碳谱,很好

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碳谱

29
• 苯环取代因有共轭系统的电子环流，取代基对邻位及对位的影响较大，对间位的影响较小。
30
•
13C化学位移还易受分子内几何因素的影响。相隔几个键
3、空间效应
的碳由于空间上的接近可能产生强烈的相互影响。通常
的解释是空间上接近的碳上 H 之间的斥力作用使相连碳上的电子密度有所增加，从而增大屏蔽效应，化学位移则移向高场。如甲基环己烷上直立的甲基 C（7）和环己烷 C（3）和 C（5）的化学位移比平伏键甲基位向的构象异构体的化学位移各向高场移 4 和 6 ppm左右。
• 脉冲傅里叶变换核磁共振波谱仪(PFT-NMR)
•
连续波NMR仪在进行频率扫描时，是单频发射和单频接收的，扫描时间长，单位时间内的信息量少，信号弱，虽然也可以进行扫描累加以提高灵敏度，但累加的次数有限，因此灵敏度仍不高。PFT-NMR仪不是通过扫描频率(或磁场)的方法找到共振条件，而是采用在恒定的磁场中，在所选定的频率范围内施加具有一定能量的脉冲，使所选范围内的所有自旋核同时发生共振吸收而从低能态取向激发到高能态取向，这也称为“多道发射”。
26
• 分子有不同的构型和构象时，C比 H 更为敏感。碳原子
是分子的骨架，分子间的碳核的相互作用比较小，不像
处在分子边缘上的氢原子，分子间的氢核相互作用比较
大。所以对于碳核，分子内的相互作用显得更为重要，
如分子的立体异构、链节运动、序列分布、不同温度下分子内的旋转、构象的变化等，在碳谱的 C 值及谱线形状上常有所反映，这对于研究分子结构及分子运动、动力学和热力学过程都有重要的意义。 • 和氢谱一样，碳谱的化学位移 C 也是以 TMS 或某种溶剂峰为基准的。
31
4、共轭效应和超共轭效应

核磁共振碳谱解析

核磁共振碳谱解析一、核磁共振碳谱解析是什么呢？核磁共振碳谱（13C - NMR）可是有机化学里超有用的分析工具哦。

它就像一个小侦探，能把有机化合物里碳原子的各种信息给找出来呢。

比如说碳原子的类型呀，周围的化学环境啦，这些信息对确定有机分子的结构可是超级关键的。

二、核磁共振碳谱的基本原理1. 原子核的磁性原子核就像一个个小磁体，在没有外界磁场的时候，它们的磁性是杂乱无章的。

可是一旦放到一个强磁场里，这些原子核就会像听话的小士兵一样，按照磁场的方向排列起来。

对于碳 - 13这种有磁性的原子核来说，这时候就可以进行核磁共振检测啦。

2. 共振现象当我们用一个特定频率的射频波去照射这些在磁场里排列好的碳 - 13原子核的时候，如果这个射频波的频率刚好和原子核的共振频率相同，就会发生共振现象。

这个时候原子核就会吸收能量，从低能态跃迁到高能态，然后我们就能检测到这个信号啦。

三、核磁共振碳谱的化学位移1. 化学位移的概念化学位移就像是每个碳原子的“身份证号码”，它表示碳原子在核磁共振谱图里的位置。

这个位置可不是随便定的，而是和碳原子周围的电子云密度有关系。

电子云密度高的碳原子，受到的屏蔽作用强，化学位移就会小一点；电子云密度低的碳原子，受到的去屏蔽作用强，化学位移就会大一点。

2. 影响化学位移的因素取代基的电负性：如果碳原子周围连接的是电负性大的原子或者基团，比如氧原子、氮原子等，这个碳原子的电子云就会被拉走一部分，电子云密度降低，化学位移就会增大。

