核磁共振氢谱解析方法
核磁共振氢谱的分析
5.3 帮助分析图谱的一些辅助手段
• 5.3.2 重氢氧化钠交换
• 重氢氧化钠交换可以把羰基的α-氢交换 掉。这个方法对于测定化学结构有很大帮 助。
5.2 分析图谱时,经常碰到的一些问题
• 5.2.1.5 图谱的记录 • 核磁共振图谱给出化学位移δ值,也有以
频率表示的。
5.2 分析图谱时,经常碰到的一些问题
• 5.2.3 杂质峰与溶剂峰 • 在核磁共振氢谱中,经常会碰到杂质峰。杂质
峰一般可以通过其峰面积进行鉴别:如果某峰的 积分面积与其它峰相比不成比例,则可断定其为 杂质峰。 • 核磁共振氢谱中的溶剂峰包括样品本身残留的 溶剂(如结晶溶剂、合成或提取时所用溶剂等) 和做测定时所用溶剂的溶剂峰。样品本身残留的 溶剂的谱峰要根据样品的具体情况做具体分析。 做1HNMR测试时所用溶剂的溶剂峰比较容易识别。
5.3 帮助分析图谱的一些辅助手段
• 如果羟基为酚羟基,则加三氟醋酸酐后, 羟基的邻、对位氢的峰也发生左移。
• 例:下面两个化合物的区别(应用三氟醋 酸酐确定羟基的位置):
OH O
7
OCH2CH3
2
CH3CH2O O OH
7
2
CH3CH2O
5
4
CH3 CH3CH2O
5
4
CH3
O
O
1
2
5.3 帮助分析图谱的一些辅助手段
O
O
• 当用CDCl3做溶剂时,异丙基的两个甲基以 及另一个甲基的峰重叠非常严重,不能区
分。如改用C6D6作溶剂,则三个甲基可以 获得较好的分离。
核磁共振波谱法之氢谱解析
1.6 a峰的氢数 3H 1.6 1.0 0.5 0.6 1.0 b峰的氢数 2H 1.6 1.0 0.5 0.6
同理计算c峰和d峰各相当于1H。
依已知含氢数目的峰的积分值为准,求出一个氢相当的 积分值,而后求出氢分布。 本题中δd10.70很容易认定为羧基氢的共振峰,因而 0.60cm相当于1个氢,因此:
a b O c CH2CH2 O C CH3
3 2
化合物 C10H12O2
2 5
8
7
6
5
4
3
2
1
0
例1 计算下图中a、b、c、d各峰的氢核数目。
C4H7BrO2的核磁共振氢谱
测量各峰的积分高度,a为1.6cm,b为1.0cm,c为0.5cm,d 为0.6cm。氢分布可采用下面两种方法求出。 (1)由每个(或每组)峰面积的积分值在总积分之中所占 的比例求出:
②氢分布:
③ a 2.42 单峰 3H CH 3 CO 而不是与氧相连(CH3-O-的δ 为3.5~3.8)
d 7.35 单峰 5H 单取代苯,与烃基直接 相连
④由分子式中扣除CH3-CO-及C6H5-,余C2H2Br2而c、d皆 为二重峰,而化学位移δb4.91、 δc5.33,说明存在着-CHBrCHBr-基团。 ⑤结构式: 综上所述,未知物结构式为:
第五节
核磁共振氢谱的解析
要求:
1、掌握核磁共振氢谱中峰面积与氢核数目的 关系; 2、掌握核磁共振氢谱的解析步骤; 3、熟悉并会解析一些简单的核磁共振氢谱。
一、谱图中化合物的结构信息 1、核磁共振氢谱提供的信息:由化学位移、偶合常数 及峰面积积分曲线分别提供含氢官能团、核间关系及氢 分布等三方面的信息。具体如下: (1)峰的数目:标志分子中磁不等价质子的种类,多少种;
核磁共振氢谱 解析图谱的步骤
核磁共振氢谱剖析图谱的步调之阳早格格创做核磁共振氢谱核磁共振技能死少较早,20世纪70年代往日,主假如核磁共振氢谱的钻研战应用.70年代以去,随着傅里叶变更波谱仪的诞死,13C—NMR的钻研赶快启展.由于1H—NMR的敏捷度下,而且聚集的钻研资料歉富,果此正在结构剖析圆里1H—NMR的要害性仍强于13C—NMR.剖析图谱的步调 1.先瞅察图谱是可切合央供;①四甲基硅烷的旗号是可仄常;②杂音大不大;③基线是可仄;④积分直线中不吸支旗号的场合是可仄坦.如果有问题,剖析时要引起注意,最佳沉新尝试图谱. 2.区别杂量峰、溶剂峰、转动边峰(spinning side bands)、13C卫星峰(13C satellite peaks)(1)杂量峰:杂量含量相对付样品比率很小,果此杂量峰的峰里积很小,且杂量峰与样品峰之间不简朴整数比的闭系,简单辨别.(2)溶剂峰:氘代试剂不可能达到100%的共位素杂度(大部分试剂的氘代率为99-99.8%),果此谱图中往往浮现相映的溶剂峰,如CDCL3中的溶剂峰的δ值约为7.27 ppm处.(3)转动边峰:正在尝试样品时,样品管正在1H-NMR仪中赶快转动,当仪器安排已达到良佳处事状态时,会出现转动边戴,即以强谱线为核心,浮现出一对付对付称的强峰,称为转动边峰.(4)13C卫星峰:13C具备磁距,不妨与1H奇合爆收裂分,称之为13C卫星峰,但是由13C的天然歉度只为1.1%,惟有氢的强峰才搞瞅察到,普遍不会对付氢的谱图制成搞扰. 3.根据积分直线,瞅察各旗号的相对付下度,估计样品化合物分子式中的氢本子数目.可利用稳当的甲基旗号或者孤坐的次甲基旗号为尺度估计各旗号峰的量子数目. 4.先剖析图中CH3O、CH3N、、CH3C=O、CH3C=C、CH3-C等孤坐的甲基量子旗号,而后再剖析奇合的甲基量子旗号. 5.剖析羧基、醛基、分子内氢键等矮磁场的量子旗号. 6.剖析芳香核上的量子旗号.7.比较滴加沉火前后测定的图谱,瞅察有无旗号峰消得的局里,相识分子结构中所连活泼氢官能团.8.根据图谱提供旗号峰数目、化教位移战奇合常数,剖析一级典型图谱.9.