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。

核磁共振谱图解析

核磁共振谱图解析

请看下面的谱图:
用NOESY方法对异构体的鉴别
• 在有机合成反应中会经常出现异构体 ,在异构体构型的鉴别中,
NOE是一种非常有效的手段。NOE谱对有机化合物结构、构型、 构象的鉴定能够提供重要信息. NOE谱可以采用一维方式或二维 方式 ,我们通常都采用二维谱图的方式,因为二维谱方便快捷, 可观察的信息全。
O
C CH2CH2 C OH
1` 2`
NOESY
通过羰基对苯 环的拉电子作 用可以区分1, 1`和2,2`的化 学位移;但通 过3位置氢与1, 1`氢有noe, 而与2,2`氢 没有noe,通 过这一点也可
以区分1,1` 和2,2`的化 学位移
Ha Hb CH3COO
H2
B
H1 OCOCH3
3JHH
H ΦBiblioteka HC0°90 180° Φ
A:H1和H2与Ha(Hb)构成的两面角相同,则3J1a(b)与3J2a(b)相同 B:H1和H2与Ha(Hb)构成的两面角不同,则3J1a(b)与3J2a(b)不同
活泼氢
与O、S、N相连的氢是活泼氢. 切记想看活泼氢一定 选择氘代氯仿或DMSO做溶剂. 在DMSO中活泼氢的出 峰位置要比CDCl3中偏低场些.活泼氢由于受氢键、浓 度、温度等因素的影响,化学位移值会在一个范围内 变化.有时分子内氢键的作用会使峰型变得尖锐.后面附 注一些常见活泼氢的核磁谱图。
A ROH; RNH2; R2NH ArOH; ArSH; ArNH2 RSO3H; RCOOH;
RCOH(醛氢) RCONH2; ArCONH2; RCONHR`;ArCONHAr;
ArCONHR RNH2.HCl
(R是脂肪链基团)
B 0.5-4.0 3-6 (CDCl3); 5-11(DMSO) 10-14 (DMSO); 7-10 (CDCl3) 8-10 (峰型尖锐) 5-8 (并且两个氢会分开)

核磁共振(NMR)的原理和一些图谱分析的技巧

核磁共振(NMR)的原理和一些图谱分析的技巧

实际上多用后者。
对于1H 核,不同的频率对应的磁场强度:
射频(MHZ)
磁场强度(特斯拉)
60
1.4092
100
2.3500
200
4.7000
300
7.1000
500
11.7500
编辑课件
饱和与弛豫
饱和: 在外磁场作用下,1H 倾向于与外磁场相同取向的排 列。处于低能态的核数目多,由于能级差很小,只 占微弱的优势。
对称操作对称操作对称轴旋转对称轴旋转其他对称操作其他对称操作如对称面如对称面等位质子等位质子化学等价质子化学等价质子对映异位质子对映异位质子非手性环境为化学等价非手性环境为化学等价手性环境为化学不等价手性环境为化学不等价c2ch3clclch3hahbhahbcbrcl在非手性溶剂中化学等价
核磁共振氢谱
自旋核在B0场中的进动
当自旋核处在外磁场B0中时,除自旋外(自旋轴的方 向与 一致),还会绕B0进动,称Larmor进动,类似
于陀螺在重力场中的进动。
旋进轨道
自旋轴
自旋的质子
H 0 BO
编辑课件
回旋轴
B0
B0
核磁距 自旋轴
回旋轴
自旋轴 核磁距
I = 1/2
自旋核在BO场中的进动
编辑课件
I =1/2
编辑课件
化学键的各向异性,导致与其相连的氢核的化学位移 不同。
例如: CH3CH3 CH2=CH2 HC≡CH δ(ppm): 0.86 5.25 1.80
编辑课件
sp杂化碳原子上的质子:叁键碳
碳碳叁键:直线构型,π电子云呈
圆筒型分布,形成环电流,产生 的感应磁场与外加磁场方向相反。 H质子处于屏蔽区,屏蔽效应强, 共振信号移向高场, δ减小。 δ= 1.8~3 H-C≡C-H: 1.8