共轭效应：如果有机分子里存在共轭体系，那么碳原子的电子云会重新分布，这也会影响化学位移的大小。

空间效应：有时候周围基团的空间位阻也会影响碳原子的化学位移，虽然这个影响相对小一些。

四、核磁共振碳谱的峰面积1. 峰面积的意义峰面积就像每个碳原子的“投票权”，它和碳原子的数目是成正比的。

也就是说，如果一个峰的面积是另一个峰面积的两倍，那么对应的碳原子数目也是两倍的关系。

通过分析峰面积，我们就能知道有机分子里不同类型碳原子的相对数目啦。

核磁共振碳谱

Structure: IUPAC Name: 2-butanon-4-ene
Analysis: C8H8O
Structure: IUPAC Name: acetophenone
Analysis: C6H8O
Structure: IUPAC Name: cyclohexanon-2-ene
例三,某化合物分子式为C13H8O,其红外光谱中，3045cm-1有中等强度的吸收,1705cm-1有强吸收,3000~2800cm-1范围内无吸收,试推测其分子结构
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: 由COM谱识别碳的类型和季碳。由DEPT谱确认CH3、CH2及CH；具有复杂化学结构的未知物，还需测定碳—氢相关谱或称碳－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。
一、饱和碳
(1) δc在 -2.1~43ppm 之间； (2) 每有一个α-H 或β-H 被甲基取代，碳的化学位移增加大约 9，称α或β效应； (3) 每一个γ-H 被取代，碳化学位移减小约 2.5； (4) 电负性较大的基团，通常使碳的化学位移加大。
2
CH3 CH3CHCH2CH3
2 3 4 1
1
3
4
2
三、炔烃炔烃sp杂化碳的化学位移在67~92之间。
4 5 3 2 1
CH CCH2CH2CH3
HC
4
C5H C来自2 31CH2CH3
OH
四、芳烃
(1) 芳烃芳环 sp2 杂化的碳的化学位移为 123~142(苯：128.5)；（2）取代芳烃sp2杂化碳的化学位移为110~170；取代基的影响类似于氢谱。

碳谱总结范文

碳谱总结简介碳谱是一种广泛应用于化学分析中的谱学技术。

它通过测量化学物质在特定波长下的吸收或发射光谱，从而确定其分子结构和化学性质。

碳谱在有机化学研究、药物分析、环境监测等领域中具有重要的应用价值。

原理碳谱的原理基于分子的电子能级结构。

碳原子的电子能级分布具有一定的规律性，通过受激辐射、荧光光谱或激光光谱等方法，可以激发样品中的碳原子，使其电子跃迁到激发态，然后再经过放射或非辐射的过程回到基态。

