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1、第九章核磁共振波谱分析第九章核磁共振波谱分析第1页，共22页，编辑于2022年，星期二No More Rest第2页，共22页，编辑于2022年，星期二应用范围化学、物理、生物、药学、医学、农业、环化学、物理、生物、药学、医学、农业、环境、矿业境、矿业脑科学、量子计算机、纳米材料、脑科学、量子计算机、纳米材料、C C6060、软物质、软物质、超导材料超导材料分子结构研究、物质的分子组成及相互分子结构研究、物质的分子组成及相互作用、分子水平上的其它研究作用、分子水平上的其它研究第3页，共22页，编辑于2022年，星期二核磁共振的信息核磁共振的信息化合物的分子结构化合物的分子结构图谱解析、谱峰指认
2、化学位移化学位移偶合裂分偶合裂分谱峰强度谱峰强度弛豫时间弛豫时间NOE作用作用1H、13C一维谱同核二维谱异核二维三维谱原子与原子的连接原子与原子的连接原子之间的空间取向原子之间的空间取向化学结构的动态平衡化学结构的动态平衡应用范围应用范围第4页，共22页，编辑于2022年，星期二NMR谱图谱图5223化合物化合物 C10H12O28 7 6 5 4 3 2 1 0第5页，共22页，编辑于2022年，星期二第6页，共22页，编辑于2022年，星期二一、谱图中化合物的结构信息一、谱图中化合物的结构信息（1）峰的组数：标志分子中磁不等性质子的种类，）峰的组数：标志分子中磁不等性质子的种类，多少种多
3、少种 H；（2）峰的强度）峰的强度(面积面积)：每类质子的数目：每类质子的数目(相对相对)，多少个多少个 H；（3）峰的位移）峰的位移()：每类质子所处的化学环境，每类质子所处的化学环境，化合物中位置化合物中位置；（4）峰的裂分数：）峰的裂分数：相邻碳原子上相邻碳原子上 H 质子数质子数；（5）偶合常数）偶合常数(J)：确确定化合物构型定化合物构型。第7页，共22页，编辑于2022年，星期二二、简化谱图的方法二、简化谱图的方法1.1.采用高场强仪器采用高场强仪器HCHBHA60MHzABC系统系统100MHzABX系统系统220MHzAMX系统系统第8页，共22页，编辑于2022年，星期二第9
4、页，共22页，编辑于2022年，星期二2.去偶法（双照射）去偶法（双照射）第二射频场第二射频场2Xn（共振）共振）AmXn系统系统消除了消除了Xn对的对的Am偶合偶合照射照射 Ha照射照射 Hb第10页，共22页，编辑于2022年，星期二3.位移试剂位移试剂(shift reagents)稀土元素的离子与孤对电子配位后，相邻元素上质子的化学位移发生稀土元素的离子与孤对电子配位后，相邻元素上质子的化学位移发生显著移动。显著移动。常用：Eu（DPM）3 三三（2,2,6,6四甲基）庚二酮四甲基）庚二酮3,5铕铕OHOH第11页，共22页，编辑于2022年，星期二i.由分子式求不饱和度由分子式求不饱
5、和度ii.由积分曲线求由积分曲线求1H核的相对数目核的相对数目iii.解析各基团解析各基团 首首 先解析：先解析：再解析：再解析：(低场信号低场信号)最后解析：最后解析：芳烃质子和其它质子芳烃质子和其它质子 活泼氢活泼氢D2O交换，解析消失的信号交换，解析消失的信号 由化学位移，偶合常数和峰数目用一级谱解析由化学位移，偶合常数和峰数目用一级谱解析 参考参考 IR，UV，MS和其它数据推断结构和其它数据推断结构 得出结论，验证结构得出结论，验证结构三三.谱图解析步骤谱图解析步骤第12页，共22页，编辑于2022年，星期二谱图解析与结构谱图解析与结构(1)确定确定5223化合物化合物 C10H12
6、O28 7 6 5 4 3 2 1 0第13页，共22页，编辑于2022年，星期二正确结构：正确结构：=1+10+1/2(-12)=5（2）2.1单峰三个氢，单峰三个氢，CH3单峰，结构中有氧单峰，结构中有氧原子，可能有：原子，可能有：（3）7.3芳环上氢，芳环上氢，单峰烷基单取代单峰烷基单取代3.0 4.302.1（1）3.0 和和 4.30三重峰，各两个三重峰，各两个H，应应CH2CH2相互偶合相互偶合 8 7 6 5 4 3 2 1 0第14页，共22页，编辑于2022年，星期二谱图解析与谱图解析与结构结构(2)确定确定9 5.30 3.38 1.37C7H16O3，推断其结构推断其结构
7、61第15页，共22页，编辑于2022年，星期二结构结构(2)确定过程确定过程C7H16O3，=1+7+1/2(-16)=0a.3.38和和 1.37 四重峰和三重峰四重峰和三重峰 CH2CH3相互偶合峰相互偶合峰 b.3.38含有含有OCH2 结构结构结构中有三个氧原子，可能具有结构中有三个氧原子，可能具有(OCH2)3c.5.3CH上氢吸收峰，低场与电负性基团相连上氢吸收峰，低场与电负性基团相连正确结构：正确结构：第16页，共22页，编辑于2022年，星期二谱图解析与谱图解析与结构结构(3)化合物化合物 C10H12O2，推断结构推断结构7.3 5.211.22.35H2H2H3H第17页
8、，共22页，编辑于2022年，星期二结构结构(3)确定过程确定过程 化合物化合物 C10H12O2，=1+10+1/2(-12)=5a.2.32和和 1.2CH2CH3相互偶合峰相互偶合峰b.7.3芳环上氢，单峰烷基单取代芳环上氢，单峰烷基单取代c.5.21CH2上氢，低场与电负性基团相连上氢，低场与电负性基团相连哪个正确?正确：B为什么?第18页，共22页，编辑于2022年，星期二谱图解析与谱图解析与结构结构(4)化合物化合物 C8H8O2，推断其结构推断其结构987654310第19页，共22页，编辑于2022年，星期二结构结构(4)确定过程确定过程化合物化合物 C8H8O2，=1+8+1
9、/2(-8)=5=7-8芳环上氢，四个峰对位取代芳环上氢，四个峰对位取代=9.87醛基上醛基上氢，氢，低低=3.87 CH3上上氢，低场移动，与电负性强的元素相连：氢，低场移动，与电负性强的元素相连：OCH3正确结构：正确结构：第20页，共22页，编辑于2022年，星期二四、联合谱图解析四、联合谱图解析 （1）C6H12O 1700cm-1,C=0,醛,酮3000 cm-1,-C-H 饱和烃两种质子 1：3或3：9-CH3 ：-C(CH3)9无裂分，无相邻质子第21页，共22页，编辑于2022年，星期二谱图解析谱图解析（2）C8H14O4 1730cm-1,C=0,醛醛,酮，排除羧酸，醇，酮，排除羧酸，醇，酚酚3000 cm-1,-C-H 饱和烃，无芳环饱和烃，无芳环 1三种质子三种质子 4：4：裂分，有相邻质子；裂分，有相邻质子；=1.3(6H)两个两个 CH3 裂分为裂分为3,相邻相邻C有有2H;CH3-CH2-4.=2.5(4H),单峰单峰,CO-CH2CH2-CO-5.=4.1(4H)低场低场(吸电子吸电子),两个两个-O-CH2-第22页，共22页，编辑于2022年，星期二