核磁共振碳谱介绍.ppt

3.1 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。 13C NMR的原理与1H NMR一样。 由于γc= γH /4，且13C的天然丰度只有1.1%，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： (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。 13C NMR的优点： δ值范围很宽，一般为0~250，化学环境相差很小的C，在碳谱上都能分开出峰。 13C NMR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。 13C NMR的标准物质： 和氢谱一样，其标准物质多采用TMS。 3.2 13C NMR测定方法 一、碳谱中的偶合问题 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。 二、13C NMR测定方法 1、质子宽带去偶 又称质子噪音去偶 制作方法：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。 2、质子选择去偶 该方法类似于氢谱的自旋去偶法。且有NOE效应存在。 3、偏共振去偶 制作方法：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，谱图得到简化，但又保留了碳氢偶合信息。 随着干扰射频频率与氢核共振频率的接近，偏共振去偶谱即变成宽带质子去偶谱： 第三节 C原子的化学位移 碳谱中各类碳的化学位移相差较大，其值主要受杂化状态和化学环境的影响，且和其连接的质子的化学位移有很好的一致性。 一、饱和碳 (1) δc在 -2.1~43ppm 之间； (2) 每有一个α-H 或β-H 被甲基取代，碳的化学位移增加大约 9，称α或β效应； (3) 每一个γ-H 被取代，碳化学位移减小约 2.5； (4) 电负性较大的基团，通常使碳的化学位移加大。 二、烯烃 烯烃sp2杂化的碳的化学位移为100~165，随取代基的不同而不同。 三、炔烃 炔烃sp杂化碳的化学位移在67~92之间。 四、芳烃 (1) 芳烃芳环sp2杂化的碳的化学位移为123~142(苯：128.5)； （2） 取代芳烃sp2杂化碳的化学位移为110~170；取代基的影响类似于氢谱。 五、羰基碳 羰基碳的化学位移在170~210间，受取代基影响较大。 DEPT谱 (distortionless enhancement by polarization transfer，无畸变增强极化转移技术) , 大大提高对13C核的观测灵敏度; 可利用异核间的偶合对13C信号进行调制的方法，来确定碳原子的类型。 DEPT谱图： 不同类型的13C信号均呈单峰(CH3、CH2、CH及季碳)。通过改变照射1H核第三脉冲宽度(θ)的不同， 若θ=135°(C谱)，可使CH及CH3为向上的共振吸收峰，CH2为向下的共振吸收峰，季碳信号消失。 若θ=90°(B谱)，CH为向上的信号，其它信号消失。 若θ=45°(A谱)，则CH3、CH2及CH皆为向上的共振峰，只有季碳信号消失。 以取代偏共振去偶谱中同一朝向的多重谱线。 DEPT谱图A、B、C谱： DEPT谱图R、Q及P谱： 还可以通过A、B及C谱的加减处理，而得DEPT的R、Q及P谱，分别只呈现CH3、CH2及CH的信号，而且都呈现向上的单一谱线。 由于DEPT谱的定量性很强，因此不仅可鉴别碳原子的类型，而且可判断碳原子的数目，对于光谱解析十分有利。DEPT已成为13C—NMR测定中的常规内容。 DEPT谱图R、Q及P谱： 核磁共振氢谱在综合光谱解析中的作用 核磁共振氢谱(1H—NMR) 在综合光谱解析中主要提供化合物中所含 ⒈质子的类型：说明化合物具有哪些种类的含氢官能团。 ⒉氢分布：说明各种类型氢的数目。 ⒊核间关系:氢核间的偶合关系与氢核所处的化学环境 指核间关系可提供化合物的二级结构信息，如连结方式、位置、距离；结构异构与立体异构(几何异构、光学异构、构象)等)。 三方面的结构信息。 核磁共振碳谱在综合光谱解析中的作用 核磁共振碳谱(13C—NMR)碳谱与氢谱类似，也可提供化合物中 1.碳核的类型、 2.碳分布 、 3.