在这个过程中，样品会吸收或发射特定波长的光。

通过测量样品在一系列波长下的吸收或发射光谱，可以得到样品的碳谱信息。

类型紫外-可见吸收光谱（UV-Vis）紫外-可见吸收光谱是最常见的碳谱技术之一。

它利用样品在紫外-可见光区域的吸收特性来研究分子的电子能级结构。

通过测量样品在特定波长下对光的吸收程度，可以得到吸收光谱图。

根据吸收光谱的形状和峰位，可以确定分子的结构和化学性质。

红外光谱（IR）红外光谱是一种用于分析分子振动的碳谱技术。

分子中的键振动和分子整体运动会导致分子对特定波长的红外辐射吸收。

通过测量样品在红外光区域的吸收特性，可以获得红外光谱图。

根据红外光谱的峰位和强度，可以确定分子的官能团和结构特征。

核磁共振谱（NMR）核磁共振谱是一种用于分析原子核自旋磁矩的碳谱技术。

样品经过一系列处理后，在外磁场的作用下，原子核会吸收或发射特定频率的电磁辐射。

通过测量样品在不同频率下的吸收或发射特性，可以得到核磁共振谱图。

根据核磁共振谱的信号强度、化学位移和耦合常数等信息，可以确定分子的结构和化学环境。

应用有机化学研究碳谱在有机化学研究中具有重要的应用价值。

通过分析样品的碳谱信息，可以确定有机化合物的结构和官能团。

这对于合成有机化合物、研究反应机理和优化反应条件非常关键。

药物分析碳谱在药物分析中广泛应用。

药物分子的结构与功能密切相关，通过分析药物样品的碳谱，可以确定药物的成分和质量，对药物的研发、质量控制和药效研究起到重要作用。

碳谱提供的信息

e. 分子内部作用分子内氢键使C=O的δ↑ 的分子内氢键使
7
影响因素
f. γ效应效应(1,3-效应）效应）效应较大基团对γ-位碳上的氢通过空间有一种挤压作用，较大基团对位碳上的氢通过空间有一种挤压作用，使电子位碳上的氢通过空间有一种挤压作用云偏向碳原子，使碳化学位移向高场移动，这种效应称为γ-效云偏向碳原子，使碳化学位移向高场移动，这种效应称为效应。
12
5、DEPT谱：改变照射氢核的第三脉冲宽度（ θ ）、谱改变照射氢核的第三脉冲宽度（图谱所测定的13C-NMR图谱特点：信号呈单峰分别朝上或向下,可特点：不同类型13C信号呈单峰分别朝上或向下可信号呈单峰分别朝上或向下识别CH3、CH2、CH、C. 识别、常用）脉冲宽度 θ=135°CH3, CH ↑, CH2↓ （常用） ° θ=90°CH ↑, ° θ=45°CH3, CH2 , CH ↑, 季碳不出现 °
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14
主要类型碳核的化学位移值
15
取代基位移规律
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常用氘代溶剂的13C-NMR信号的化学位移信号的化学位移
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习题
分子式：分子式：C10H10O
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21
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27
谱学知识介绍
④.常见的二维谱常见的二维谱
1H-1H
COSY(相互偶合的氢核给出交叉峰相互偶合的氢核给出交叉峰) 相互偶合的氢核给出交叉峰
a. 碳的杂化方式 δsp3 < δ sp < δ sp2 10-80 60-120 90-200
b. 碳核的电子云密度电子云密度↑ 电子云密度↑, δ↓ 高场位移

碳谱

• 间位碳原子几乎不改变δ值
• 影响δ值的因素
①取代基电负性对C-1δ值的影响很有规律性
②取代烷基的分枝越多，使C-1δ值增加越多
③重原子效应：可产生高场位移，碘的取代会对C-1的共振产生很大的高场位移，溴的取代也使C-1原子有高场位移
（5）羰基化合物
各类羰基化合物在13C NMR谱的最低场共振。从低场到高场的次序是：
1. 碳谱的特点
• δ：13CNMR: 0~250 （1HNMR:0~10） • 可获得季碳、C=O、C=C、C=N和C=C等不
与氢相连碳的信息（吸收峰） • 可区别碳原子级数（伯、仲、叔、季），信息
比氢谱丰富 • 灵敏度低 • 邻近质子的偶合作用使谱峰变得非常复杂，必
须采用标识技术(去偶技术)，13C 谱若不去偶就不能解析。 • 13C谱化学位移的决定因素是顺磁屏蔽（ 1H谱化学位移的决定因素是抗磁屏蔽）
4.3 核磁共振碳谱
13C Nucleus Magnetic Resonance
% OF BASE PEAK
主120讲：何慧教授
100
90
80
70
65
60
92
50
40
30
165
M
137
93
20
10
0
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170
3
4.2
0
-8.1
算
0
值
138.5 113.6 159.9 117.7 129.4 120.0
137.4 111.4 158.5 118.5 128.4 118.5
• 苯的δ值为128.5ppm

碳谱

O OH HO HO O HO O O O OH OOH O HO OH O OH O OH OH O
HO HO
38
150.459 150.343 150.127 149.912 146.483
136.238 136.148 135.950 135.753
124.161 124.075 123.877 123.678 117.318
< > >
δC-7 δC-1 δC-3
19
20
21
5. 氢键的影响氢键包括分子内氢键和分子间氢键的形成，使羰基化合物中氧原子的孤对电子移向氢原子，因此碳电荷降低，c 值增大。
另外溶剂的极性、溶液的浓度、溶液的pH值及温 22 度，也会影响化学位移的改变。
13C谱：
~ 220 ppm:
Aromatics, C=O in conjugated alkenes ketones Olefins
2、不饱和碳原子区（炔碳原子除外）：
ppm（一般100~150 ppm ）烯、芳环、除叠烯中央碳原子以外的所有其它sp2碳原子，C≡N的碳原子都在这个区域出峰；连氧芳碳。
3、脂肪碳原子区：
<100 ppm，饱和碳原子若不直接连接O、N、F等杂原子，一般 ppm；连杂原子碳， ppm；甲氧基碳 ppm。 25 炔碳原子70~100 ppm（不饱和碳原子的特例）。
OH HO HO O HO O O O OH O OH O HO OH O O OH OH
Current Data Parameters NAME shb501a EXPNO 2 PROCNO 1
O
O
HO HO
F2 - Acquisition Parameters Date_ 20090226 OH Time 5.37 INSTRUM spect PROBHD 5 mm PADUL 13C PULPROG zgdc TD 65536 SOLVENT Pyr NS 7168 DS 0 SWH 31446.541 Hz FIDRES 0.479836 Hz AQ 1.0420883 sec RG 9195.2 DW 15.900 usec DE 6.00 usec TE 302.0 K D1 2.00000000 sec d11 0.03000000 sec TD0 1

