常见的13CNMR 核磁共振碳谱化学位移总览表==.ppt

13CNMR 核磁共振碳谱化学位移总览表 有机波谱分析 13C核磁共振谱的信号是1957年由P. C. Lauterbur首先观察到的。碳是组成有机物分子骨架的元素，人们清楚认识到13C NMR对于化学研究的重要性。由于13C的信号很弱，加之1H核的偶合干扰，使13C NMR信号变得很复杂，难以测得有实用价值的谱图。20世纪70年代后期，质子去偶和傅里叶变换技术的发展和应用，才使13C NMR的测定变成简单易得。20多年来，核磁共振技术取得巨大发展，目前，13C NMR已广泛应用于有机化合物的分子结构测定、反应机理研究、异构体判别、生物大分子研究等方面，成为化学、生物化学、药物化学及其他相关领域的科学研究和生产部门不可缺少的分析测试手段，对有关学科的发展起了极大的促进作用。 4.1　核磁共振碳谱的特点 4.2　核磁共振碳谱的测定方法 1．灵敏度低 13C核的天然丰度很低，只有1.108%，而1H的天然丰度为99.98％。13C核的旋磁比γC也很小，只有γH核翔的1/4。信号灵敏度与核的旋磁比γC的立方成正比，因此，相同数目的1H核和13C核，在同样的外磁场中，相同的温度下测定时，其信噪比为11.59 × 10-4，即13C NMR的灵敏度大约只有1H NMR的1/6000。所以，在连续波谱仪上是很难得到13C NMR谱的，这也是13C NMR在很长时间内未能得到广泛应用的主要原因。 2．分辫能力高 1H NMR的化学位移通常在0-15ppm，而13C NMR的常用范围为0-300ppm，约为1H谱的20倍。同时13C自身的自旋-自旋裂分实际上不存在，虽然，13C-1H之间有偶合，但可以用质子去偶技术进行控制。因此13C谱的分辨能力比1H谱高得多，结构不对称的化合物、每种化学环境不同的碳原子通常可以得到特征的谱线。 3．能给出不连氢碳的吸收峰 4．不能用积分高度来计算碳的数目 在1H NMR中不能直接观察到C=O、C=C、C≡C、C=N、季碳等不连氢基团的吸收信号，只能通过相应基团的化学位移值、分子式不饱和度等来判断这些基团是否存在。而13C NMR谱可直接给出这些基团的特征吸收峰。由于碳原子是构成有机化合物的基本元素，因此从13C NMR谱可以得到有关分子骨架结构的信息。 13C NMR的常规谱是质子全去偶谱。对于大多数碳，尤其是质子化碳，它们的信号强度都会由于去偶的同时产生的NOE效应而大大增强，如甲酸的去偶谱与偶合谱相比，信号强度净增近2倍。季碳因不与质子相连，它不能得到完全的NOE效应，故碳谱中季碳的信号强度都比较弱。由于碳核所处的环境和弛豫机制不同，NOE效应对不同碳原子的信号强度影响差异很大，因此不等价碳原子的数目不能通过常规共振谱的谱线强度来确定。 5．弛豫时间τ1可作为化合物结构鉴定的波谱参数 在化合物中，处于不同环境的13C核，它们的弛豫时间τ1数值相差较大，可达2－3个数量级，通过τ1可以指认结构归属，窥测体系运动状况等。 4.2.1　脉冲傅里叶变换法 原理同1H NMR。 4.2.2　核磁共振碳谱中几种去偶技术 在有机化合物的13C NMR中，13C-13C之间的偶合由于13C的天然丰度很低，可以不予考虑。但13C-1H核之间的偶合常数很大，如1JCH高达120-320Hz,13C的谱线会被与之偶合的氢按n+1规律裂分成多重峰，这种峰的裂分对信号的归属是有用的，但当谱图复杂时，加上2JCCH、3JCCCH也有一定的表现，使各种谱峰交叉重叠，谱图难以解析。为了提高灵敏度和简化谱图，人们研究了多种质子去偶测定方法，以最大限度地获取，13C NMR信息。 1．质子宽带去偶法 2．偏共振去偶法 3．门控去偶法 4．反转门控去偶法 5．选择质子去偶 谱图去偶作用对比 13C NMR spectrum with the protons coupled 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 13C NMR spectrum with the protons decoupled by the broadband decoupler 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 谱图去偶作用对比 6.INEPT谱和DEPT谱 常规的13C NMR谱是指宽带质子去偶谱。在去偶的条件下，失去了全部C－H偶合的信息，质子偶合引起的多重谱线合并，每种碳原子只给出一条谱线。虽然用偏共振去偶技术可以分辨CH3、CH2、CH及季C的归属，但由于偏共振去偶谱中偶合常数分布不均匀，多重谱线变形和重叠，在复杂分子的研究中仍然受到限制。随着现代脉冲技术的发展，产生了一些新的能确定碳原子级数的新方法，如J调制法、APT法、