剖析下档典型图谱峰旗号,如黄酮类化合物B环仅4,-位与代时,浮现AA,BB,系统峰旗号,二氢黄酮则浮现ABX系统峰旗号.10. 如果一维1H-NMR易以剖析分子结构,可思量尝试二维核磁共振谱协共剖析结构.11. 拉拢大概的结构式,根据图谱的剖析,拉拢几种大概的结构式.12. 对付推出的结构举止指认,即每个官能团上的氢正在图谱中皆应有相映的归属旗号.四. 核磁共振碳谱(13C—(1)溶剂峰:虽然碳谱不受溶剂中氢的搞扰,但是为兼瞅氢谱的测定及磁场需要,仍常采与氘代试剂动做溶剂,氘代试剂中的碳本子均有相映的峰.(2)杂量峰:杂量含量相对付于样品少得多,其峰里主动小,与样品化合物中的碳浮现的峰不可比率.(3)尝试条件的做用:尝试条件会对付所测谱图有较大做用.如脉冲倾斜角较大而脉冲隔断不敷万古,往往引导季碳不出峰;扫描宽度不敷大时,扫描宽度以中的谱线会合叠到图谱中去;等等,均制成剖析图谱的艰易.根据分子式估计的不鼓战度,推测图谱烯碳的情况.若谱线数目等于分子式中碳本子数目,证明分子结构无对付称性;若谱线数目小于分子式中碳本子数目,证明分子结构有一定的对付称性.别的,化合物中碳本子数目较多时,有些核的化教环境相似,大概δ值爆收沉叠局里,应给予注意.δ值的分区碳本子大概可分为三个区(1)下δ值区δ>165ppm,属于羰基战叠烯区:①分子结构中,如存留叠峰,除叠烯中有下δ值旗号峰中,叠烯二端碳正在单键天区还应有旗号峰,二种峰共时存留才证明叠烯存留;②δ>200 ppm的旗号,只可属于醛、酮类化合物;③160-180ppm的旗号峰,则归属于酸、酯、酸酐等类化合物的羰基.(2)中δ值区δ90-160ppm(普遍情况δ为100-150ppm)烯、芳环、除叠烯中央碳本子中的其余SP2杂化碳本子、碳氮三键碳本子皆正在那个天区出峰.(3)矮δ值区δ<100ppm,主要脂肪链碳本子区:①不与氧、氮、氟等杂本子贯串的鼓战的δ值小于55ppm;②炔碳本子δ值正在 70-100ppm,那是不鼓战碳本子的惯例.由矮核磁共振或者APT(attached proton test)、DEPT(distortionless enhancement by polarization transfer)等技能可决定碳本子的级数,由此可估计化合物中与碳本子贯串的氢本子数.若此数目小于分子式中的氢本子数,二者之好值为化合物中活泼氢的本子数.先推导出结构单元,并进一步拉拢成若搞大概的结构式.将核磁共振碳谱中各旗号峰正在推出的大概结构式上举止指认,找出各碳谱旗号相映的归属,进而正在被推导的大概结构式中找出最合理的结构式,即精确的结构式.。
核磁共振氢谱解析方法
原子核的自旋、磁矩
• 质量数与电荷数均为双数,如C12,O16,没有 自旋现象。I=0 • 质量数为单数,如H1,C13,N15,F19,P31。I 为半整数,1/2,3/2,5/2…… • 质量数为双数,但电荷数为单数,如 H2 , N14 , I为整数,1,2…… • I为自旋量子数
原子核的进动
在磁场中,原子核的自旋取向有2I+1个。各个取向由一个自旋量子 数m表示。
磁旋比:1H=26753, 2H=410 7,13C= 6726弧度/秒 高斯
N
2 H0 H0
自旋角速度ω,外磁场H0,进动频率ν
共振条件
原子核在磁场中发生能级分裂,在磁场的垂直方向上加小交变电场, 如频率为v射,当v射等于进动频率ν ,发生共振。低能态原子核吸收 交变电场的能量,跃迁到高能态,称核磁共振。
按磁场源分:永久磁铁、电磁铁、超导磁 按交变频率分:40兆,60兆,90兆,100兆,220兆,250兆,300兆 赫兹…… 频率越高,分辨率越高
2. 核磁共振仪与实验方 法
交变频率与分辨率的关系
Nuclei
(ppm)
A B C
1.89 2.00 2.08
Interaction J (Hz)
NMR发展
近二十多年发展 高强超导磁场的NMR仪器,大大提高灵敏度和分辨率; 脉冲傅立叶变换NMR谱仪,使灵敏度小的原子核能被测定; 计算机技术的应用和多脉冲激发方法采用,产生二维谱,对判断 化合物的空间结构起重大作用。 • 英国R.R.Ernst教授因对二维谱的贡献而获得1991年的Nobel奖。 • 瑞士科学家库尔特· 维特里希因“发明了利用核磁共振技术测定溶 液中生物大分子三维结构的方法”而获得2002年诺贝尔化学奖。
核磁共振NMR一级氢谱解析方法
7根8据fp场p峰m组的4 间峰.2的是1等水p间峰p距m。,处可盼以找多到重相邻峰的(基团对。应一个 氘氢代原试剂子不)可能显10然0%是地氘由代相,它邻的基不完团全耦氘代合(裂也就分是氘代试剂仍然残留氢原子)会产生溶剂峰。 6四产p、p生m确的定。峰待组测对所应含两的个官氢能原团子,因此是一个亚甲基。 所谓约指1认. 就6 是p对pm于推的导峰的化组合对物结应构两的每个个氢基团原都子标注,出化学位移数值,分析化学位移数值是否合理,更重要的是分析每个基团的耦 合磁因裂性此分 核的之是峰间一型才是会个否有亚合耦理合甲。作基用。。其中左面的四重 八峰、看对推得导比出的较结清构进楚行,核 右边的峰组粗看是 由因两于为重样 分品子峰可式,能仅含含看有氧得水原分子不,,清因所此以楚在两,核个磁活它共泼们振氢氢只实谱能际中是存羟上在基是相。应的水峰。 根d×据每d个的峰峰组的组化,学位只移不数值过和其所对中应一的氢个原耦子数合,常可以确定它们是什么官能团。 任对数何于比使 结氢构较谱不小的复峰杂,往的因右未移知而动物裂(,化有分学可不位能移不显数需著值要减分。小子从)式的也左作能往用确称定为它屏的蔽结效构应。; 6右5 p第pm的1-单第峰3(的对跨应两距个等氢原于子第)加2重~水第交换4后的消跨失,因此可知它对应的是活泼氢。 氢由距谱于,峰 杂组质也有的等比含较量于好比右的样定品边量本峰关身系要组。低的很多较,大因此的杂裂质峰分易间于从样品峰组中区分出来。 代距表。原子这核是之间大的的键合耦关合系、常化数学键,之应间的该夹是角二2。面角。 核进磁一共振步氢的谱的二横裂坐标分是,化学是位旁移,边化的学位CH移裂是电分子所对核自旋的屏蔽作用,代表原子核在分子中的位置。 致。
