
不饱和度U=41号峰为饱和碳，为四重峰，故是CH3，按?Ｃ值可能为CH3Ph2~7号峰为sp2杂化碳，从多重峰的组成及?C值看是双取代苯上的碳除以上两个结构单元CH3和C6H4外，还剩⼀个NH2，故可能结构为CH3PhNH2结构C的取代苯上的碳只出4个峰，可排除。
A和B可⽤计算碳原⼦?C值，排除A。
化合物为B核磁共振碳谱（13CNMR)13CNMR核磁共振的特点13CNMR的去偶技术13CNMR的化学位移及影响因素13C-NMR谱图解析⼀、13CNMR核磁共振的特点化学位移范围宽，分辨能⼒⾼。
1H-NMR常⽤δ值范围为0-15ppm。
13C-NMR常⽤δ值范围为0-250ppm(正碳离⼦达300ppm)，其分辨能⼒远⾼于1H-NMR。
13C-NMR给出各种类型碳（伯、仲、叔、季）的共振吸收峰。
不能⽤积分曲线获取碳的数⽬信息。
13C-1H偶合常数较⼤，1JCH=110～320Hz。
偶合谱的谱线交迭，谱图复杂。
常规13CNMR谱为全去偶谱，所有的碳均为单峰。
灵敏度低。
13C峰度仅1.11％，⽐1H信号弱得多，约1/6400。
为提⾼信号强度，采⽤：（1）增加样品浓度，以增⼤样品中13C核的数⽬。
（2）采⽤共振技术，利⽤NOE效应增强信号强度。
（3）多次扫描累加，是最常⽤的有效⽅法。
（4）改变仪器测量条件。
13C-NMR谱中，1JCH约100－200Hz，偶合谱的谱线交迭，谱图复杂。
常采⽤⼀些特殊的测定⽅法。
1、质⼦宽带去偶（噪⾳去偶）和NOE增强：双共振技术⽤射频场（B1）照射碳核，使其激发产⽣13C核磁共振吸收，同时附加另⼀个射频场（B2，去偶场）使其覆盖全部质⼦的共振频率范围，⽤强功率照射使所有质⼦达到饱和，从⽽使1H对13C的偶合全部去掉。
13C核磁课程
因NOE使谱线强度增大。
42
方法:
调节去偶频率v2恰好等于某质子的共振吸收频率，
且B2场功率又控制到足够小(低于宽带去偶采用功
率)时，与该质子直接相连的碳会发生全去偶变成
尖锐的单峰，并因NOE而使谱线强度增大。 选择某特定的质子作为去耦对象，用去耦频率照 射该特定的质子，使被照射的质子对13C的耦合去 掉，13C成为单峰，以确定信号归属。分子中其它 碳核，仅受到不同程度的偏移照射，产生偏共振 去偶。所测得的 13C NMR称为质子选择性去偶谱。
时间累加不至分辩率下降。
22
2）溶剂 大多数氘代试剂都含有碳，会出现溶剂
13C共振吸收峰,且由于D与13C间偶合，溶剂 13C共振吸收峰往往被裂分为多重峰。分析
时，要先识别出溶剂峰,常用溶剂的13C的溶
剂δ 值见表
重水(D2O)不含碳，在13C NMR谱中无 干扰，是理想的极性溶剂。
23
常用有机溶剂的13C核的化学位移和峰形
13C核磁共振波谱
Nuclear Magnetic Resonance Spectrascopy (13C NMR)
13C
1
5.1
13C
NMR的特点
1．灵敏度低 NMR的信号可用下式表示
S ∝ N
nB0γ3I(I+1)
T
式中:S/N---信噪比（信号与噪声的比值） B0---磁场强度 n---共振核数目 γ---磁旋比 I---自旋量子数 T---热力学温度，单位为K。
25
5.2.2
13C
NMR的去偶技术
由于自身连接的H和邻位C上H的偶合
作用，使13C谱非常复杂难以辨认，故常采
用去偶合的方法，除去H核对13C共振吸收
核磁共振碳谱专家讲座
6. 从分子式和可能结构单元，推测可能结构式。
7.对推出结构进行碳谱指认。
核磁共振碳谱专家讲座
第16页
核磁共振碳谱专家讲座
第17页
核磁共振碳谱专家讲座
第18页
核磁共振碳谱专家讲座
第19页
核磁共振碳谱专家讲座
第20页
核磁共振碳谱专家讲座
第21页
核磁共振碳谱专家讲座
第22页
核磁共振碳谱专家讲座
核磁共振碳谱专家讲座
第13页
三、惯用有机溶剂13C核化学位移和峰数
溶 剂 CDCl3 CD3OD CD3COCD3 C6D6
C5D5N
c (ppm) 77.0 49.7 30.2
峰重数 3 7 7
206.8 s
128.7 123.5 135.5 149.5 3 3 33
溶剂
c (ppm)
峰重数
CCl4 96.0
第53页
核磁共振碳谱专家讲座
第54页
核磁共振碳谱专家讲座
第55页
核磁共振碳谱专家讲座
第56页
核磁共振碳谱专家讲座
第57页
δC ＝
v样 - v标 v标
×106 (ppm )
