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1、核磁共振谱图解析本讲稿第一页，共三十八页常用的核磁共振（常用的核磁共振（NMR）实验）实验 1H 13C 13CDEPT135o (CH CH3 ,CH2 )13CDEPT90o (CH)1H 1H COSY (化学键上相邻氢原子的识别化学键上相邻氢原子的识别)1H 1H TOCSY (结构片断的识别结构片断的识别)1H 1H NOESY (空间上相近的氢原子的识别空间上相近的氢原子的识别)1H 13C(HSQC,HMQC)(碳氢一键相关碳氢一键相关）1H 13C HMBC (碳氢远程相关碳氢远程相关碳氢原子二、三键偶合碳氢原子二、三键偶合）本讲稿第二页，共三十八页 氢谱是最常见的谱图。核磁共
2、振氢谱能提供重要的结构信息：化学位移 耦合常数及峰的裂分情况 峰面积峰面积与氢的数目成正比，所以能定量的反应氢核的信息 1H本讲稿第三页，共三十八页 7.28 ppm 5.28 ppm 1.8 ppm 2.73.4 ppm;2.13.3 ppm 化学位移化学位移本讲稿第四页，共三十八页芳环与芳杂环的化学位移芳环与芳杂环的化学位移偶合常数偶合常数(J)结构类型 Jab数值(Hz)结构类型 Jab数值(Hz)J(2-3)=5-6J(3-4)=7-9J(2-4)=1-2J(3-5)=1-2 J(2-3)=1.7-2.0J(3-4)=3.1-3.8J(2-4)=0.4-1.0J(2-5)=1-2 J(
3、1-2)=2-3J(1-2)=7-10J(1-3)=0-3本讲稿第五页，共三十八页J(4-5)=3-4J(2-5)=1-2J(2-4)=0J(2-3)=4.7-5.5J(3-4)=3.3-4.1J(2-4)=1.0-1.5J(2-5)=2.8-3.5J(2-3)=2-3J(3-4)=3-4J(2-4)=1-2J(2-5)=1.5-2.5 J(4-5)=4-6J(2-5)=1-2J(2-4)=0-1J(4-6)=?本讲稿第六页，共三十八页如何计算耦合常数如何计算耦合常数本讲稿第七页，共三十八页本讲稿第八页，共三十八页如何利用耦合常数来区分异构体orAB本讲稿第九页，共三十八页CHH0901803
4、JHH3J=A+Bcos+Ccos2orABA：H1和和H2与与Ha（Hb）构成的两面角相同，则）构成的两面角相同，则3J1a(b)与与3J2a(b)相同相同B：H1和和H2与与Ha（Hb）构成的两面角不同，则）构成的两面角不同，则3J1a(b)与与3J2a(b)不同不同本讲稿第十页，共三十八页 活泼氢活泼氢 与与O、S、N相连的氢是活泼氢相连的氢是活泼氢.切记想看活泼氢一定切记想看活泼氢一定选择选择氘代氯仿氘代氯仿或或DMSO做溶剂做溶剂.在在DMSO中活泼氢的出峰位中活泼氢的出峰位置要比置要比CDCl3中偏低场些中偏低场些.活泼氢由于受氢键、浓度、温度等因活泼氢由于受氢键、浓度、温度等因素
5、的影响，化学位移值会在一个范围内变化素的影响，化学位移值会在一个范围内变化.有时分子内氢键的有时分子内氢键的作用会使峰型变得尖锐作用会使峰型变得尖锐.后面附注一些常见活泼氢的核磁谱图。后面附注一些常见活泼氢的核磁谱图。本讲稿第十一页，共三十八页A BROH;RNH2;R2NH 0.54.0 ArOH;ArSH;ArNH2 3-6(CDCl3);5-11(DMSO)RSO3H;RCOOH;10-14(DMSO);7-10(CDCl3)RCOH(醛氢）8-10(峰型尖锐)RCONH2;ArCONH2;5-8(并且两个氢会分开)RCONHR;ArCONHAr;ArCONHR7-13RNH2.HCl9