碳谱及二维谱

6
影响因素
d.共轭效应
? 与双键共轭,原双键端基C ?? , 另一个C ? ?
21 CCCC HHH
1
2
123.3+ 13.6 -7.0
? 与羰基共轭, C=O 的??
21 CCCO HHH
e. 分子内部作用
?分子内氢键使 C=O 的??
7
影响因素
f. ?效应(1,3-效应）较大基团对γ-位碳上的氢通过空间有一种挤压作用，使电子云偏向碳原子，使碳化学位移向高场移动，这种效应称为 γ-效应。
1
--
2
106.7
-4.98(1H, dd, J=5.1, 6.3Hz)
3
41.2
1.66(1H,ddd, J=11.8,5.1,1.6Hz) 2.46(1H, m)
4
46.4
2.15(1H, m)
5
87.2
--
6
29.6
1.96(1H, brs) 1.98(1H, brs)
7
53.2
2.54(1H, m)
2J CH, 3J CH
28
1H-1H COSY Spectrum
图谱横轴和纵轴均为1H-NMR 一维谱，对角峰为相关峰。
包括偶合类型：偕偶、邻位氢偶合信号以及在一维谱上能够观察到的远程偶合，如W型偶合、烯丙偶合、高烯丙偶合，以及芳香环上的间位偶合、对位偶合。
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二维图谱的由来：见下面三维图谱
碳谱（13C-NMR）
碳谱为结构解析提供的信息
化学位移:?1～250；分辨率高，谱线简单，可观察到季碳；驰豫时间对碳谱信号强度影响较大；可给出化合物骨架信息。缺点：测定需要样品量多，测定时间长， 13C信号灵敏度

碳谱

2 CH 3
H 3C
C OCH 8 8 .4
3
2012-7-15
化学位移表1 chemical shift table
2012-7-15
化学位移表2 chemical shift table
2012-7-15
碳谱与氢谱的对比谱图去偶作用对比
2012-7-15
谱图去偶作用对比
2012-7-15
一、概述 generalization 二、化学位移 chemical shift nuclear magnetic resonance 三、偶合与弛豫 spectroscopy; NMR coupling and relaxation 四、 13CNMR谱图第五节 13C NMR spectrograph 13
谱图去偶作用对比
2012-7-15
四、13C NMR谱图
1.C 7 H 1 4 O
1
q 4H
13
t
H
4H
6H
C
t
S
2 .3
1 .5
0.9
21 0
43
1 8 12
2012-7-15
13C
NMR谱图2
d d
13
2.C 9 H 10 O
1
d
H
S
C
S
t q
7.2
3.6 2.1
206
140 120
53 30
13C谱特点：

E
H splitting
I=
1 2
（1）研究C骨架，结构信息丰富；（2）化学位移范围大；0～250ppm； ( 19F：300ppm； 31P：700ppm；)

核磁共振碳谱

O O C C C H H
3，CH 的δ为60ppm ，应与氧原子相连；两个CH 的δ为14.3 2 3 和17.4ppm，分别连在饱和和不饱和的碳上。推导结构如下：
O H C C O C C C CH 3 3 H H H 2
30
例4，某未知物分子式C H O ，质子偏共振去偶谱和宽带质子 6 12 2 去偶谱如下，试推导结构。
1 测定方法：改变照射 H的第三脉冲宽度(θ)，使作45° 、 13 90° 、135°变化并测定 C谱，结果分别如下：
A谱：θ=45°时，除季碳外均有正信号； B谱：θ=90°时，只有次甲基有正信号； C谱：θ=135°时，次甲基和甲基为正信号，亚甲基为负信号。 (C谱－A谱)得到只有亚甲基的谱图； (C谱＋A谱－B谱)得到只有甲基的谱图。
可以得到碳数与信号强度基本上成正比的谱图。
8
5，选择质子去偶法(protonselectivedecoupling)
照射某氢时，与之相连的碳去偶，变为单峰，且信号增强。
9
6，DEPT(distortionlessenhancementthrough polarizationtransfer)谱无畸变极化转移增强
27
例1：峰的归属
O
O
170.3 61.0
O
20.7
O
14.1
180
160
ห้องสมุดไป่ตู้
140
120
100 PPM
80
60
40
20
0
28
例2：峰的归属
O 29.3 129.8 129.1
114.2
O
165.1 114.2 55.9
199.8

