核磁共振碳谱ppt课件.ppt

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1、第四章核磁共振碳谱本章学习要求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.掌握各类化合物碳的化学位移的大致范围；4.能解析简单化合物的碳谱。所以在早期的核磁共振研究中，一般只研究核磁共振氢谱（1HNMR），直到上个世纪70年代脉冲傅立叶变换核磁共振谱仪问世，核磁共振碳谱（13CNMR）的工作才迅速发展起来，这期间随着计算机的不断更新发展，核磁共振碳谱的测试技术和方法也在不断的改进和增加，如偏共振去耦，可获得13C—1H之间的耦合信息，DEPT技术可识别碳原子级数等，

2、因此从碳谱中可以获得极为丰富的信息。有机化合物中的碳原子构成了有机物的骨架。因此观察和研究碳原子的信号对研究有机物有着非常重要的意义。自旋量子数I=0的核是没有核磁共振信号的。由于自然界丰富的12CI=0，没有核磁共振信号，而I=1/2的13C核，虽然有核磁共振信号，但其天然丰度仅为1.1%，故信号很弱，给检测带来了困难。第一节基本原理13CNMR的原理与1HNMR一样。一、基本原理是13C核的旋磁比。13C核的实受磁场B满足，就发生核磁共振。N一共振核的数目；一旋磁化；I一自旋量子数；T一绝对

3、温度核磁共振的信号强度共振信号与旋磁比的立方成正比，而CH/4，13C的天然丰度也只有1.1%。所以13C的测定灵敏度是很低的，大约是1H的1/6000，故在13CNMR的测定中常常要进行长时间的累加才能得到一张信噪比较好的图谱。核磁共振的信号强度二、提高信号强度的方法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。但是射频场过大容易发生饱和。这两条都受到限制。3.增大样品浓度，增大样品体积，以增大样品中核的数目。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

4、最常用的有效方法。在多次累加时，信号S正比于扫描次数，而噪音N正比于，所以S/N（信噪比，即信号强度）正比于。若扫描累加100次，S/N增大10倍。三、核磁共振碳谱特点1.化学位移范围宽；13CNMR常有范围为0~220ppm（正碳离子可达330ppm，而CI4约为-292ppm），约是氢谱的20倍，其分辨能力远高于1HNMR。结构上的细微变化可望在碳谱上得到反映。1HNMR常用的δ值范围为0~10ppm；2.13CNMR给出不与氢相连的碳的共振吸收峰；季碳、C＝O、C≡C、C≡N、C＝C等基团中的

5、碳不与氢直接相连，在1HNMR谱中不能直接观测，只能靠分子式及其对相邻基团值的影响来判断。而在13CNMR谱中，均能给出各自的特征吸收峰。3.碳与氢核的偶合作用很强；13C天然丰度只有1.1%，与它直接相连的碳原子也是13C的几率很小，故在碳谱中一般不考虑天然丰度化合物中的13C-13C耦合，但碳原子常与氢原子连接，它们可以互相耦合，这种13C-1H一键耦合常数的数值很大，一般在125-250Hz。由于13C天然丰度低，这种耦合并不影响1H谱，但在碳谱中是主要的。因此，碳谱的测定技术较为复杂，识谱

6、时一定要注意谱图的制作方法及条件。4．13CNMR灵敏度低，偶合复杂，不能用积分高度来计算碳的数目；最常见的碳谱是宽带全去偶谱，每一种化学等价的碳原子只有一条谱线。在去偶的同时，有核NOE效应，信号更为增强。不同核的NOE也不同，因此峰高不能定量地反映碳原子数量。12345612345613CNMRspectrumwiththeprotonscoupled13CNMRspectrumwiththeprotonsdecoupledbythebroadbanddecoupler123456123456

7、四、13C核的信号裂分13C-NMR谱中碳原子的谱峰也会发生分裂，I=1/2的1H、19F、31P形成的CXn系统是满足一级谱的，也符合n+1规律。对于其他核，符合（2nI+1）规律。在只考虑1JCH偶合时，各个碳在偶合谱中的峰数和相对强度如下表。表5-1CHn体系的峰数及强度比1：3：3：1q4-CH31：2：1t3>CH21：1d2s1季碳多重峰相对强度峰数代号峰数体系对于其他任意原子构成的CXn系统，计算裂分峰的通式为(2nIx+1)。当X为1H，19F，时，I=1/2，故(2nIx+1)=n

8、+l。当X为重氢时，因为ID=l，所以2nIx+1=2n+l。在碳谱中最重要的参数是峰的个数及其化学位移。峰强度比仍符合二项式展开项系数之比。在CD3-CO-CD3中，甲基碳原子为23+1=7重峰。即在CDCl3中，碳为三重峰。第二节13CNMR测定方法一、碳谱中的偶合问题核磁双共振及二维核磁共振就是最重要的方法。双共振又分为同核双共振(如1H-1H)和异核双共振(如13C-1H)。在13C-NMR谱中，因碳与其相连的质子偶合常数很大，1JCH在100~200Hz，