氢谱解析知识点总结
氢谱解析知识点总结一、氢谱解析的原理氢谱解析是利用核磁共振(NMR)技术对物质中氢原子进行分析的一种方法。
其原理基于氢原子核在外加磁场下发生的磁共振现象,通过测量氢原子核的共振频率和强度,可以得到有关样品组成和结构的信息。
在氢谱解析中,采用的主要是质子核磁共振(1H-NMR)技术,即利用氢原子核的磁共振进行分析。
1.1 原子核的磁矩氢原子核由一个质子组成,其核自旋为1/2,因此具有磁矩。
在外加磁场下,氢原子核会产生磁偶极矩,这导致核在磁场中存在能级分裂现象,从而引起共振现象。
1.2 核磁共振现象当氢原子核处于外部磁场中时,其核磁矩会与外部磁场发生相互作用,导致核的能量发生分裂,分裂的能级差与外部磁场的强度成正比。
当外部磁场的强度等于核的共振频率时,会发生共振吸收,此时氢原子核会发生能级跃迁,产生共振信号。
通过测量共振频率,可以得到氢原子核的化学环境和结构信息。
1.3 化学位移在氢谱解析中,样品中的不同氢原子会由于其化学环境不同而呈现出不同的共振频率。
这是因为,氢原子的共振频率与其周围的化学环境有关,如化学键的种类和数目、邻近的官能团等。
这种现象称为化学位移,通过化学位移可以对不同氢原子进行识别和定量分析。
1.4 耦合效应在一些情况下,样品中的氢原子之间会发生相互耦合,使得它们的共振频率发生变化。
这种现象称为耦合效应,通过耦合效应可以得到关于氢原子之间的相互作用和化学键的信息,进一步帮助解析样品的结构和成分。
以上是氢谱解析的基本原理,了解这些知识点有助于加深对氢谱解析技术的理解,为后续的仪器分析和谱图解析打下基础。
二、氢谱解析的仪器分析氢谱解析的仪器主要是核磁共振谱仪,利用核磁共振谱仪可以对样品进行快速准确的分析。
核磁共振谱仪通常由磁体、射频系统、梯度磁场和检测器等部分组成,其工作原理是利用外部静态磁场和射频辐射来引起样品中核的共振现象。
2.1 磁体核磁共振谱仪中的磁体是用来产生外部静态磁场的装置,常见的磁体有永磁体和超导磁体。
核磁共振氢谱 解析图谱的步骤
核磁共振氢谱解析图谱的步骤【2 】核磁共振氢谱核磁共振技巧成长较早,20世纪70年月以前,主如果核磁共振氢谱的研讨和运用.70年月今后,跟着傅里叶变换波谱仪的诞生,13C—NMR的研讨敏捷开展.因为1H—NMR的敏锐度高,并且积聚的研讨材料丰硕,是以在构造解析方面1H—NMR的重要性仍强于13C—NMR.解析图谱的步骤 1.先不雅察图谱是否相符请求;①四甲基硅烷的旌旗灯号是否正常;②杂音大不大;③基线是否平;④积分曲线中没有接收旌旗灯号的地方是否平整.假如有问题,解析时要引起留意,最好从新测试图谱. 2.区分杂质峰.溶剂峰.扭转边峰(spinning side bands).13C卫星峰(13C satellite peaks)(1)杂质峰:杂质含量相对样品比例很小,是以杂质峰的峰面积很小,且杂质峰与样品峰之间没有简略整数比的关系,轻易差别.(2)溶剂峰:氘代试剂不可能达到100%的同位素纯度(大部分试剂的氘代率为99-99.8%),是以谱图中往往呈现响应的溶剂峰,如CDCL3中的溶剂峰的δ值约为7.27 ppm处.(3)扭转边峰:在测试样品时,样品管在1H-NMR仪中快速扭转,当仪器调节未达到优越工作状况时,会消失扭转边带,即以强谱线为中间,呈现出一对对称的弱峰,称为扭转边峰.(4)13C卫星峰:13C具有磁距,可以与1H巧合产生裂分,称之为13C卫星峰,但由13C的自然品貌只为1.1%,只有氢的强峰才能不雅察到,一般不会对氢的谱图造成干扰. 3.依据积分曲线,不雅察各旌旗灯号的相对高度,盘算样品化合物分子式中的氢原子数量.可运用靠得住的甲基旌旗灯号或孤立的次甲基旌旗灯号为标准盘算各旌旗灯号峰的质子数量. 4.先解析图中CH3O.CH3N. .CH3C=O.CH3C=C.CH3-C等孤立的甲基质子旌旗灯号,然后再解析巧合的甲基质子旌旗灯号. 5.解析羧基.醛基.分子内氢键等低磁场的质子旌旗灯号. 6.解析芬芳核上的质子旌旗灯号.7.比较滴加重水前后测定的图谱,不雅察有无旌旗灯号峰消掉的现象,懂得分子构造中所连生动氢官能团.8.依据图谱供给旌旗灯号峰数量.化学位移和巧合常数,解析一级类型图谱.9.解析高等类型图谱峰旌旗灯号,如黄酮类化合物B环仅4,-位代替时,呈现AA,BB,体系峰旌旗灯号,二氢黄酮则呈现ABX体系峰旌旗灯号.10. 假如一维1H-NMR难以解析分子构造,可斟酌测试二维核磁共振谱合营解析构造.11. 组合可能的构造式,依据图谱的解析,组合几种可能的构造式.12. 对推出的构造进行指认,即每个官能团上的氢在图谱中都应有响应的归属旌旗灯号.四. 核磁共振碳谱(13C—NMR)解析图谱的步骤 1.