第三章碳谱

碳杂化轨道诱导效应空间效应超共轭效应
重原子效应
测定条件：溶解样品的溶剂、溶液的浓度、测定时的温度等第三章碳谱
3.2.3影响13C化学位移的因素 1）碳杂化轨道
Spring 2013
杂化状态是影响 C的重要因素，一般说 C与该碳上的 H 次序基本上平行 sp3 CH3 < CH2 < CH < 季C 在较高场 sp2 -CH=CH2 >C=O 0 ~ 50 ppm 在较低场 100 ~ 150 ppm 在最低场 150 ~ 220 ppm
中得到，只能从13C NMR谱中得到
第三章碳谱
3.1 核磁共振碳谱的特点
Spring 2013
灵敏度低：为1H 的1/6700，13C的天然丰度只占1.108%，所以含碳化合物的13C NMR信号很弱，需借助FT-NMR。但PFT-NMR扭曲了信号强度，不能用积分高度来计算碳的数目
分辨能力高：谱线之间分得很开，容易识别化学位移范围大：0 ~ 300 ppm，1H NMR谱的20 ~ 30 倍自然丰度低：不可能同时有两个 13C 出现在一个分子中，不必考
Spring 2013
第三章碳谱
Spring 2013
第三章碳谱
Spring 2013
3.1 碳核磁共振谱简介
3.2 13C的化学位移
3.3 偶合谱
3.4 碳核磁共振谱中的实验技术
3.5 碳核磁共振谱的解析及其应用
在有机物中，有些官能团不含氢, 例如C=O，
C=C=C和N=C=O, 官能团的信息不能从1H NMR谱
C=CC=O C-O C6H6
C-N
8 ~ 30 15 ~ 55 20 ~ 60

