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1、第三章核磁共振(NMR)四.氢谱解析的辅助方法(一).样品与溶剂1.溶剂2.高磁场NMR仪△ν/J>6△ν/J随B0增强而加大,可以使高级偶合变成一级偶合图谱,有益于图谱解析.氘代溶剂的干扰峰(溶剂峰)CDCl37.26(s)CD3CN1.9(s)CD3OD3.31(s),4.78(s)CD3SOCD32.5(s)D2O4.8(s)C6D67.16(s)1、样品要求样品要比较纯,对固体样品,由于驰豫影响,都必须配成溶液来进行(杂质,灰末将导致局部磁场不均匀,谱带加宽或消失(严重时)(1)、样品溶液要有足够的高度(3.5-4.0cm)(2)、样
2、品中是否含有Fe3+、Cu2+等顺磁离子2、溶剂选择理想的溶剂应具备下列条件:(1)不含质子.(2)沸点低.(3)化学隋性,与样品不发生化学反应.(4)对样品溶解度好.(5)价格便宜。较好的溶剂是CCl4,CS2,但对有些样品不好。为避免溶剂干扰,现多采用氘代试剂,如:CDCl3,CD3C0CD3,C6D6,D2O等。符合上述条件,但价格昂贵。溶解范围最广的试剂是二甲基亚砜(DMSO),但样品回收难。一般氘代试剂,总含有少量的未氘代的成份(99.5),因在图是常有溶剂峰。注意辨认,一般书上都列有常见化学试剂的化学位移。此外,在NMR谱中,除混合
3、物外,还常有一些难以解释的杂质峰,可由峰面积大小来决定,它们与其它峰不成比例,杂质大体上有三个来源:1、样品不纯,2、结晶溶剂,3、氘代试剂杂质(氘代度一般只有99.5%),因此,总有残留溶剂峰。核磁共振波谱仪器的主要组成1、强磁场(电磁场、永久磁场和超导磁场)2、射频振荡器3、探头4、射频接受器5、记录处理系统(二)简化图谱的一些方法目的:简化复杂谱线,确定各谱线的归属及化学位移。确定核之间的偶合关系及其偶合常数,也能区分相互重叠的谱线。增强信号强度,有利于检测信号弱的共振峰。1、双共振技术双共振是一种实验技术,在同一个静磁场(B0)中,用二
4、束电磁波同时照射样品,使分子中两种原子核同时发生共振的现象,称为双共振。一般根据所加干扰磁场B2的强度,引起被测谱线的不同变化,双共振可分为自旋去偶和NOE法。2.自旋去偶当干扰射频场的强度增加到使被干扰的谱线充分饱和时,那么与这条谱线相偶合而裂分的多重峰的多重性就会合并成单峰,这就是自旋去偶实验。用去偶法,可使图谱简化,较方便地找到相互间的偶合关系。3.位移试剂P105Eu(DPM)3DPM3Eu(FOD)34.核的欧沃豪斯效应(Nuclearoverlausereffect,NOE)(1)现象:在分子中,有靠近的两个质子时,(不一定有偶合)
5、,如果用双共振法照射其中的一个,使其饱和,(所用的ν2远小于去偶强度),而使另一质子信号加强,这一现象叫做NOE。例:P105NOE与核间距的关系一般质子间的距离在约3A以内才能观察到NOE,在一些刚性分子中,NOE的倒数与质子-质子核间距的六次幂成呈线性关系。A:常数rAB:A、B两核间距也就是说,质子间距越小,信号增强越大。五、1H-NMR图谱解析图谱解析无非有以下几个程序:(1)检查图谱如先检查TMS信号是否正常?底线是否平坦?如有问题,最好重测。(2)根据积分曲线算出各峰的相对面积。(3)比较滴加D2O前后的谱,解释消失的信号。(4)看
6、峰的位置(化学位移)先解释孤立甲基信号,如CH3O-,CH3N<,CH3-,CH3-C=O,CH3C=C<,CH3C<等,再解释偶合作用信号。(5)解释低磁场区(10<<16)出现的COOH,-CHO及具有分子内氢键缔合的信号。(6)解释低级偶合系统。(7)解释芳香氢核信号。(8)解释高级偶合系统。如有必要可在不同溶剂中重测,用双照射,位移试剂简化谱图。(9)参考红外,紫外,质谱,元素分析及其它化学方法,推定结构。(10)运用有关数据全面复核或参考标准图谱进行比较,得出正确结论。(11)对推出的结构进行指认每个官能团均应在谱图上找到相应的峰组
7、,峰组的δ值及偶合裂分(峰形和J值大小)都应该和结构式相符。如存在较大矛盾,则说明所设结构式是不合理的,应予以去除。通过指认校核所有可能的结构式,进而找出最合理的结构式。必须强调:指认是推结构的一个必不可少的环节。六1H-NMR谱解析实例1.2.3.4-硝基苯乙醚正丁苯例化合物分子式C10H12O,1HNMR谱见图,推导其结构。2H4H解:UN=5,可能含有苯基,C=O或C=C双键;由低场至高场,积分简比4:2:3:3,其数字之和与分子式中氢原子数目一致。6.5-7.5的多重峰对称性强,知化合物苯对位二取代结构。其中2H的7ppm,表明苯
8、环与推电子基(-OR)相连。3.75ppm(s,3H)为CH3O的特征峰,1.83ppm(d,3H),J=5.5Hz为CH3-CH=;5.5-6.