辨别谱图中的非真实旌旗灯号峰(1)溶剂峰:固然碳谱不受溶剂中氢的干扰,但为统筹氢谱的测定及磁场须要,仍常采用氘代试剂作为溶剂,氘代试剂中的碳原子均有响应的峰.(2)杂质峰:杂质含量相对于样品少得多,其峰面积微小,与样品化合物中的碳呈现的峰不成比例.(3)测试前提的影响:测试前提会对所测谱图有较大影响.如脉冲竖直角较大而脉冲距离不够长时,往往导致季碳不出峰;扫描宽度不够大时,扫描宽度以外的谱线会折叠到图谱中来;等等,均造成解析图谱的艰苦. 2.不饱和度的盘算依据分子式盘算的不饱和度,推想图谱烯碳的情形.3.分子对称性的剖析若谱线数量等于分子式中碳原子数量,解释分子构造无对称性;若谱线数量小于分子式中碳原子数量,解释分子构造有必定的对称性.此外,化合物中碳原子数量较多时,有些核的化学情形类似,可能δ值产生重叠现象,应予以留意.4.碳原子δ值的分区碳原子大致可分为三个区(1)高δ值区δ>165ppm,属于羰基和叠烯区:①分子构造中,如消失叠峰,除叠烯中有高δ值旌旗灯号峰外,叠烯两头碳在双键区域还应有旌旗灯号峰,两种峰同时消失才解释叠烯消失;②δ>200 ppm的旌旗灯号,只能属于醛.酮类化合物;③160-180ppm的旌旗灯号峰,则归属于酸.酯.酸酐等类化合物的羰基.(2)中δ值区δ90-160ppm(一般情形δ为100-150ppm)烯.芳环.除叠烯中心碳原子外的其他SP2杂化碳原子.碳氮三键碳原子都在这个区域出峰.(3)低δ值区δ<100ppm,重要脂肪链碳原子区:①不与氧.氮.氟等杂原子相连的饱和的δ值小于55ppm;②炔碳原子δ值在70-100ppm,这是不饱和碳原子的特例. 5.碳原子级数的肯定由低核磁共振或APT(attached proton test).DEPT(distortionless enhancement by polarization transfer)等技巧可肯定碳原子的级数,由此可盘算化合物中与碳原子相连的氢原子数.若此数量小于分子式中的氢原子数,二者之差值为化合物中生动氢的原子数. 6.推导可能的构造式先推导出构造单元,并进一步组合成若干可能的构造式.7.对碳谱的指认将核磁共振碳谱中各旌旗灯号峰在推出的可能构造式长进行指认,找出各碳谱旌旗灯号响应的归属,从而在被推导的可能构造式中找出最合理的构造式,即准确的构造式.。
《核磁共振氢谱解析》PPT课件
在解析糖类的氢谱时,需要注意 区分不同糖环类型的影响,以便 准确推断出糖类分子的结构特征 。
由于糖类分子结构的复杂性,其 氢谱信号可能会出现重叠现象, 需要仔细解析以获得准确的结论 。
05
氢谱解析的挑战与展望
复杂样品与混合物的解析
挑战
复杂样品和混合物中的多种成分可能 导致谱线重叠和干扰,增加了氢谱解 析的难度。
峰面积
表示某一峰的强度或高 度,通常与产生该峰的
质子数成正比。
积分线
对谱线进行积分,得到 积分线,可以用于定量
分析。
校正因子
由于不同化学环境对质 子自旋耦合的影响,需 要引入校正因子来准确
计算质子数。
03
氢谱解析实践
简单分子的氢谱解析
总结词
掌握基础解析方法
01
总结词
熟悉常见峰型
03
总结词
注意杂质的干扰
解决方案
采用先进的谱图解析技术和化学位移 差异法,结合分子结构和物理状态信 息,对重叠的谱线进行分离和鉴别。
高磁场下的氢谱解析
挑战
高磁场条件下,氢谱的分辨率和灵敏度得到提高,但同时也带来了谱线复杂化 和解析难度增加的问题。
解决方案
利用高磁场下的多量子跃迁和异核耦合等效应,结合计算机模拟和量子化学计 算,对高磁场下的氢谱进行解析。
氢谱解析技巧与注意事项
总结词
重视峰的归属与确认
总结词
在复杂氢谱中,应注意分辨和区分重 叠的峰,运用适当的技巧和方法进行 解析。
详细描述
在解析氢谱时,应重视每个峰的归属 与确认,确保解析结果的准确性。
详细描述
注意峰的重叠与分辨
04
氢谱解析案例分析
案例一:醇类的氢谱解析
第一章核磁共振氢谱解析
1. 2. 2 分类讨论耦合常数
谱线裂分产生的裂距,反映两个核之间的作用力强弱,单位 Hz。与两核之间相隔的化学键数目关系很大:
nJ n化学键的个数。 2J 同碳上的氢,无耦合。不同种磁性核时,有耦合。 3J 相邻碳上的氢。如HA-CH2-CH2-HB, HA与HB的耦合。 4J 相隔4个化学键,耦合作用很弱。
也就是说在测定核磁共振氢谱时当使用非手性溶剂时这两个相同基团才会具有相同的化学位移数值当使用手性溶剂时这两个相同基团可能具有不同的化学位移数如果该分子存在分子内运动则对于每一种构象来说都应该存在平分xcx角的对称面这两个相同基团才是对映异位的在用非手性溶剂测定核磁共振谱时才会具有相同的化学位移数值
第一章 核磁共振氢谱的解析
耦合作用
每类氢核不总表现为单峰, 有时多重峰。
原因:相邻两个氢核之间的 自旋耦合(自旋干扰);
n+1 规律的内容是:如果所讨论基团的相邻基团含有n 个 氢原子, 所讨论的基团将被这个相邻的基团裂分为n+1 重峰. 一定要注意:n + 1 规律中的n是产生耦合裂分的磁性核的数 目,而不是所讨论的基团(在氢谱中就是所讨论的含氢的官能 团)的氢原子数目.
氢谱中很重要的一点是, 如果两个氢原子具有相同的化学 位移数值,在氢谱中它们之间的耦合裂分就不会反映出来; 反之,如果它们具有不同的化学位移数值,在氢谱中它们之 间的耦合裂分就会反映出来,而且由于它们仅相距两根化学 键,耦合常数为2J.
