碳谱例题解析

128 132
138 206
d d
s s
CH CH
C C
苯环上没有取代的 碳
苯环取代的碳 C=O
3） 1H NMR谱图谱峰归属：
d= 2.1 ppm 3H ，单峰，CH3基团。
d= 3.6ppm 2H，单峰， CH2基团。 d = 7.2 ppm 5H，单峰，烷基单取代。
O C CH3
O C CH2 C
4.综合分析：除已知的 -NO2 和 -SO2- 基团外，推断出 有苯环；在氢谱高场的10 个氢对应碳谱高场的 5 个碳， 应该是 5 个 CH2；氢谱中没有两个或以上的 CH2相连的 偶合信号，可以断定 5 个 CH2 是彼此隔开的：再考虑
剩余元素 4 个 N 和两个环，很可能是 5 个 CH2 和 4 个 N
例1.化合物C5H10O2 ，根据如下13C NMR谱图确定结构。
Shift 180.8 33.8 26.8 22.4 13.58 Mult. s t t t q
O CH3 CH2 CH2 CH2 C
13.58 22.4 26.8 33.8 180.8
OH
解析：
1）不饱和度 ： U=1+5-10/2=1
3. 碳谱分析：在低场出现 4 条谱线，结合氢谱可以断定 是芳碳的共振吸收，处于最低场的一条谱线比较弱，可 断定为季碳 (138.3) ，其余为叔碳，其中δ 132.9 的谱线 为取代苯对位的一个碳， δ 129.4 的谱线为取代苯邻位 的两个碳， δ126.4 的谱线为取代苯间位的两个碳；处于 高场 δ 68.1 、 66.8 和 65 的 3 条谱线属于与杂原子相连 的碳；没有发现烯碳和炔碳的共振吸收，由此可判断， 另外两个不饱和度来源于除苯之外的另外两个环；计算 碳数，苯环 6 个碳加上高场的 3 个碳，共 9 个碳，与分 子式相比，还少 2 个碳，可以判断分子还具有某种对称 性 ( 苯环的对称性已考虑 ) ，即 δ 68.1 和 66.8 的 2 条谱 线各自为 2 个碳。高场 5 个碳加上苯环的 6 个碳，共 11 个碳，与分子式中碳数相符。
CH2 CH2 CH3
例7. 化合物C9H10O，根据如下 NMR谱图确定结构。
O CH2 C CH3
解析： 1）不饱和度 ：U=1+9-10/2=5 2） 13C谱谱峰归属：9个碳,13C谱产生7个峰,分子有对称性. d 30 43 122
峰形 归属 推断
q t d
CH3 CH2 CH
O=C-CH3 O=C-CH2-C=C
的 AX 系统，化学位移相差约 0.5 ；与 N- 苯磺酰基相连
的 2 个 CH2 应处于次低场， δH 4.9 和 4.3( 对应 δC 66.8) 的 4 条谱线是 CH2 同 C 两个 H 相互偶合形成的 AX 系统， 化学位移相差约 0.6 ；与另外两个 N 相连的 1 个 CH2 应 处于最高场，即 δH 4( 对应 δC 65) 附近的 AB 四重峰， 确证结构正确。
130.6
207.1
d
s
CH
C
CH=CH
C=O
例3.化合物C2H3OBr3，根据如下13C NMR谱图确定结构。
Shift 79.9 46.7
Mult. s t
Br Br C Br CH2 OH
解析：
1）不饱和度 ：U=1+2-(3+3)/2=0
2） 谱峰归属：2个碳,13C谱产生2个峰,分子没有对称性。
d 12
峰形 归属 推断
q
CH3
C-CH3
18 43 210
t t s
CH2 CH2 C
C-CH2-C C-CH2-C=O C=O
3） 1H NMR谱图谱峰归属： d = 0.9 ppm 6H ，三重峰，邻接CH2基团。
d = 1.5ppm 4H，多重峰，邻接多个H。
d = 2.3 ppm 4H，三重峰，邻接CH2基团
例8. 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。
O
