核磁共振碳谱

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) 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) 179.0 (1) , 20.0 (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
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
80
60
40
20
(b)
180 160 140
120 100
80
60
40
20
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
缺点：谱线重叠过多，给解析增加困难
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(2) 宽带去偶(wide band 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
(3) 选择去偶(selective decoupling)
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．
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
*
结构同定
Br
(i) MS: 206 (M+); 127(M+-Br) (ii) 1H NMR
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
CC CN
CO
80~100 ppm 120~140 ppm
50~80 ppm 烷烃类饱和碳原子 0~70 ppm
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)
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)
13C NMR of off-resonance decoupling for compound A
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
120
100
80
60
40
20
0
PPM
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
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
40
20
0
13C NMR
O H
O
CDCl3
13C NMR of wide band decoupling
100
80
60
40
20
0
PPM
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． 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
200 180 160 140 120 100 80
4. 几种常见13C NMR的谱
(1) 偏共振去偶(off-resonance decoupling)
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
一些化合物的偏共振去偶13C NMR
CDCl3
140
C4
H4 4
照射 3
5
2
O CHO
-CHO 180 160 140 120 100
(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
(ii) 90 DEPT: 只显示三级碳(3C)的共振信号
135 DEPT的谱图特征
芳香区 3C
脂肪区
3C
1C
2C
O
CDCl3
结构同定
1H NMR IR
X
impurity
120
100
80
60
40
20
0
13C NMR of off-resonance decoupling
OH
CDCl3
160
140
120
100
80
60
40
20
0
13C NMR of off-resonance decoupling
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
60
40 20
分析
CH3 CH2 CHO
CHO
CH2CHO
CH2CH3
CH3
例4. 某化合物的分子组成为C4H7O2Br．在CDCl3溶剂中它的1H NMR 和13C NMR(宽带去偶)如图所示．推测其结构．
1H NMR
Br
O
O
13C NMR
例5. 某化合物的分子组成为C6H12O．在CDCl3溶剂中它的1H NMR 和13C NMR如图所示．推测其结构．