总之,无论是连接在同一个碳原子上的两个氢原子,还 是连接在同一个碳原子上的两个相同基团. 它们的化学位移 数值是否相等是不能简单地判定的.
核磁共振氢谱的主要参数有3个:化学位移、峰的裂分和偶合 常数J、峰面积. 核磁共振氢谱的横坐标是化学位移,也就是说化学位移是官能 团出峰位置的表征;核磁共振氢谱的纵坐标是谱峰的强度, 由于氢谱中的谱峰都有一定的宽度,因此以谱峰的面职的积分 数值来量度峰的大小. 从各峰组的积分数值比可以找到各峰组所对应的氢原子数目比. 如果测试的样品是混合物,用这种定量关系则可确定各组分的 定量比.
核磁共振氢谱的解析
2.2核磁共振氢谱的解析1、自旋偶合系统及分类(1)自旋-自旋偶合机理自旋核与自旋核之间的相互作用称自旋-自旋偶合(spin-spin coupling),简称自旋偶合。
下图是1,1,2-三氯乙烷的1HNMR谱。
双峰和三峰的出现是由于相邻的氢核在外加磁场B中产生不同的局部磁场且相互影响造成的。
CHCl2中有两种取向,与B同向和与B反向,粗略认为二者几率相等。
同向取向使CH2Cl的氢感受到外磁场强度稍稍增强,其共振吸收稍向低场(高频)位移,反向取向使CH2Cl的氢感受到的外磁场强度稍稍降低,其共振吸收稍向高场(低频)端位移,故CH使CH2裂分为双峰。
这种自旋-自旋偶合机理,认为是空间磁性传递的,即偶极-偶极相互作用。
对自旋-自旋偶合的另一种解释,认为是接触机理。
即自旋核之间的相互偶合是通过核之间成键电子对传递的。
根据Pauling原理(成键电子类的自旋方向相反)和Hund规则(同一原子对成键电子应自旋平行)及对应的电子自旋取向与核的自旋取向相同时,势能稍有降低,以Ha -C-C-Hb为例分析。
无偶合时Hb有一种跃迁方式,所吸收的能量为,在Ha 的偶合作用下,Hb有两种跃迁方式,对应的能量分别为E1,E2。
在Hb 的偶合作用下,Ha也被裂分为双峰,分别出现在处,峰间距等于Jab,J为偶合常数。
所以自旋-自旋偶合是相互的,偶合的结果产生谱线增多,即自旋裂分。
偶合常数(J)是推导结构的又一重要参数。
在1HNMR谱中,化学位移(δ)提供不同化学环境的氢。
积分高度(h)代表峰面积,其简化为各组数目之比。
裂分峰的数目和J值可判断相互偶合的氢核数目及基团的连接方式。
(2)n+1规律某组环境完全相等的n个核(I=1/2),在B中共有(n+1)种取向,使与其发生偶合的核裂分为(n+1)条峰。
这就是(n+1)规律,概括如下:某组环境相同的氢若与n个环境相同的氢发生偶合,则被裂分为(n +1)条峰。
某组环境相同的氢,若分别与n个和m个环境不同的氢发生偶合,且J值不等,则被裂分为(n+1)(m+1)条峰。
核磁共振氢谱的解析要点
2.2核磁共振氢谱的解析1、自旋偶合系统及分类(1)自旋-自旋偶合机理自旋核与自旋核之间的相互作用称自旋-自旋偶合(spin-spin coupling),简称自旋偶合。
下图是1,1,2-三氯乙烷的1HNMR谱。
双峰和三峰的出现是由于相邻的氢核在外加磁场B中产生不同的局部磁场且相互影响造成的。
CHCl2中有两种取向,与B同向和与B反向,粗略认为二者几率相等。
同向取向使CH2Cl的氢感受到外磁场强度稍稍增强,其共振吸收稍向低场(高频)位移,反向取向使CH2Cl的氢感受到的外磁场强度稍稍降低,其共振吸收稍向高场(低频)端位移,故CH使CH2裂分为双峰。
这种自旋-自旋偶合机理,认为是空间磁性传递的,即偶极-偶极相互作用。
对自旋-自旋偶合的另一种解释,认为是接触机理。
即自旋核之间的相互偶合是通过核之间成键电子对传递的。
根据Pauling原理(成键电子类的自旋方向相反)和Hund规则(同一原子对成键电子应自旋平行)及对应的电子自旋取向与核的自旋取向相同时,势能稍有降低,以Ha -C-C-Hb为例分析。
无偶合时Hb有一种跃迁方式,所吸收的能量为,在Ha 的偶合作用下,Hb有两种跃迁方式,对应的能量分别为E1,E2。
在Hb 的偶合作用下,Ha也被裂分为双峰,分别出现在处,峰间距等于Jab,J为偶合常数。
所以自旋-自旋偶合是相互的,偶合的结果产生谱线增多,即自旋裂分。
偶合常数(J)是推导结构的又一重要参数。
在1HNMR谱中,化学位移(δ)提供不同化学环境的氢。
积分高度(h)代表峰面积,其简化为各组数目之比。
裂分峰的数目和J值可判断相互偶合的氢核数目及基团的连接方式。
(2)n+1规律某组环境完全相等的n个核(I=1/2),在B中共有(n+1)种取向,使与其发生偶合的核裂分为(n+1)条峰。
这就是(n+1)规律,概括如下:某组环境相同的氢若与n个环境相同的氢发生偶合,则被裂分为(n +1)条峰。
某组环境相同的氢,若分别与n个和m个环境不同的氢发生偶合,且J值不等,则被裂分为(n+1)(m+1)条峰。
核磁共振氢谱几种解析方法(精华版)
2.3核磁共振氢谱解析方法1、核磁共振氢谱谱图的解析方法a.检查整个氢谱谱图的外形、信号对称性、分辨率、噪声、被测样品的信号等。
b.应注意所使用溶剂的信号、旋转边带、C卫星峰、杂质峰等。
c.确定TMS的位置,若有偏移应对全部信号进行校正。
d.根据分子式计算不饱和度u。
e.从积分曲线计算质子数。
f.解析单峰。
对照附图I是否有-CH3-O-、CHCOCH3N=、CH3C、RCOCH2Cl、RO-CH2-Cl等基团。
g.确定有无芳香族化合物。
如果在6.5-8.5范围内有信号,则表示有芳香族质子存在。
如出现AA`BB`的谱形说明有芳香邻位或对位二取代。
h.解析多重峰。