解析： 1）不饱和度 ：U=10 2） 红外归属： 3045cm-1有中等强度的吸收：芳香环的νC-H 1705cm-1有强吸收： νC=O 3000~2800cm-1范围内无吸收：无甲基、亚甲基 3） 13C谱谱峰归属： 13个碳7个峰，分子具有高度对称结构； d=193.1，羰基，且是酮； d=120.1,123.8，128.8, 133.9，134.4,144.1，两个对称苯环 4） 1H NMR谱图谱峰归属： 芳香区一簇峰，为苯环上的氢 还有一个不饱和度则只有可能是环
例9. 某化合物的分子式为C11H15N5O4S，1H和质子宽带去 偶13C-NMR谱见下图。IR 图谱显示分子结构中含-NO2和 -SO2-基团，试推导其结构。
解析： 1.计算不饱和度：U=11+1+ （5 − 15）/2=7 。注意该不饱 和度不包括 -SO2- 的两个不饱和度，因为在计算时没有 考虑高价硫对不饱和度的影响，二价硫和氧一样，对计算 不饱和度无影响； 2.氢谱分析：计算积分高度，由低场至高场依次为 2 ： 1 ： 2 ： 2 ： 2 ： 2 ： 2 ： 2 ，与分子式中的氢数目相 等；低场的三组峰共 5 个氢，可初步判断为单取代苯， δ 4∼5.3 的五组峰，尚不能断定；硝基和苯环为 5 个 不饱和度，还剩余 2 个不饱和度，可能为碳碳双键、三 键或环。
d
峰形 归属 推断
46.7
79.9
t
s
CH2
C
C-CH2-O
-C-Br
例4. 化合物C4H8O3，根据如下13C NMR谱图确定结构。
q
OH CH3 C CH3
O C OH
s
s
178.6
71.6
28.1
解析： 1）不饱和度 ：U=1+4-8/2=1 2） 谱峰归属：4个碳,13C谱产生3个峰,分子有对称性。 d 28.1 71.6 178.6
16.7 123.9 130.6 49.4 207.1
CH3
24.9
解析： 1）不饱和度 ： U=1+6-10/2=2
O C
C C
2） 谱峰归属： 6个碳,13C谱产生6个峰,分子没有对称性。 d 16.7 22.4 49.4 123.9
峰形 归属 推断
q q t d
CH3 CH3 CH2 CH
C=C-CH3 O=C-CH3 C=C-CH2-C=O CH=CH
组成的两个环，固定环上的 CH2 两个氢化学不等价， 彼此偶合会形成 AX 或 AB 自旋系统，这与氢谱高场部分
的图形是符合的，高场部分的五组峰是由两个 AX 自旋
系统和一个 AB 自旋系统组成。 5. 按照结构片段构建结构式。
5.核对高场部分的化学位移，确证结构的合理性：与 N硝基相连的 2 个 CH2应处于相对低场， δH 5.3 和 4.8( 对 应 δC6 8.1) 的 4 条谱线是 CH2 同 C 两个 H 相互偶合形成
峰形 归属 推断
q s s
CH3 CH2 C
C-CH3 -C-O C=O
例5.化合物C4H6O2，根据如下13C NMR谱图确定结构。
Shift 173.7 136.1 128.0 17.6 Mult. s s t q
O HO C
CH3 C CH2
解析：
1）不饱和度 ：U=1+4-6/2=2
2） 谱峰归属：4个碳,13C谱产生4个峰,分子没有对称性。
2） 谱峰归属：5个碳,13C谱产生5个峰,分子没有对称性。
d
峰形 归属 推断
13.58
24.9 26.8
q
t t
CH3
CH2 wenku.baidu.comH2
C-CH3
C-CH2-C C-CH2-C
33.8
180.8
t
s
CH2
C
C-CH2-C=O
C=O
例2.化合物C6H10O ，根据如下13C NMR谱图确定结构.
O CH3 CH CH CH2 C
d 峰形 归属 推断
17.6 128.0 136.1 173.7
q t s s
CH3 CH2 C C C=O
例6.化合物C7H14O，根据如下 NMR谱图确定结构。
O CH3 CH2 CH2 C CH2 CH2 CH3
解析：
1）不饱和度 ：U=1+7-14/2=1 2） 13C谱谱峰归属：7个碳,13C谱产生4个峰,分子有对称性.