核磁共振碳谱详解

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。

碳谱碳同位素峰

碳谱碳同位素峰
碳谱（Carbon Spectrum）通常是指通过核磁共振技术来测定有机化合物中碳原子的化学环境。

在这个过程中，碳同位素（尤其是^13C）起到了关键作用，因为它们的核自旋不为零，可以在核磁共振仪器中产生信号。

碳同位素峰在碳谱中表现为不同的化学位移，这些位移反映了碳原子所处的化学环境。

例如，与碳原子相连的氢原子数量、相邻碳原子的取代基、以及与碳原子形成双键或三键的其他原子等因素都会影响碳同位素峰的化学位移。

在解读碳谱时，需要注意以下几点：
1.化学位移：不同化学环境的碳原子在碳谱中的化学位移不
同。

一般来说，化学位移越大，表示该碳原子的电子云密度越低，即该碳原子所处的环境越趋于缺电子状态。

2.峰形：碳谱中的峰形可以反映碳原子的数量和它们之间的
连接方式。

例如，单个峰通常表示一个独立的碳原子，而多重峰可能表示存在多个相邻的碳原子。

3.峰强度：峰强度与碳原子的数量成正比。

在定量分析中，
可以通过比较不同峰的强度来确定化合物中各种碳原子的比例。

总之，碳谱是一种非常有用的分析工具，可以帮助化学家了解有机化合物的结构和性质。

而碳同位素峰则是碳谱中的关键信息，通过解读这些峰的化学位移、峰形和峰强度，可以推断出有机化合物中碳原子的化学环境和连接方式。

有机化学——碳谱

碳核磁共振波谱
13C
Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy (13C NMR )
目录
核磁共振碳谱
1 3
概述及特点化学位移及影响因素典型官能团碳谱规律主要测定技术解谱实例
2
3 3 4
5
讲课过程中，更多的运用实例来增强大家对理论的理解并增强大家实际解谱能力！
文献中均是全去偶谱。
氢谱
化学位移范围宽图谱简单信号强度低
偶合常数大
碳谱直观表现
弛豫时间长
内部特点
共振方法多
6’-[(E)-2”-羟甲基，2”-丁烯酰基]熊果苷
偶合常数大。1H-1H偶合常数0-20Hz.碳原子常与氢原子连接，它们可以互相偶合，这种13C-1H 一键偶合常数的数值很大，一般在 125-250 Hz。因为13C 天然丰度很低，这种偶合并不影响1H 谱，但在碳谱中是主要的。弛豫时间长。13C 的弛豫时间比1H 慢得多，有的化合物中的一些碳原子的弛豫时间长达几分钟，这使得测定 T1、T2等比较方便。另外，不同种类的碳原子弛豫时间也相差较大，这样，可以通过测定弛豫时间来得到更多的结构信息。共振方法多。13C NMR 除质子噪声去偶谱外，还有多种其它的共振方法，可获得不同的信息。如偏共振去偶谱，可获得13C-1H偶合信息；门控去偶谱，可获得定量信息等。因此，碳谱比氢谱的信息更丰富，解析结论更清楚。
在脉冲磁场H1的作用下共振核由低能态跃迁到高能态，当脉冲停止后在弛豫过程中将会记录到自由感应衰减（FID ）信号。化学位移不同的核其FID信号不同，通过傅里叶变换技术将不同核的FID信号互相分离并变换为频率域函数，即可得到我们常见的NMR谱图。