按照一级谱的规律,根据各峰之间的相系关系,确定有何种基团。
如果峰的强度太小,可把局部峰进行放大测试,增大各峰的强度。
i.把图谱中所有吸收峰的化学位移值与附图I相对照,确定是何官能团,并预测质子的化学环境。
j.用重水交换确定有无活泼氢。
k.连接各基团,推出结构式,并用此结构式对照该谱图是否合理。
再对照已知化合物的标准谱图。
2、核磁共振氢谱谱图解析举例例1:已知某化合物分子式为C3H7NO2。
测定氢谱谱图如下所示,推定其结构。
解析计算不饱和度u=1,可能存在双键,1.50和1.59ppm有小峰,峰高不大于1个质子,故为杂质峰。
经图谱可见有三种质子,总积分值扣除杂质峰按7个质子分配。
从低场向高场各峰群的积分强度为2:2:3,可能有-CH2-、-CH2-、-CH3-基团。
各裂分峰的裂距(J),低场三重峰为7Hz,高场三重峰为8Hz,所以这两个三峰没有偶合关系,但它们与中间六重峰有相互作用。
这六重峰的质子为2个,所以使两边信号各裂分为三重峰。
则该化合物具有CH3-CH2-CH2-结构单元。
参考所给定的分子式应为CH3-CH2-CH2-NO2,即1-硝基丙烷。
例2:已知某化合物分子式为C7H16O3,其氢谱谱图如下图所示,试求其结构。
解析计算不饱和度u=0,为饱和化合物。
核磁共振氢谱解析
核磁共振氢谱解析
核磁共振氢谱(NMR)是一种分析有机分子结构的技术。
在该技术中,核磁共振仪会对样品中的氢原子进行激发,使其产生共振信号,然后测量该信号的频率和强度。
利用核磁共振氢谱技术可以确定分子中不同类型氢原子的相对数量和结构。
每种氢原子所产生的信号的位置、强度和形状均有所不同,可以通过与已知的标准进行比较,从而确定分子结构中每个氢原子的位置和数目。
在解析核磁共振氢谱时,可以通过以下步骤进行:
1. 确定信号的化学位移:信号的化学位移是指共振信号在谱图中所处位置的数值。
该数值可以通过将信号的频率与参考化合物的信号频率进行比较得出。
2. 确定信号的数量:每种不同类型的氢原子所产生的信号数量是确定的,可以通过比较谱图中各个信号的峰的面积或积分来确定每种氢原子的相对数量。
3. 确定信号的形状:不同类型氢原子产生的信号的形状可以有所不同,可能是单峰、双峰或多峰。
该信号形状可以提供分子结构的信息。
4. 确定化合物的结构:通过确定化学位移、数量和形状,可以确定化合物中氢原子的位置和数目,从而确定化合物的结构。
总之,核磁共振氢谱解析是一种能够确定有机分子结构的技术,对有机化学和药物化学等领域具有重要的应用价值。
[整理版]核磁共振氢、碳普解析的步骤
三. 核磁共振氢谱核磁共振技术发展较早,20世纪70年代以前,主要是核磁共振氢谱的研究和应用。
70年代以后,随着傅里叶变换波谱仪的诞生,13C—NMR的研究迅速开展。
由于1H—NMR的灵敏度高,而且积累的研究资料丰富,因此在结构解析方面1H—NMR的重要性仍强于13C—NMR。
解析图谱的步骤1.先观察图谱是否符合要求;①四甲基硅烷的信号是否正常;②杂音大不大;③基线是否平;④积分曲线中没有吸收信号的地方是否平整。
如果有问题,解析时要引起注意,最好重新测试图谱。
2.区分杂质峰、溶剂峰、旋转边峰(spinning side bands)、13C卫星峰(13C satellite peaks) (1)杂质峰:杂质含量相对样品比例很小,因此杂质峰的峰面积很小,且杂质峰与样品峰之间没有简单整数比的关系,容易区别。
(2)溶剂峰:氘代试剂不可能达到100%的同位素纯度(大部分试剂的氘代率为99-99.8%),因此谱图中往往呈现相应的溶剂峰,如CDCL3中的溶剂峰的δ值约为7.27 ppm处。
(3)旋转边峰:在测试样品时,样品管在1H-NMR仪中快速旋转,当仪器调节未达到良好工作状态时,会出现旋转边带,即以强谱线为中心,呈现出一对对称的弱峰,称为旋转边峰。
(4)13C卫星峰:13C具有磁距,可以与1H偶合产生裂分,称之为13C卫星峰,但由13C 的天然丰度只为1.1%,只有氢的强峰才能观察到,一般不会对氢的谱图造成干扰。
3.根据积分曲线,观察各信号的相对高度,计算样品化合物分子式中的氢原子数目。
可利用可靠的甲基信号或孤立的次甲基信号为标准计算各信号峰的质子数目。
4.先解析图中CH3O、CH3N、、CH3C=O、CH3C=C、CH3-C等孤立的甲基质子信号,然后再解析偶合的甲基质子信号。
5.解析羧基、醛基、分子内氢键等低磁场的质子信号。
6.解析芳香核上的质子信号。
7.比较滴加重水前后测定的图谱,观察有无信号峰消失的现象,了解分子结构中所连活泼氢官能团。
核磁共振氢谱 解析图谱的步骤
核磁共振氢谱解析图谱的步伐之迟辟智美创作核磁共振氢谱核磁共振技术发展较早,20世纪70年代以前,主要是核磁共振氢谱的研究和应用.70年代以后,随着傅里叶变换波谱仪的出生,13C—NMR的研究迅速开展.由于1H—NMR的灵敏度高,而且积累的研究资料丰富,因此在结构解析方面1H—NMR的重要性仍强于13C—NMR.解析图谱的步伐 1.先观察图谱是否符合要求;①四甲基硅烷的信号是否正常;②杂音年夜不年夜;③基线是否平;④积分曲线中没有吸收信号的处所是否平整.如果有问题,解析时要引起注意,最好重新测试图谱. 2.区分杂质峰、溶剂峰、旋转边峰(spinning side bands)、13C卫星峰(13C satellite peaks)(1)杂质峰:杂质含量相对样品比例很小,因此杂质峰的峰面积很小,且杂质峰与样品峰之间没有简单整数比的关系,容易区别.