近代仪器分析教学课件-第五章 核磁共振波谱法.pptVIP

第五章 核磁共振波谱法 核磁共振波谱法 第一节 核磁共振基本原理 第二节 核磁共振波谱主要参数 第三节 核磁共振波谱仪 第四节 核磁共振波谱法应用 第五节 13C核磁共振波谱 化学 生物 医学 物理 材料 地质 信息科学 第二节 核磁共振波谱主要参数 第三节 核磁共振波谱仪 二、化学位移 chemical shift 化学位移规律：烷烃 化学位移规律：烯烃 化学位移规律：炔烃 化学位移表1 chemical shift table 化学位移表2 chemical shift table 三、偶合与弛豫 四、13C NMR谱图 13C NMR谱图2 13C NMR谱图3 13C NMR谱图4 二维核磁共振波谱的分类 J分解谱 (J resolved spectroscopy)：δ-J谱 化学位移相关谱 (chemical shift correlation spectroscopy )：δ-δ谱，为2D-NMR的核心 同核偶合：1H-1H COSY 异核偶合：1H-13C COSY、HSQC、HMQC、HMBC NOE：ROESY、NOESY 化学交换 多量子谱 (multiple quantum spectroscopy) 二维核磁共振：七十年代提出并发展 一维谱的信号是一个频率的函数，共振峰分布在一个频率轴(或磁场)上，记为S(?)。 二维谱信号是二个独立频率（或磁场）变量的函数，记为S(?1, ?2)，共振信号分布在两个频率轴组成的平面上。也就是说2D NMR将化学位移、偶合常数等NMR参数在二维平面上展开，于是在一般一维谱中重迭在一个坐标轴上的信号，被分散到由二个独立的频率轴构成的平面上，使得图谱解析和寻找核之间的相互作用更为容易。 不同的2D NMR方法得到的图谱不同，二个坐标轴所代表的参数也不同。 一般有二维 J 分解谱和二维相关谱两类 二维 J 分解谱是将不同的NMR信号分解在两个不同的轴上，使重叠在一起的一维谱的化学位移? 和偶合常数 J 分解在平面两个坐标上，便于解析。分为同核或异核 J 分解谱 二维相关谱是检测核的自旋偶合及偶极相互作用等核自旋间的相互作用的，也分为同核位移相关和异核位移相关谱 根据不同核的磁化之间转移的不同，二维相关谱可分为化学位移相关谱、多量子跃迁谱及化学交换/NOE二维谱等种类 二维核磁共振谱 二维核磁共振波谱的表现形式 堆积图 等高线图：常用 1H-1H COSY是同一偶合体系中质子之间的偶合相关谱 谱中的相关峰表示与该峰相交的两个峰之间有自旋-自旋偶合(J-Coupling)存在，可以确定质子化学位移以及质子之间的偶合关系和连接顺序。 通常在化学结构上，两个峰之间有自旋－自旋偶合表示产生该两个峰的原子之间相隔的化学键数在三键以下。当它们之间有双键或三键存在时， 四键或五键之间的原子 也会有 J 偶合 存在： 对角峰(diagonal peak)：处在坐标F1=F2（F1和F2皆为化学位移）的对角线上。对角峰在F1或F2上的投影得到常规的偶合谱或去偶谱 交叉峰(cross peak)：不在对角线上，即坐标F1≠F2。交叉峰显示了具有相同偶合常数的不同核之间的偶合。交叉峰有两组，分别出现在对角线两侧，并以对角线对称 两组对角峰和交叉峰组成一个正方形，可由此来推测这两组核A(?A, ?A)和X(?X, ?X)有偶合关系 相关峰的强弱（高低）与偶合常数J 值的大小有关，J 值越大相关峰越强 有没有相关峰，只取决于有没有J 偶合，并不在乎相隔的化学键多少。 当偶合常数（J 值）很小时，一维谱上可能表现不出峰的偶合裂分，但二维谱上仍可能表现出相关峰 1H-13C HSQC实验是异核二维谱，没有对角线峰。每个相关峰表示相交的氢、碳峰所对应的氢、碳原子是直接相连的。 HSQC实验可以使氢谱和碳谱中的谱峰指认信息相互利用、相互印证。 当CH2上两个氢的化学位不等时，HSQC谱上，一个碳峰就会与两个氢峰有相关峰。 20 30 40 50 60 q d q s t 例3.化合物C12H26，根据13C NMR谱图推断其结构。 化合物C7H8O2的质子去偶谱图 化合物C9H10O2的质子去偶谱图 3—己烯—1—醇的质子去偶谱图 常用氘代溶剂的13C-NMR信号的化学位移 习题 分子式：C10H10O 思考题与习题 5-1 下列哪个核没有自旋角动量？ 7Li3，4He2， 16C6 ，12O6 ，2D1，14N7 5-2 氢核（1H）磁矩为2.79，磷核（31P）磁矩为1.13，试问在相同磁场条件下，发生核跃迁时何者需要的能量较低。 5-3 何谓化学位移？它们有什么重要性，在1H—NMR中影响化学位移的因素有哪些？ 5-4 使用60MHz的仪器，TMS和