6、-12(R是脂肪链基团是脂肪链基团)本讲稿第十二页，共三十八页本讲稿第十三页，共三十八页本讲稿第十四页，共三十八页本讲稿第十五页，共三十八页本讲稿第十六页，共三十八页本讲稿第十七页，共三十八页本讲稿第十八页，共三十八页本讲稿第十九页，共三十八页本讲稿第二十页，共三十八页重水交换重水交换 重水交换是在核磁管里加入1-2滴重水,摇匀,再做谱图会发现活泼氢消失.1)ROH;RNH2;R2NH;ArOH;ArSH;ArNH2;RSO3H;RCOOH;RNH2.HCl的活泼氢是比较容易交换;2)RCOH;RCONH2;ArCONH2;RCONHR;ArCONHAr;ArCONHR的活泼氢有时比较难交换,
7、特别是醛氢特别是醛氢,这时候在加完重水后可以用电吹风加热一下,稍等片刻再进行检测.会发现活泼氢明显减少或消失.但谱图会发现水峰信号增强.在CDCl3中此时HDO峰会在4.8 ppm的位置.下图是两个例子本讲稿第二十一页，共三十八页在核磁管里加入在核磁管里加入1-21-2滴重水即可将活泼氢交换掉滴重水即可将活泼氢交换掉HDO活泼氢本讲稿第二十二页，共三十八页CH3(CH2)15CH2CH2SH本讲稿第二十三页，共三十八页氟对氢的偶合 氟对氢的偶合在核磁中是经常碰见的，并且利用此规律可以解决和验证很多芳香环上取代基的取代位置问题。参考下面的列表和谱图:本讲稿第二十四页，共三十八页1H和和19F的耦
8、合常数的耦合常数J邻2.5衍生物衍生物6-104-80-3本讲稿第二十五页，共三十八页本讲稿第二十六页，共三十八页本讲稿第二十七页，共三十八页本讲稿第二十八页，共三十八页本讲稿第二十九页，共三十八页关于手性化合物和前手性化合物中CH2上两个氢的化学位移 与某碳原子相连的四个基团不等同时，该碳原子则是手性碳原子，若有一对相同基团时，该碳原子则是前手性碳原子。与手性碳上相连的碳上的两个氢或者相隔2键或3键等以上碳上的两个氢都是不等价的，且两个氢的偶合常数在815Hz范围（同碳耦合），有的甚至更高。本讲稿第三十页，共三十八页下面是四氢糖醇的结构图,可以看出手性碳对2,3,4,5位氢的空间上的影响.本
9、讲稿第三十一页，共三十八页在前手性化合物当中如：两个乙基是化学等价的，而2与3两个亚甲基中CH2的两个氢是不等价的，由此化学位移不同，两个氢同碳偶合,又受邻位CH3的偶合若无谱线重叠，此CH2可以观察到十六条谱线。请看下面的谱图：本讲稿第三十二页，共三十八页本讲稿第三十三页，共三十八页用用NOESY方法对异构体的鉴别方法对异构体的鉴别 在有机合成反应中会经常出现异构体,在异构体构型的鉴别中，NOE是一种非常有效的手段。NOE谱对有机化合物结构、构型、构象的鉴定能够提供重要信息.NOE谱可以采用一维方式或二维方式,我们通常都采用二维谱图的方式，因为二维谱方便快捷，可观察的信息全。NOE主要用来确
10、定两种质子在分子立体空间结构中是否距离相近。要求两种质子的空间距离小于5A.从以上可以看出NOE和空间因素很有关系,和相隔的化学键数无关，所以在分析NOE谱图时候,一定要能画出结构的立体构型以便解析。下面是用NOE方法来鉴别异构体的简单例子。本讲稿第三十四页，共三十八页abc本讲稿第三十五页，共三十八页1H-1H NOESY本讲稿第三十六页，共三十八页解析：两个通过氢谱难以辨别此化合物是哪个 结构，但用过NOESY可以看到叔丁基只和a一个氢 有NOE相关信号，所以可以确定结构为 如果结构是 那么叔丁基应该与a,b两个氢有NOE相关信号。本讲稿第三十七页，共三十八页NOESY通过羰基对苯环通过羰基对苯环的拉电子作用可的拉电子作用可以区分以区分1，1和和2 2，22的化学位移；的化学位移；但通过但通过3 3位置氢位置氢与与1 1，11氢有氢有noenoe，而与，而与2 2，22氢氢没有没有noe，通过，通过这一点也可以这一点也可以区分区分1 1，11和和2 2，22的化学位的化学位移移本讲稿第三十八页，共三十八页