NMR,VU,IR,MS四大图谱解析

NMR,VU,IR,MS四大图谱解析

13C-NMR谱图解析13C-NMR谱图解析流程1.分于式的确定2.由宽带去偶语的谱线数L与分子式中破原子数m比较,判断分子的对称性.若L=m,每一个碳原子的化学位移都不相同,表示分子没有对称性;若L<m,表示分子有一定的对称性,L值越小,分子的对称性越高。

3.标出各谙线的化学位移Qc,确定谙线的归属在结构鉴定中,常用的13C-NMR技术是宽带去偶和偏共振去偶。

根据宽带去偶谱测定的化学位移,偏共振去偶谱中各类碳的偶合谱线数,以及峰高相对和对称状况,对各谱线作大体归属,从而辨别碳核的类型和可能的官能团。

结构比较复杂的化合物,根据上述方法对13C-NMR谱线归属碰到困难时,可借助测定T1值作进一步的辨别,特别在归属不同季碳的谱线时,T1值的测定更有其实用价值。

另外,在1H-NMR谱线归属明确的情况下,还可采用质子选择去偶技术来归属难以辨认的13C-NMR 谱线。

在偏共振去偶时出现的虚假远程偶合现象也可以为归属某些特殊结构单元提供有用的信息,1H谱与13C谱相结合,有利于彼此信号归属。

各类碳核的化学位移范围如下图所示:表1基团类型Qc/ppm烷0-60炔60-90烯,芳香环90-160羰基1604.组合可能的结构式在谱线归属明确的基础上,列出所有的结构单元,并合理地组合成一个或几个可能的工作结构。

5.确定结构式用全部光谱材料和化学位移经验计算公式验证并确定惟一的或可能性最大的结构式,或与标准谱图和数据表进行核对。

经常使用的标准谱图和数据表有:经验计算参数1.烷烃及其衍生物的化学位移一般烷烃灸值可用Lindeman-Adams经验公式近似地计算:∑Qc5.2=nA-+式中:一2.5为甲烷碳的化学位移九值;A为附加位移参数,列于下表,为具有某同一附加参数的碳原子数。

表2注:1(3).1(4)为分别与三级碳、四级碳相连的一级碳;2(3)为与三级碳相连的二级碳,依此类推。

取代烷烃的Qc为烷烃的取代基效应位移参数的加和。

【2024版】核磁共振光谱NMR光谱

【2024版】核磁共振光谱NMR光谱
当置于外加磁场H0中时, 相对于外磁场,可以有 (2I+1)种取向:
氢核(I=1/2),两种 取向(两个能级):
(1)与外磁场平行,能量低,
磁量子数m=+1/2;
(2)与外磁场相反,能量高,
磁量子数m=-1/2;
能级分布与弛豫过程
核能级分布
在一定温度且无外加射频辐射条件下,原子核处在高、低 能级的数目达到热力学平衡,原子核在两种能级上的分布 应满足Boltzmann分布:
Isotope
Magnetogyric Ratio (radians/Tesla)
# of Spin States
Resonance Frequency (MHz)
H 1
267.53
2
2H
41.1
3
13C
67.28
2
14N
3
17OΒιβλιοθήκη 619F251.7
2
31P
108.3
2
35Cl
4
60.0 9.2 15.1 4.3 8.1 56.4 24.3 5.9
自旋核的取向
在没有外电场时,自旋核的取向是任意的。
在强磁场中,原子核发生能级分裂,当吸收外来电磁辐射 时,将发生核能级的跃迁
----产生所谓的 核磁共振(NMR)现象
射频辐射─原子核(能级分裂)-----吸收──能级跃迁
射频
B
E
E= –μB
B
E
m=-1/2
E= –μB0
m=+1/2
E2B0 2 hB0
N NH i N NL
j
E
h
e kT e kT
通 过 计 算 , 在 常 温 下 , 1H 处 于 B0 为 2.3488T的磁场中,处于低能级的1H

实例解析——核磁共振波谱法(NMR)

实例解析——核磁共振波谱法(NMR)

实例分析——核磁共振波谱法(NMR)一、原理核磁共振:用频率为兆赫数量级的能量很低的电磁波照射分子时,能使磁性原子核在外磁场中发生磁能级的共振跃迁,从而产生吸收信号,这种原子核对射频辐射的吸收成为核磁共振光谱。