怎么解析碳谱

怎么解析碳谱碳谱是一种分析物质结构的方法，利用了同位素碳13和碳12的不同比例来推断化合物的结构。

碳谱在有机化学领域中非常重要，可以帮助研究人员识别和确定有机分子的结构。

本文将介绍碳谱的解析方法和基本原理，以及一些常见的谱线和它们所代表的结构。

1. 碳原子和碳谱的基本原理碳谱是基于核磁共振(NMR)技术的，利用同位素碳13和碳12的不同比例来识别和确定分子中的碳原子的环境和连接方式。

在自然界中，碳原子最常见的同位素是碳12，而稀有同位素碳13的含量仅约为1%。

因此，利用碳谱来分析组成碳12和碳13的化合物，可以通过谱峰的强度和位置来区分不同的结构和类型。

2. 通过解析谱峰来推断结构碳谱可以通过观察不同化合物的峰形和谱线特征来推断结构。

其中，主要有四种谱线：甲基(methyl)、甲烷(methylene)、亚甲(methine)和芳香(aromatic)。

- 甲基峰一般在20-30 ppm的化学位移范围内，是因为甲基中没有其他质子或惰性原子与碳原子相连。

它的峰形类似于单个尖锐的峰。

- 甲烷峰在30-40 ppm，因为甲烷中有一个氢原子与碳原子相连，它的峰形类似于一对上下对称的峰。

- 亚甲峰在40-60 ppm，其中一个碳原子与两个氢原子相连，它的峰形类似于单个峰。

- 芳香峰在120-200 ppm间，通常是分离的，呈现单条或多条肩峰的峰形。

3. 确定化学位移来推断结构化学位移是指在不同环境下的碳原子的吸收频率。

通过测量不同环境下的碳原子的化学位移，可以推断分子中不同碳原子的环境和连接方式。

例如，苯环中的碳原子各不相同，对应的峰形也会不同。

最外层的邻位(ortho)碳原子和对位(para)碳原子的化学位移大约在130-140 ppm之间。

而邻位和对位之间的甲基碳原子的化学位移通常在20-30 ppm之间。

4. 结语总之，碳谱是物质结构分析的重要工具。

通过测量不同的化合物的谱线和化学位移，可以定量分析和推断原子的环境和结构。

碳谱

复峰合并，灵敏度大大提高。可准确判断磁不等同碳核信号的数目及其化学位移。无法区分碳的类型。峰的强度与碳数不成比例

2.偏共振去偶(OFR)
偏共振去偶谱的特点：
1）大于1JC-H 的偶合消除（即消除了2J 的偶合），谱图大大简化。 2）保留了同碳质子的偶合信息，以识别碳级 CH3 (q) quartet CH2 (t) triplet CH (d) doublet C (s) singlet
24.9
CH2Cl2
52
CHCl3
77
CCl4
96
诱导效应随着与取代基距离的增大而迅速降低
X CH 2 CH 2 CH 2 C 10~70 CH 2 CH 2 CH 3 C ~10 C 2~ 7 H I Br Cl F 14.2 7.2 19.7 31.0 70 23.1 10.9 10.2 10.0 7.8 32.2 1.5 3.8 5.1 6.8 32.2 0.9 0.7 0.5 0.0 23.1 0.0 0.0 0.0 00 14.2 0.0 0.0 0.0 0.0
核磁共振碳谱
13 ( CNMR
)
一、13CNMR的特点
1. 碳原子构成所有有机分子的骨架，从氢谱不能得到的直接信息，碳谱不受影响。例：六取代苯、四取代乙烯、四取代碳及
C O C C C N C O
2. 氢谱的δ值一般不超过10ppm，而碳谱的变化范围可超过200ppm。 3.碳谱有多种多重共振方法，可区别碳原子级数(如 DEPT谱)，因此，较之氢谱信息丰富、结论清楚。
CH3
HO C
3).共轭引起的电子云分布不均匀
132.8 H2C 123
116 148 NH 2 119 130 121.5 129.5 128.5 114

第十章碳谱解析

取代环己烷的计算：
C ( k ) 27. 6 Zks ( R i ) K
i
s: a（直立）和e（平伏） K: 仅用于两个（或两个以上）甲基取代的空间因素校正项 Ra Re 大基团的取代使被取代碳原子的值有较大增加
3.2.4 烯烃及取代烯烃
1. 的范围及影响因素 1）乙烯：123.3ppm，取代乙烯：100 ~ 150ppm；
3.4 驰豫
3.4.1 驰豫与饱和（Relaxation and Saturation）
3.4.2 纵向驰豫和横向驰豫（Longitudinal Relaxation and Transverse Relaxation)
M // : M 0 M '// M : 0 M '
驰豫
M // 0
Anisotropy of molecular movement
5.5 5.5 5 4 45 3.5 6 3 2 N N 5.5 T1(s) H3C
Sequence of measurements to determine the spin-lattice relaxation times of the 13C nuclei of the pyridine ring in L-nicotine [(CD3)2CO, 25º C, inversion-recovery sequence, 20MHz].
第三章
核磁共振碳谱
3.1 概述优点：1) 掌握碳原子（特别是无氢原子连接时）的信息 2) 化学位移范围大（可超过200ppm） 3) 可确定碳原子级数 4) 容易实现双共振实验 5) 准确测定驰豫时间，可帮助指认碳原子难点：灵敏度低、信噪比差 13C天然丰度：1.1%; S/N 3, 3/ 3 1/64 C H （在同等实验条件下是氢谱的1/6000）

碳谱PPT

1 H3C 2 HC CH3 3 CH2 4 CH3
C1 = 2.6 + 9.1 1 + 9.4 2 +（2.5）+（1.10）= 21.7（21.9） C2 = 2.6 + 9.1 3 + 9.4 1 +（3.7）= 30.4（29.7) C3 = 2.6 + 9.1 2 + 9.4 2 +（2.5）= 31.9（31.7） C4 = 2.6 + 9.1 1 + 9.4 1 +（2.5） 2 = 10.9（11.4）
NOE效应：
分子中两类自旋核可以通过波动磁场传动能量。在质子宽带去偶实验中，由于干扰场B2作用非常强，同核驰豫过程不足以使其恢复到平衡状态。经过异核之间的偶合作用， 1H核将能量传给13C核，13C核吸收能量而发生驰豫，共振信号增强称为NOE效应。信号增强因数f13C(1H)：
1H f13C( H) = = 1.989 213C
para：非球形各向异性的电子（如p电子）环流产生的顺磁屏
蔽，它与dia方向相反。是13C核屏蔽常数的主要决定因素。
para =
e2h2 2m2c2
(ΔE)-1(r2p)-3(Qnn+ QNB)
B≠N
1）平均激发能E 大， para负值小，去屏蔽弱，其共振位置在高场；例：饱和烷烃 *， E 大，共振位置在高场羰基 n *， E 小，共振位置在低场 2） 2p电子与核间距离的影响：2p轨道扩大，r-3减小， para负值亦减小，去屏蔽弱，其共振位置在高场。 3） 2p轨道电子云密度（QNN）和键序矩阵元QNB
H H3C COOH H
3.3.4 门控去偶法（Gated Decoupling）

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