核磁共振波谱-碳谱(研).ppt

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1、化工与环境学院核磁共振碳谱(13C-NMR)4.3.1核磁共振碳谱的特点4.3.2核磁共振碳谱的测定技术4.3.3核磁共振碳谱的化学位移4.3.4核磁共振碳谱的自旋偶合4.3.5核磁共振碳谱的解析2目录核磁共振氢谱是通过确定有机物分子中氢原子的位置，而间接推出结构的。事实上，所用有机物分子都是以碳为骨架构建的，如果能直接确定有机物分子中碳原子的位置，无疑是最好的办法。核磁共振氢谱和碳谱技术有许多共性，原理基本相同，只是针对测定的原子核对象改变而有一些相应的改变。344.3.1核磁共振碳谱的特点□灵敏度低—13C天然丰度低(1.1

2、%)，磁旋比γ小(约为质子的1/4)□分辨能力高—13C-NMR谱的化学位移值范围为0∼220，约是氢谱的20倍□偶合常数大—13C-13C的偶合常数很小，13C-1H的偶合常数很大□积分高度（面积）不能代表碳数目□能给出季碳信号，而且特征性强，易识别□弛豫时间长—T1与分子大小、碳原子类型有关，在有机化学研究中应用广泛□共振方法多—可获得不同的信息，帮助结构解析5脉冲傅里叶变换核磁共振技术脉冲傅里叶变换核磁共振(PFT-NMR)技术的出现，才使碳谱的测定成为可能。PFT是利用短脉冲的射频波照射样品，同时激发所有13C核。在射频

3、脉冲之后，从接收器接收到的信号称为自由感应衰减(freeinductiondecay,FID)信号,经过傅里叶变换的数学处理得到碳谱。64.3.2核磁共振碳谱的测定技术2、核磁共振碳谱的去偶技术碳谱中偶合有JC-H,JC-C,由于13C的自然丰度为1.1％,13C-13C偶合可以忽略。另一方面由于1H的自然丰度为99。98％如果不对氢进行去偶，13C总是会被氢分裂。78（1）质子宽带去偶(protonbroadbanddecoumpling)谱为13C-NMR的常规谱，是一种双共振技术。在测定13C核的同时，用一覆盖所有质子共振

4、频率的射频照射质子，使质子达到饱和，消除因1H偶合造成13C谱峰的裂分，使磁等价的13C核出现一个信号。谱图很简单，但失去了有关碳原子级数的信息。（2）偏共振去偶(off-resonancedecoumpling)谱采用一个频率范围小、比质子宽带去偶功率弱的射频场，其频率偏离质子的共振频率0.5∼1000Hz。使1H与13C核在一定程度上去偶，2JC-H和3JC-H偶合完全消除，1JC-H也比原先的偶合谱变小，使甲基为四重峰，亚甲基为三重峰，次甲基为二重峰。既简化了图谱，也弥补了质子宽带去偶的不足。910有机波谱解析

5、核磁共振波谱

6、

7、基本原理邻苯二甲酸乙酯的13C宽带和偏共振去偶谱（3）门控去偶(gateddecoumpling)11在每次射频场(B1)脉冲发射前，先施加去偶场(B2)脉冲，此时自旋体系被去偶，同时产生NOE效应；接着关闭B2脉冲，开启B1射频脉冲，进行FID接收。接收到的信号含有偶合信息，同时达到信号增强的目的（NOE）1213（4）反转门控去偶(invertedgatedecoumpling)反转门控去偶又称抑制NOE的门控去偶。发射B1脉冲后，立即开启去偶场B2脉冲，同时接收FID信号，并且延长发射脉冲的间隔时间T，满足T≫T1，即脉

8、冲的间隔时间要大于弛豫时间最慢的碳原子T1时间，使所有不同类型的碳核充分弛豫，达到Boltzmann平衡分布。可以得到碳原子数与其相应的信号强度接近成比例的图谱。1415（5）选择质子去偶(protonselectivedecoumpling)先测试13C-NMR偶合谱，然后选择某一特定质子的共振频率为去偶场，以低功率的射频照射，与这个质子直接相连的碳发生全去偶，变为单峰，而且信号强度因NOE效应以及峰的合并大大增强。其它碳则发生偏共振去偶。在识别13C-NMR谱线遇到困难时，而1H-NMR谱线归属明确的情况下，可以采用选择质子

9、去偶技术，从而确定各个碳吸收峰的归属。16选择巴豆酸的甲基质子频率(υ2)照射的13C-NMR谱，可以看出甲基碳变为单峰且强度增大。如果依次照射2位和3位质子，2位碳和3位碳的二重峰会依次变为单峰，从而确定信号的归属1718（6）DEPT(DistortionlessEnhancementbypolarizationTransfer)—无畸变极化转移增强技术。13C的信号强度可以表达为仅仅与θ有关的函数，只要给出适当的θ角度，就可以获得CH,CH2,CH3单独的去偶谱。因此称之为无畸变极化转移。19CH:(H/C)sinθC

10、H2:(H/C)sin2θCH3:(3H/4C)(sinθ+sin3θ)不同原子级数13C信号的增强与θ角度的关系20因此，改变照射1H的第三脉冲宽度(θ)，使作π/4、π/2、3/4π变化，并测定13C谱，可获得如下结果：A谱：θ=45°时，除季碳外均