(2)溶剂峰:氘代试剂不成能到达100%的同位素纯度(年夜部份试剂的氘代率为99-99.8%),因此谱图中往往呈现相应的溶剂峰,如CDCL3中的溶剂峰的δ值约为7.27 ppm处.(3)旋转边峰:在测试样品时,样品管在1H-NMR仪中快速旋转,当仪器调节未到达良好工作状态时,会呈现旋转边带,即以强谱线为中心,呈现出一对对称的弱峰,称为旋转边峰.(4)13C卫星峰:13C具有磁距,可以与1H偶合发生裂分,称之为13C卫星峰,但由13C的天然丰度只为1.1%,只有氢的强峰才华观察到,一般不会对氢的谱图造成干扰. 3.根据积分曲线,观察各信号的相对高度,计算样品化合物分子式中的氢原子数目.可利用可靠的甲基信号或孤立的次甲基信号为标准计算各信号峰的质子数目. 4.先解析图中CH3O、CH3N、、CH3C=O、CH3C=C、CH3-C等孤立的甲基质子信号,然后再解析偶合的甲基质子信号. 5.解析羧基、醛基、分子内氢键等低磁场的质子信号. 6.解析芳香核上的质子信号.7.比力滴加重水前后测定的图谱,观察有无信号峰消失的现象,了解分子结构中所连活泼氢官能团.8.根据图谱提供信号峰数目、化学位移和偶合常数,解析一级类型图谱.9.解析高级类型图谱峰信号,如黄酮类化合物B环仅4,-位取代时,呈现AA,BB,系统峰信号,二氢黄酮则呈现ABX系统峰信号.10. 如果一维1H-NMR难以解析分子结构,可考虑测试二维核磁共振谱配合解析结构.11. 组合可能的结构式,根据图谱的解析,组合几种可能的结构式.12. 对推出的结构进行指认,即每个官能团上的氢在图谱中都应有相应的归属信号.四. 核磁共振碳谱(13C—(1)溶剂峰:虽然碳谱不受溶剂中氢的干扰,但为兼顾氢谱的测定及磁场需要,仍常采纳氘代试剂作为溶剂,氘代试剂中的碳原子均有相应的峰.(2)杂质峰:杂质含量相对样品少很多,其峰面积极小,与样品化合物中的碳呈现的峰不成比例.(3)测试条件的影响:测试条件会对所测谱图有较年夜影响.如脉冲倾斜角较年夜而脉冲间隔不够长时,往往招致季碳不出峰;扫描宽度不够年夜时,扫描宽度以外的谱线会折叠到图谱中来;等等,均造成解析图谱的困难.根据分子式计算的不饱和度,推测图谱烯碳的情况.若谱线数目即是分子式中碳原子数目,说明分子结构无对称性;若谱线数目小于分子式中碳原子数目,说明分子结构有一定的对称性.另外,化合物中碳原子数目较多时,有些核的化学环境相似,可能δ值发生重叠现象,应予以注意.δ值的分区碳原子年夜致可分为三个区(1)高δ值区δ>165ppm,属于羰基和叠烯区:①分子结构中,如存在叠峰,除叠烯中有高δ值信号峰外,叠烯两端碳在双键区域还应有信号峰,两种峰同时存在才说明叠烯存在;②δ>200 ppm的信号,只能属于醛、酮类化合物;③160-180ppm的信号峰,则归属于酸、酯、酸酐等类化合物的羰基.(2)中δ值区δ90-160ppm(一般情况δ为100-150ppm)烯、芳环、除叠烯中央碳原子外的其他SP2杂化碳原子、碳氮三键碳原子都在这个区域出峰.(3)低δ值区δ<100ppm,主要脂肪链碳原子区:①不与氧、氮、氟等杂原子相连的饱和的δ值小于55ppm;②炔碳原子δ值在70-100ppm,这是不饱和碳原子的特例.由低核磁共振或APT(attached proton test)、DEPT(distortionless enhancement by polarization transfer)等技术可确定碳原子的级数,由此可计算化合物中与碳原子相连的氢原子数.若此数目小于分子式中的氢原子数,二者之差值为化合物中活泼氢的原子数.先推导出结构单位,并进一步组合成若干可能的结构式.将核磁共振碳谱中各信号峰在推出的可能结构式上进行指认,找出各碳谱信号相应的归属,从而在被推导的可能结构式中找出最合理的结构式,即正确的结构式.。
核磁共振氢谱解析方法
核磁共振氢谱解析方法核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance, NMR)是一种广泛应用于化学、生物化学、医学等领域的分析技术。
其中,核磁共振氢谱分析是最常见也是最重要的核磁共振技术之一、通过测定样品中氢原子的核磁共振现象,可以获得关于物质结构、分子运动、相互作用等方面的信息。
核磁共振氢谱的解析方法包括信号强度的归属和信号位置的解读等方面。
首先,核磁共振氢谱的解析方法通常涉及信号强度的归属。
在核磁共振氢谱中,不同化学环境下的氢原子会表现出不同的化学位移,并以峰的形式出现在谱图中。
根据这些峰的积分强度可以推测化学位移的数量关系。
因为化学位移受到化学键的极性和电子云密度的影响,不同化学环境下的氢原子会有不同的化学位移。
通过和参考标准物质的化学位移进行比较,可以准确确定样品中各个峰的归属。
其次,核磁共振氢谱的解析方法还涉及信号位置的解读。
不同化学环境下的氢原子在核磁共振谱图中会出现在不同的位置。
一般来说,氢原子所在的官能团会对化学位移产生明显的影响。
因此,通过分析氢原子在谱图中的位置,可以初步判断物质中存在的官能团。
此外,还可以通过同位素效应、溶剂效应等对信号位置进行解读。
通过综合这些信息,可以进一步确定分子的结构。
除了以上两个方面,核磁共振氢谱的解析方法还包括对耦合常数和峰形的解析。
在核磁共振谱图中,不同化学位移的氢原子之间会发生磁耦合。
耦合常数可以提供关于化学键的数目和相互作用方式的信息。
通过检测氢原子之间的耦合模式,可以推测出分子中的基团。
此外,峰的形状也可以提供有关官能团之间相互作用的信息。
通过对峰形的解析,可以了解分子的动力学行为和分子内的相互作用等。
