波谱分析课件-核磁共振碳谱

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1、第四章核磁共振碳谱本章要求：1、了解碳谱测定原理及相关实验技术；2、了解不同实验方法测得的碳谱的特点；3、掌握各类质子的化学位移的大致范围；4、能解析简单化合物的碳谱。本章内容4.1核磁共振碳谱的特点4.2核磁共振碳谱的测定方法4.313C的化学位移4.413CNMR的自旋偶合及偶合常数4.5核磁共振碳谱解析及应用4.6自旋-晶格弛豫时间(T1)4.7二维核磁共振谱基本原理在C的同位素中，只有13C有自旋现象，存在核磁共振吸收，其自旋量子数I=1/2。13CNMR的原理与1HNMR一样。由于γc=γH/4，且13C的天然丰度只有1.1%，

2、因此13C核的测定灵敏度很低，大约是H核的1/6000，测定困难。必须采用一些提高灵敏度的方法：提高灵敏度的方法(1)提高仪器灵敏度；(2)提高仪器外加磁场强度和射频场功率；(3)增大样品浓度；(4)采用双共振技术，利用NOE效应增强信号强度；(5)多次扫描累加，这是最常用的方法。13CNMR的优点：δ值范围很宽，一般为0~300ppm，化学环境相差很小的C，在碳谱上都能分开出峰。13CNMR的问题：碳与氢核的偶合作用很强，偶合常数较大，给图谱的测定与解析造成很大的困难。因此，碳谱的测定技术较为复杂，识谱时一定要注意谱图的制作方法及条件。

3、13CNMR的标准物质：和氢谱一样，其标准物质多采用TMS。4.1核磁共振碳谱的特点1.灵敏度低:为1H的1/60002.分辨能力高：δ为0~300ppm；同时不存在13C自身自旋-自旋裂分。3.给出不连氢的碳的吸收峰可直接给出基团的特征峰，分子骨架结构的信息。4.不能用积分高度来计算碳的数目5.驰豫时间T1可作为化合物特构鉴定的波谱参数4.2核磁共振碳谱的测定方法4.2.1脉冲傅立叶变换法4.2.2核磁共振碳谱中几种去偶技术4.2.1脉冲傅立叶变换法脉冲傅立叶变换法（PulseFourierTransform，简称PFT法）是利用短的射

4、频脉冲方式的射频波照射样品，并同时激发所有的13C核。由于激发产生了各种13C核所引起的不同频率成分的吸收，并被接收器所检测。4.2.2核磁共振碳谱中几种去偶技术为什么要去偶？如何去偶？碳谱中，碳与氢核的偶合相当严重。且偶合规则与氢谱相同，使得若不使用特殊技术，碳谱很复杂，很难解析。常用的方法有：1、质子宽带去偶法(ProtonBroadBandDecoupling)2、偏共振去偶法(Off-ResonanceDecouping)3、门控去偶法（GatedDecoupling）4、反转门控去偶法(InvertedGatedDeco

5、upling)5、选择质子去偶6、INEPT谱和DEPT谱1、质子宽带去偶又称质子噪音去偶方法：在扫描时，同时用一强的去偶射频对可使全部质子共振的射频区进行照射，使全部质子饱和，从而消除碳核和氢核间的偶合，得到简化的谱图。的质子宽带去偶谱(3)(4)(5)(6)39.6110.8124.8131.5154.0189.5CHO(CH3)2N123456(2)2、偏共振去偶方法：与质子宽带去偶相似，只是此时使用的干扰射频使各种质子的共振频率偏离，使碳上质子在一定程度上去偶，偶合常数变小(剩余偶合常数)。峰的分裂数目不变，但裂距变小，谱图得到简

6、化，但又保留了碳氢偶合信息。保留JCH的偶合，而JCCH、JCCCH的偶合则不表现出来，即按n+1规律裂分：从谱线可确定与C相连的H数目，判断各碳的类型。CHO(CH3)2N123456的偏共振去偶谱3、门控去偶交替脉冲去偶，保留峰的多重性，增加峰强度，既有偶合信号，又有NOE效应的谱图。4、反转门控去偶既无偶合信号，又无有NOE效应的谱图。的反转门控去偶谱的门控去偶谱CHO(CH3)2N123456CHO(CH3)2N123456C4C5C6C3C2C1C6C5C4C3C2C15、选择质子去偶该方法类似于氢谱的自旋去偶法。且有NOE效应

7、存在。CH31234C4C1C2C3芳烃质子被去偶甲苯的质子选择去偶(低场部分)6、INEPT谱和DEPT谱确定碳分子级数常规的13CNMR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、INEPT法和DEPT法等，其中INEPT法

8、和DEPT法已被广泛应用。1)INEPT法由于核磁共振本身信号灵敏度很低，尤其是低天然丰度的核（如13C、15N等）更为突出。INEPT法是在具有两种核自旋的系统中，以CH为例，通过脉冲技术，