有机波谱解析课件核磁共振碳谱
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消除了弱的C-H偶合，只保留直接与13C连接的1H核的 偶合(一般：1JC-H = 150~200 Hz)．
特征
C
s
H
CH
C
H
d
t
H CH H
q
可编辑版
5
一些化合物的偏共振去偶13C NMR
CDCl3
140
120
100
80
60
40
20
0
13C NMR of off-resonance decoupling
可编辑版
21
例1：某化合物分子组成为C4H6O2，其13C NMR如下： (a) 偏共振去偶；(b) 宽带去偶． 试推测该化合物的结构．
(a)
O C
O CH2 CH O C CH3
180 160 140
120 100
80
60
40
20
(b)
180 160 140
120 100
80
60
40
20
可编辑版
可编辑版
14
首先通过1H NMR确定H3和H4(易识别)，然后分别选择照射H3和H4， 13C NMR中相应的C3和C4变为单峰．
C3
H3 照射 43
5
2
O CHO
-CHO
180 160 140 120 100
C4
H4 4
照射 3
-CHO
5
2
O CHO
180可编辑1版60 140 120 100
15
Solvent
CDCl3 CD2Cl2 C6D6 CD3OD CD3CN Aceton-d6 DMSO-d6 DMF-d7 Pyridine-d5 CD3COOD
13C NMR Chemical Shift
77.2 (3)
53.1 (5)
128.1 (3)
49.0 (7)
118.2 (1) , 1.3 (7)
核磁共振碳谱
1. 13C谱的基础知识
• 能产生共振的同位素核为13C • 丰度低(1.107%)，测定时样品用量大，时间长 • 化学位移范围：0~200 ppm
可编辑版
1
2. 化学位移与结构
13C NMR的d范围：0~200 ppm
C O 150~220 ppm
CC
100~150 ppm
酮 188~228 ppm 醛 185~208 ppm 羧酸 165~182 ppm 酯与酰胺 155~180 ppm
(4) DEPT测定
DEPT: Distortionless Enhancement by Polarization Transfer 目的：通过13C NMR和DEPT联合测定，归属不同类型的13C核．
两种常用的测定方法和结果
(i) 135 DEPT: 一级碳(1C)和三级碳(3C)的信号 朝上， 二级碳(2C)信号向下， 四级碳(4C)信 号消失
方法：选择某一1H进行去偶(照射) 前提：通常在准确知道化合物的1H谱图(氢核的化学
位移) 情况下使用．
可编辑版
13
例：确定化合物A中C3和C4的归属 一般的测定方法很难对C3和C4进行归属
43
5
2
O CHO
A
-CHO
180 160 140 120 100
13C NMR of off-resonance decoupling for compound A
可编辑版
10
一些化合物的宽带去偶13C NMR
140
120
100
80
60
40
20
0
140
120
100
80
60
可编辑版
40
20
0 11
13C NMR
O H
O
CDCl3
13C NMR of wide band decoupling
可编辑版
12
(3) 选择去偶(selective decoupling)
同时发射多个频率的射频，消除全部1H核对13C核的 偶合，同时产生NOE，两者均增大了13C信号强度．
m-C
o-C
C-OH
p-C
OH
158.5 115.9
115.9
130.2
130.2
121.4
160
140
120
100
80
60
40
20
0
可编P辑PM版
9
宽带去偶13C谱的优缺点
优点：减少谱线的重叠,谱图清晰、明了 缺点：失去许多分子结构信息
206.5 (1) , 29.9 (7)
39.7 (7)
167.7 (3), 35.2 (7), 30.1 (7)
150.3 (3) , 135.9 (3) , 123.9 (3)
可编辑版179.0 (1) , 20.0 (7)
4
4. 几种常见13C NMR的谱
(1) 偏共振去偶(off-resonance decoupling)
22
例2：某化合物分子组成为C8H5NO2，其宽带去偶13C NMR如下所 示．另外，信号1，2，5，6的偏共振去偶为单峰， 3，4为双峰．
试推测该化合物的结构．
34
1
2
56
O HO C
CN
DMSO-d6
180
160
140
120
100
80
60
40
20
0
PPM
可编辑版
23
例3：某化合物分子组成为C9H10NO，其13C NMR如下： (a) 偏共振去偶；(b) 宽带去偶．
CC CN
CO
80~100 ppm 120~140 ppm
50~80 ppm 烷烃类饱和碳原子 0~70 ppm
可编辑版
2ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
诱导效应对化学位移的影响
OC CC
O
150 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50
d (ppm)
可编辑版
3
3. 重氢溶剂的化学位移和峰型
重氢的自旋量子数：I = 1 重氢偶合给出的分裂信号(13C)：2In + 1 = 2n + 1 (n 重氢数)
试推测该化合物的结构．
CH3CH2
CHO
(a)
CDCl3
200 180 160 140 120 100 80 60
40 20
(b)
CDCl3
200 180 160 140 120可编辑1版00 80
60
40
20
24
分析
CH3 CH2 CHO
(ii) 90 DEPT: 只显示三级碳(3C)的共振信号
可编辑版
16
135 DEPT的谱图特征
芳香区 3C
脂肪区
3C
1C
2C
可编辑版
17
O
CDCl3
可编辑版
18
结构同定
1H NMR
可编辑版
IR
19
X
impurity
*
可编辑版
20
结构同定
Br
(i) MS: 206 (M+); 127(M+-Br) (ii) 1H NMR
可编辑版
6
OH
CDCl3
160
140
120
100
80
60
40
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0
13C NMR of off-resonance decoupling
可编辑版
7
偏共振去偶13C谱的优缺点
优点：可以获得较多的信息 例如：在不同碳核周围H的配置情况
缺点：谱线重叠过多，给解析增加困难
可编辑版
8
(2) 宽带去偶(wide band decoupling )
特征
C
s
H
CH
C
H
d
t
H CH H
q
可编辑版
5
一些化合物的偏共振去偶13C NMR
CDCl3
140
120
100
80
60
40
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0
13C NMR of off-resonance decoupling
可编辑版
21
例1：某化合物分子组成为C4H6O2，其13C NMR如下： (a) 偏共振去偶；(b) 宽带去偶． 试推测该化合物的结构．