弛豫过程:大量(而不是单个)原子核的运动规律。

高能态原子核通过非辐射形式放出能量而回到低能态的过程叫弛豫过程。

屏蔽效应:核受周围不断运动着的电子影响,使氢核实际受到的外磁场作用减小, 这种对抗外磁场的作用为屏蔽效应,通过屏蔽效应可分析核周围情况化学位移在有机化合物中,各种氢核周围的电子云密度不同(结构中不同位置)共振频率有差异,即引起共振吸收峰的位移,这种现象称为化学位移。

化学位移的标准:相对标准 TMS(四甲基硅烷)位移常数δ=0TMS原因:①12个氢处于完全相同的化学环境,只产生一个尖峰;②屏蔽强烈,位移最大;只在图谱中远离其他大多数待研究峰的高磁场区有一个尖峰;③易溶于有机溶剂,沸点低,易回收。

二、定性分析总体分析δ小,屏蔽强,σ大,共振需要的磁场强度大,在高场出现,图右侧;δ大,屏蔽弱,σ小,共振需要的磁场强度小,在低场出现,图左侧与裸露的氢核相比,TMS的化学位移最大,但规定 TMS=0,其他种类氢核的位移为负值,负号不加。

影响因素:(1)诱导效应:吸电子,电子云降低,屏蔽下降,低场出现,图左侧(2)共轭效应(3)磁各相异性效应(4)范得华效应(5)氢键去屏蔽效应:电子云密度降低,产生去屏蔽作用,化学位移向低场(6)溶剂效应各峰的面积与氢原子数成正比自选耦合和自旋裂分:分峰是由于分子内部邻近氢核自旋的相互干扰引起的,这种邻近氢核自旋之间的相互干扰作用称为自旋偶合,由自旋偶合引起的谱线增多现象称为自旋裂分。

n+1规律当某基团上的氢有n个相邻氢时,它将裂分为n+1个峰。

若这些相邻氢核处于不同的化学环境中,如一种环境为n个,另一种为n’个,则将裂分为(n+1)(n’+1)个峰。

三、谱图解析与应用:(1)峰的数目:多少种(2)峰的强度(面积):多少个(3)峰的位移( ):每类质子所处的化学环境(4)峰的裂分数:相邻碳原子上质子数(5)偶合常数(J):确定化合物构型四、谱图解析步骤(1)检查谱图是否规则:四甲基硅烷的信号应在零点,是否尖锐、对称、基线平直。

核磁共振谱图解析与结构确定

核磁共振谱图解析与结构确定
CO-CH2CH2-CO-
(5) =4.1(4H) 低场(吸电子),
两个 -O-CH2-
1700cm-1, C=0, 醛, 酮,排除羧酸,醇, 酚
<3000 cm-1, -C-H
饱和烃,无芳环
<3000 cm-1, -C-H 饱和烃
两种质子 1:3或3:9
-CH3 :-C(CH3)3 无裂分,无相邻质子
谱图解析 (2)C8H14O4
( 1) 三种质子 4:4:6 (2) 裂分,有相邻质子;
(3) =1.3(6H) 两个 CH3 裂分
为3,相邻C有2H; CH3-CH2-
(4) =2.5(4H) ,单峰,
1) δ 2.32和δ 1.2—CH2CH3相互偶合峰 2) δ 7.3芳环上氢,单峰烷基单取代 3) δ 5.21—CH2上氢,低场与电负性基团相连
哪个正确? a O
b
CH2 C O CH2CH3 A
a
Ob
正确:B
为什么? CH2 O C CH2CH3 B
谱图解析与结构确定(4)
化合物 C8H8O2,推断其结构
δ 3.0和δ 4.30三重峰和三重峰 O—CH2CH2—相互偶合峰
δ 2.1单峰三个氢,—CH3峰 结构中有氧原子,可能具有:
O C CH3
δ 7.3芳环上氢,单峰烷基单取代
ab
Oc
正确结构:
CH 2CH 2OC CH 3
δ3.0 δ 4.30
δ2.1
谱图解析与结构确定(2)
C7H16O3,推断其结构
质子b也受其影响,峰也向低场位移。
谱图解析( 3 )
裂分与位移
谱图解析( 4 )
苯环上的质子在低场出现。为什么? 为什么1H比6H的化学位移大?