总之,核磁共振谱图中的信号强度、位置、耦合常数和峰形等都可以提供关于物质结构和性质的重要信息。
通过对这些信息的解析,可以确定分子的结构和官能团的存在,为进一步研究物质的性质和反应机制提供重要的线索。
核磁共振氢谱解析方法的应用,对于化学、生物化学和医药等领域的研究具有重要的意义。
mest核磁共振氢谱解析
mest核磁共振氢谱解析
核磁共振氢谱(1H-NMR)是利用核磁共振技术测定有机化合物中氢原子核的共振频率,从而确定该物质的一种谱图。
通过核磁共振氢谱,可以获得许多关于有机化合物结构的信息,如化学位移、耦合常数等。
首先,化学位移是一个重要的参数,它反映了氢原子核在磁场中的相对位置。
通过比较标准物质(如四甲基硅烷)的化学位移,我们可以确定目标化合物的氢原子核所处的化学环境。
例如,质子附近的键若带有给电子基团,其化学位移值会向低场移动;若带有吸电子基团,其化学位移值会向高场移动。
其次,耦合常数是核磁共振氢谱中的另一个重要参数。
它反映了不同氢原子核之间的相互作用。
通过分析耦合常数,可以推断出分子中氢原子的连接方式和排列顺序。
例如,甲基上的三个氢原子之间的耦合常数通常为7.2 Hz左右,而醛基上的氢原子与甲基氢原子之间的耦合常数可能会有所不同,这为我们判断分子中的特定结构提供了依据。
除此之外,核磁共振氢谱的峰型和峰面积也能提供重要信息。
峰型可以反映氢原子核的磁不等价性,而峰面积则与相应氢原子核的数目成正比。
通过比较不同峰的面积,我们可以大致计算出目标化合物中各种类型氢原子的数目比。
综上所述,通过核磁共振氢谱解析,我们可以获得关于有机化合物结构的丰富信息,如化学位移、耦合常数、峰型和峰面积等。
这些信息对于有机化学、药物化学和材料科学等领域的研究具有重要意义。
例如,在药物研发中,通过核磁共振氢谱解析可以深入了解药物分子的三维结构,为其优化设计和合理改造提供有力支持。
同时,核磁共振氢谱技术也在食品安全、环境监测等领域得到广泛应用,为保障人类健康和社会可持续发展发挥了重要作用。
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WOIRD格式
2.3核磁共振氢谱解析方法
1、核磁共振氢谱谱图的解析方法
a.检查整个氢谱谱图的外形、信号对称性、分辨率、噪声、被测样品的信
号等。
b.应注意所使用溶剂的信号、旋转边带、C卫星峰、杂质峰等。
c.确定TMS的位置,若有偏移应对全部信号进行校正。
d.根据分子式计算不饱和度u。
e.从积分曲线计算质子数。
f.解析单峰。
对照附图I是否有-CH3-O-、CHCOC3N H=、CH3C、RCOC2H C l、
RO-CH2-Cl等基团。
g.确定有无芳香族化合物。
如果在6.5-8.5范围内有信号,则表示有芳香
族质子存在。
如出现AA`BB`的谱形说明有芳香邻位或对位二取代。
h.解析多重峰。
按照一级谱的规律,根据各峰之间的相系关系,确定有何
种基团。
如果峰的强度太小,可把局部峰进行放大测试,增大各峰的强度。
i.把图谱中所有吸收峰的化学位移值与附图I相对照,确定是何官能团,
并预测质子的化学环境。
j.用重水交换确定有无活泼氢。
k.连接各基团,推出结构式,并用此结构式对照该谱图是否合理。
再对照
已知化合物的标准谱图。
2、核磁共振氢谱谱图解析举例
例1:已知某化合物分子式为C3H7NO2。
测定氢谱谱图如下所示,推定其结
构。
解析计算不饱和度u=1,可能存在双键,1.50和 1.59ppm有小峰,
峰高不大于1个质子,故为杂质峰。
经图谱可见有三种质子,总积分值扣除杂质峰按7个质子分配。
从低场向高场各峰群的积分强度为2:2:3,可能有-CH2-、-CH2-、-CH3-基团。
各裂分峰的裂距(J),低场三重峰为7Hz,高场三重峰为8Hz,所以这两个三峰没有偶合关系,但它们
与中间六重峰有相互作用。
这六重峰的质子为2个,所以使两边信号各裂分为三重峰。
则该化合物具有CH3-CH2-CH2-结构单元。
参考所给定的分子式应为CH3-CH2-CH2-NO2,即1-硝基丙烷。
例2:已知某化合物分子式为C7H16O3,其氢谱谱图如下图所示,试求其结构。
解析计算不饱和度u=0,为饱和化合物。
从谱图看出有三种质子,
其质子比为1:6:9,δ为1-4之间有明显CH3-CH2-的峰形,δ1.2
为CH3-CH2-中甲基峰,9个质子三个等价甲基,被邻接-CH2-分裂为三重峰。
δ3.6处应为-CH2-,有6个质子三个等价亚甲基,可能连接氧原
子,所以在较低场共振,同时被邻接甲基分裂为四重峰。
更低场δ5.2处为单峰,含有1个质子,说明无氢核邻接,是与氧相接的一个次甲基峰。
连接各部分结构应为(CH3-CH2-O)3CH与标准谱对照相吻合。
例3:已知某化合物分子式C8H9Br,其氢谱谱图如下图所示,试求其结构。
WOIRD格式
解析计算不饱和度u=0,为饱和化合物。
从谱图看出有三种质子,
其质子比为1:6:9,δ为1-4之间有明显CH3-CH2-的峰形,δ1.2
为CH3-CH2-中甲基峰,9个质子三个等价甲基,被邻接-CH2-分裂为三重峰。
δ3.6处应为-CH2-,有6个质子三个等价亚甲基,可能连接氧原
子,所以在较低场共振,同时被邻接甲基分裂为四重峰。
更低场δ5.2处为单峰,含有1个质子,说明无氢核邻接,是与氧相接的一个次甲基峰。
连接各部分结构应为(CH3-CH2-O)3CH与标准谱对照相吻合。
例3:已知某化合物分子式C8H9Br,其氢谱谱图如下图所示,试求其结构。