• 核外电子云屏蔽作用越强，δC位于高场端。 • 以TMS为内标物质。要求TMS13CδC为零，位于其 左侧（低场）δC为正值，右侧（高场）δC为负值。
核磁共振碳谱专家讲座
第6页
1、常见碳核化学位移
• 碳类型
TMS
RCH3
RCH2R
R3CH
sp3
R4C
第43页
核磁共振碳谱专家讲座
第44页
核磁共振碳谱专家讲座
第45页
核磁共振碳谱专家讲座
13C-NMR
13C
NMR
1st paragraph
(By sensitivity we mean the ease with which signals may be detected under the conditions of measurement.) The nmr signal given by a
13C
NMR
3rd paragraph
This technique involves irradiating the sample with a brief but intense pulse of radio frequency energy, exciting all the 13C nuclei in the sample to their higher spin state. The excited nuclei then relax to their lower energy state, and it is this process that is monitored.
1．灵敏度低 S∝r3· C· P
磁旋比
1H 13C
测定用样品浓度
核的丰度
1H 13C
2.6752 0.6728
99.93% 1.10%
2. 图谱复杂，既有1JC-H，又有2JC-H 和3JC-H， 且1JC-H大
13C
NMR
vocabulary
1st paragraph
• carbon n. [化]碳(元素符号C), (一张)复写纸 carbon paper 复写纸 • Magnetic resonance spectroscopy 核磁共振 • Fluorin n. 氟(元素符号F) [ˈflu(:)ərin] • Phosphor, Phosphorus n. 磷(元素符号P) [ˈfɔsfə] • Nuclei n. [ˈnju:kliai] 核心、中心 [nucleus的复数] [ˈnju:kliəs] nuclear [核]核子的, 原子能的, 核的, 中心的 • isotope n. [化]同位素 isotopic adj. 同位素的 • nuclear spins ：核自旋
核磁共振碳谱详解
核磁共振碳谱(13C-NMR)Produced by Jiwu Wen•核磁共振碳谱的特点：1. 化学位移范围宽。
碳谱(13C-NMR)的化学位移δC通常在0～220 ppm之间(对于碳正可达330 ppm)。
离子δC比较：1H-NMR的化学位移δ通常在0～10 ppm之间。
Example:2. 13C-NMR给出不与氢相连的碳的共振吸收峰。
核磁共振碳谱(13C-NMR)可以给出季碳，羰基碳，氰基碳，以及不含氢原子的烯碳和炔碳的特征吸收峰。
3. 13C-NMR的偶合情况复杂，偶合常数大。
核磁共振碳谱(13C-NMR)中偶合情况比较复杂，除了1H-1H偶合，还有1H-13C以及1H，13C与其它自旋核之间的偶合。
1H-13C的偶合常数通常在125-250 Hz。
因此在谱图测定过程中，通常采用一些去偶技术。
4. 13C-NMR的灵敏度低。
•核磁共振碳谱的去偶技术 1. 质子宽带去偶(也称为质子噪声去偶)。
质子宽带去偶是一种双共振去偶技术，实验方法是：用一相当宽的频率(包括样品中所有氢核的共振频率)照射样品，消除13C-1H 之间的偶合，使每种碳原子只给出一条谱线。
2. 偏共振去偶(也称不完全去偶)。
这种去偶技术的实验方法是：采用一个频率范围很小、比质子宽带去偶功率弱很多的射频场(B 2)，其频率略高于待测样品中所有氢核的共振吸收频率，使1H 与13C 之间在一定程度上去偶，不仅消除2J ～4J 的弱偶合，而且使1J 减小到J r (表观偶合常数)。
J r 和1J 之间的关系如下：r 12J J B /2∆νλπ=根据n+1规律，在偏共振去偶谱中，伯碳裂分为四重峰(用q表示)，仲碳为三重峰(t)，叔碳为两重峰(d)，季碳以及不与氢相连的碳为单峰(s)。
Example:2-丁醇的宽带去偶谱2-丁醇的偏共振去偶谱2-丁酮的质子宽带去偶谱和偏共振去偶谱3. 质子选择性去偶。
4. 门控去偶和反转门控去偶。
主要用于定量分析。
相关主题