核磁共振t2谱解析

核磁共振t2谱解析

核磁共振t2谱解析
核磁共振 (NMR) T2谱解析是一种在核磁共振谱数据中确定不同组分或聚集态的方法。

T2谱是通过测量磁共振信号在时间上的衰减来获得的,衰减速率与分子体系中的动态变化相关。

T2谱解析可用于研究分子的自旋-自旋杂化效应,如共振能量传递、自旋-自旋弛豫和自旋-自旋交流。

以下是核磁共振T2谱解析的步骤:
1. 数据获取:使用核磁共振仪器获取样品的T2谱数据。

这需要对样品进行一次或多次的激发脉冲,并记录脉冲之后磁共振信号的时间衰减。

2. 数据处理:对获得的T2谱数据进行处理,通常是通过数学运算对信号进行去噪、基线校正和峰识别。

3. 谱峰分析:通过对T2谱数据中的峰进行分析,确定不同组分或聚集态的特征。

这可以通过拟合T2谱数据中的曲线来获得峰的位置、强度和宽度。

4. 数据解释:将实验观测到的峰与已知的分子体系或理论模型进行对比,以确定峰代表的特定分子或聚集态。

这可能需要进行进一步的实验或理论计算来验证解释。

通过核磁共振T2谱解析,可以获得关于分子体系中动态过程和相互作用的重要信息。

这对于理解分子结构、反应动力学和材料特性具有重要意义。

核磁共振氢谱及碳谱(NMR)

核磁共振氢谱及碳谱(NMR)

伯碳 < 仲碳 < 叔碳 < 季碳
15
烷烃中C的化学位移
b.g-邻位交叉效应
a位的取代基使g位C移向高场(d 减小):
当g处于邻位交叉构象时,R“挤压”Cg的H,使电子移向Cg。
Cb Cg
X Ca
在开链烷烃中,邻位交叉存在的几率为30%; a位甲基取代平均使
Cg 产生2ppm高场位移;而卤素取代会有多达7ppm的位移
小,|p|减小,dC减小。
• 如电子体系:电子密度r与dC有一个线性关

dC = 160r + 287.5 (ppm)
即电子密度r越大,化学位移越小
11
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
烷烃中C的化学位移
• 取代基电负性对化学位移的影响
a. 取代基电负性越大,相邻的a-C原子越往低场移,
d 增大。
F > Cl > Br > OH > NH2 > SH > CH3 > H > I
5.3 H3C
36 .5
O
20 1.5 H
O
7.3 H3C
36 .1
20 7 .1 CH3 24 .5
O
13 6.0 H2C
13 6.4
19 2.4 H
O
12 8.0 H2C
13 7.6
19 6.5 CH3 27 .0
O
8.7 H3C
27 .5
18 0 .1 OH
O
13 1.9 H2C
12 7.2
17 0.4 OH
35
异核NOE
For nuclei having positive g : (e.g. 13C)

核磁共振波谱法详细解析

核磁共振波谱法详细解析
即: m = 1,0,-1
I=1 氢核磁矩的取向
核磁矩在外磁场空间的取向不是任意的,是量
子化的,这种现象称为空间量子化。
用μZ表示不同取向核磁矩在外磁场方向的投影。
h μz m 2π
核磁矩的能量与μz和外磁场强度H0有关:
h E Z H 0 m H0 2
二、化学位移 例: CH3Br, 标准物:四甲基硅烷TMS
①H0=1.4092T, νCH3=60MHz+162Hz,
νTMS=60MHz
162 Hz 6 10 2.70 ppm 6 60 10 Hz
二、化学位移
② H0=2.3487T, νCH3=100MHz+270Hz,
νTMS=100MHz
原子核自旋能级跃迁
2.测定方法不同: UV、IR--测定A(T) NMR --共振吸收法 共振吸收法:利用原子核在磁场中,核 自旋能级跃迁时核磁矩方向改变产生感应 电流来得到NMR信号。
♫概述
三、核磁共振波谱法的应用
1.测定有机物结构:化学及立体结构(构型、构像、 互变异构)
2.医学:核磁共振成像技术(医疗诊断)
共有 2I+1 个取向; 每一种取向用磁量子数m表示,则m=I, I-1, I2,…, -I+1, -I。
1 1 1 m 例:I=1/2时, 2 1 2 即: , m 2 2 2
顺磁场 低能量
逆磁场 高能量
氢核磁矩的取向
例:I=1时,
2 1 1 3 个取向,
2
h H0 2 11 h h E2 ) h H0 H E 2 (( 1 ) ) E ( H 0
(二)原子核的共振吸收 1. 进动