(a)
O C
O CH2 CH O C CH3
180 160 140
120 100
80
60
40
20
(b)
180 160 140
120 100
80
60
40
20
可编辑版
可编辑版
14
首先通过1H NMR确定H3和H4(易识别)，然后分别选择照射H3和H4， 13C NMR中相应的C3和C4变为单峰．
C3
H3 照射 43
5
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O CHO
-CHO
180 160 140 120 100
C4
H4 4
照射 3
-CHO
5
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O CHO
180可编辑1版60 140 120 100
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Solvent
CDCl3 CD2Cl2 C6D6 CD3OD CD3CN Aceton-d6 DMSO-d6 DMF-d7 Pyridine-d5 CD3COOD
13C NMR Chemical Shift
77.2 (3)
53.1 (5)
128.1 (3)
49.0 (7)
118.2 (1) , 1.3 (7)
核磁共振碳谱
1. 13C谱的基础知识
• 能产生共振的同位素核为13C • 丰度低(1.107%)，测定时样品用量大，时间长 • 化学位移范围：0~200 ppm
可编辑版
1
2. 化学位移与结构
13C NMR的d范围：0~200 ppm
C O 150~220 ppm
CC
100~150 ppm
酮 188~228 ppm 醛 185~208 ppm 羧酸 165~182 ppm 酯与酰胺 155~180 ppm
(4) DEPT测定
DEPT: Distortionless Enhancement by Polarization Transfer 目的：通过13C NMR和DEPT联合测定，归属不同类型的13C核．
两种常用的测定方法和结果
(i) 135 DEPT: 一级碳(1C)和三级碳(3C)的信号 朝上， 二级碳(2C)信号向下， 四级碳(4C)信 号消失
方法：选择某一1H进行去偶(照射) 前提：通常在准确知道化合物的1H谱图(氢核的化学
位移) 情况下使用．
可编辑版
13
例：确定化合物A中C3和C4的归属 一般的测定方法很难对C3和C4进行归属
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2
O CHO
A
-CHO
180 160 140 120 100
13C NMR of off-resonance decoupling for compound A
可编辑版
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一些化合物的宽带去偶13C NMR
140
120
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0 11
13C NMR
O H
O
CDCl3
13C NMR of wide band decoupling
可编辑版
12
(3) 选择去偶(selective decoupling)
同时发射多个频率的射频，消除全部1H核对13C核的 偶合，同时产生NOE，两者均增大了13C信号强度．
m-C
o-C
C-OH
p-C
OH
158.5 115.9
115.9
130.2
130.2
121.4
160
140
120
100
80
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可编P辑PM版
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宽带去偶13C谱的优缺点
优点：减少谱线的重叠,谱图清晰、明了 缺点：失去许多分子结构信息
206.5 (1) , 29.9 (7)
39.7 (7)
167.7 (3), 35.2 (7), 30.1 (7)
150.3 (3) , 135.9 (3) , 123.9 (3)
可编辑版179.0 (1) , 20.0 (7)
4
4. 几种常见13C NMR的谱
(1) 偏共振去偶(off-resonance decoupling)
22
例2：某化合物分子组成为C8H5NO2，其宽带去偶13C NMR如下所 示．另外，信号1，2，5，6的偏共振去偶为单峰， 3，4为双峰．
试推测该化合物的结构．
34
1
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56
O HO C
CN
DMSO-d6
180
160
140
120
100
80
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0
PPM
可编辑版
23
例3：某化合物分子组成为C9H10NO，其13C NMR如下： (a) 偏共振去偶；(b) 宽带去偶．
CC CN
CO
80~100 ppm 120~140 ppm
50~80 ppm 烷烃类饱和碳原子 0~70 ppm
可编辑版
2ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
诱导效应对化学位移的影响
OC CC
O
150 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50
d (ppm)
可编辑版
3
3. 重氢溶剂的化学位移和峰型
重氢的自旋量子数：I = 1 重氢偶合给出的分裂信号(13C)：2In + 1 = 2n + 1 (n 重氢数)
试推测该化合物的结构．
CH3CH2
CHO
(a)
CDCl3
200 180 160 140 120 100 80 60
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(b)
CDCl3
200 180 160 140 120可编辑1版00 80
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24
分析
CH3 CH2 CHO
(ii) 90 DEPT: 只显示三级碳(3C)的共振信号
可编辑版
16
135 DEPT的谱图特征
芳香区 3C
脂肪区
3C
1C
2C
可编辑版
17
O
CDCl3
可编辑版
18
结构同定
1H NMR
可编辑版
IR
19
X
impurity
*
可编辑版
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结构同定
Br
(i) MS: 206 (M+); 127(M+-Br) (ii) 1H NMR
可编辑版
6
OH
CDCl3
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13C NMR of off-resonance decoupling
可编辑版
7
偏共振去偶13C谱的优缺点
优点：可以获得较多的信息 例如：在不同碳核周围H的配置情况
缺点：谱线重叠过多，给解析增加困难
可编辑版
8
(2) 宽带去偶(wide band decoupling )