核磁共振波谱分析(NMR)

核磁共振波谱分析(NMR)

N
N
磁场中的磁性核,则低能级
上的某些核会被激发到高能
S
级上去(或核自旋由与磁场平
N
N
S
行方向转为反平行),同时高
能级上的某些核会放出能量
S
S
返回低能级,产生能级间的 能量转移,此即共振。
NMR利用磁场中的磁性原子核吸收电磁波时 产生的能级分裂与共振现象。
电磁波与不同种类核的作用
N
S S
N N
S
N
N
2、核磁共振的频率
磁距μ与磁场B0的相互作用能 E 为
E = - μB0 = PB0
原子核间进行能级跃迁的能量为
E
E
1
2
E1
2
h
2
mB0
h
2
B0
(选律
m
=
1)
= B0 /2
自旋量子数为1/2的核核磁矩与能级的关系
(a)地球重力场中陀螺的进动 (b)磁场中磁性核的进动
核的进动圆频率: = 2 = B0
TMS的优点
1)单峰:TMS中所有质子等同,只有一个吸收峰
2)TMS的屏蔽系数几乎比所有其他物质的都大(电子云密度大), 处在高场位置,化学位移定为零,则其他化合物H核的共振频率都 在左侧
3)一个分子中有12个等价H和4个等价C,故加入低含量如15%
v/v 的TMS可得到足够强的尖峰。 4)TMS稳定,在大多数有机液体中的溶解性好,沸点低(b.p.
N / N =
exp[-(2.681086.6310-344.39) / (21.3810-23293)]
= 0.999967 对于106个高能级的核,低能级核的数目: N = 106/ 0.999967 = 1,000,033

NMR(核磁共振)解析

NMR(核磁共振)解析

自旋—自旋驰豫虽然与体系保持共振条件无关,但却 影响谱线的宽度。核磁共振谱线宽度与核在激发状态的 寿命成反比。对于固体样品来说,T1很长,T2却很短, T2起着控制和支配作用,所以谱线很宽。而在非粘稠液 体样品中,T1和T2一般为1s左右。所以要得到高分辨 的NMR谱图,通常把固体样品配成溶液进行测定。
到低能态而不发射原来所吸收的能量的过程称为驰豫 (relaxation)过程
驰豫过程可分为两种:自旋—晶格驰豫和自旋— 自旋驰豫
(1)自旋—晶格驰豫(spin-lattice relaxation):自旋—晶格 驰豫也称为纵向驰豫,是处于高能态的核自旋体系与其周围的 环境之间的能量交换过程。当一些核由高能态回到低能态时, 其能量转移到周围的粒子中去,对固体样品,则传给晶格,如 果是液体样品,则传给周围的分子或溶剂。自旋—晶格驰豫的 结果使高能态的核数减少,低能态的核数增加,全体核的总能 量下降。
E
hv回
hv射

2
B0
(5.7)

v射
v回
γ
2
B0
(5.8)
可见射频频率与磁场强度B0是成正比的,在进行核磁 共振实验时,所用磁场强度越高,发生核磁共振所需的 射频频率越高。
5.2.5 核的自旋弛豫
前面讨论的是单个自旋核在磁场中的行为,而实际测定 中,观察到的是大量自旋核组成的体系。一组1H核在 磁场作用下能级被一分为二,如果这些核平均分布在高 低能态,也就是说,由低能态吸收能量跃迁到高能态和 高能态释放出能量回到低能态的速度相等时,就不会有 静吸收,也测不出核磁共振信号。但事实上,在热力学 温度0K时,全部1H核都处于低能态(取顺磁方向), 而在常温下,由于热运动使一部分的1H核处于高能态 (取反磁方向),在一定温度下处于高低能态的核数会 达到一个热平衡。处于低能态的核和处于高能态的核的 分布,可由玻尔兹曼分配定律算出。例如 B0=1.4092T , T=300K时,则:
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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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