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氢谱谱图解析步骤

氢谱谱图解析步骤
氢谱谱图解析步骤

谱图的解析

NMR谱法一般经历如下的步骤进行谱图的解析:

★与IR法相同,首先尽可能了解清楚样品的一些自然情况,以便对样品有一些大概的认识;

通过元素分析获得化合物的化学式,计算不饱和度Ω;

★根据化学位移值确认可能的基团,一般先辨认孤立的,未偶合裂分的基团,即单峰,即不同基团的1H之间距离大于三个单键的基团及一些活泼氢基团,如甲基醚、甲基酮()、甲基叔胺()、甲基取代的苯等中的甲基质子及苯环上

的质子,活泼氢为―O―H,,-SH等;然后再确认偶合的基团。从有关图或表中的δ可以确认可能存在的基团,这时应注意考虑影响δ的各种因素如电负性原子或基团的诱导效应、共轭效应、磁的各向异性效应及形成氢键的影响等;

★根据偶合裂分峰的重数、偶合常数,判断基团的连接关系。先解析一级光谱,然后复杂光谱。

进行复杂光谱解析时,应先进行简化;

★根据积分高度确定出各基团中质子数比,印证偶合裂分多重峰所判断的基团连接关系;

★通过以上几个程序,一般可以初步推断出可能的一种或几种结构式。然后,反过来,从可能的结构式按照一般规律预测可能产生的NMR谱,与实际谱图对照,看其是否符合,从而可以推断出某种最可能的结构式。

例某化合物的化学式为,IR谱表明有一很强的吸收峰,NMR谱如下,试确定其结构。

解:

有三组峰,相对面积为2:1:3,若分别为2、1、3个,则总数为6,为分子式12个的一半,因此分子可能有对称性;

IR显示~1750cm

-1有一强峰,应有存在,且分子中有4个O,则可能有2个;

处有一组三重峰,可能为-CH

,且受裂分,而处有一组四重峰,与

3

是典型的组分;而δ较大,可能为的组分;处有一单峰,相对面积为1,则是一个与碳基相连的孤立(不偶合)的,可能为

所以可能有

的结合。而此结合的、O的数目为分子式的一半,而C原子数一半多半个原子。因此可以推测出整个分子的中间C原子为对称的结构,可能为

验证:以炔可能结构,推测其NMR谱,与实验谱图比较,结果相符合。是否可能为

(请思考)

(二)定量分析

NMR图谱中积分曲线的高度与引起该共振峰的氢核数成正比,这不仅是结构分析的重要参数,而且是定量分析的依据。

用NMR 技术进行定量分析的最大优点是,不需要有被测物质的纯物质作标准,也不必绘制校准曲线或引入校准因子,而只要与适当的标准参照物(不必是被测物质的纯物质)相对照就可得到被测物质的量,对标准物的基本要求是其NMR 谱的共振峰不会与试样峰重叠。

常用的标准物为有机硅化合物,其质子峰大多在高场,便于比较,为六用基环三硅氧烷和六甲基环三硅胺等。

标准参物和试样的分析物的各参数如下表示。物质质量

分子量分析基因中质子数分析峰面积

标准参物R

试样分析物S

由标准参比物分析峰求得每mol质子的相对峰面积为

同样试样分析物每mol质子的相对峰面积为

因为所以

则分析物的量为

分析方法上可以有两种方法-——内标准和外标准

内标法

把标准参比物与试样混合在一起,以合适的属剂配制适宜浓度的属液,绘制NMR谱,按上式进行计算。这种方法准确度高,操作方便,较常应用,尤其是一些较简单试样的分析更常用。

外标法

当分分析较复杂的试样时,难以找到合适的内标,可用外标准参比物和试样在同样条件下分别绘制NMR谱。计算方法一样。而外标准物可以用分析物的纯物质,此时计算试简

化为

基于常规(一维)核磁共振谱推导有机化合物结构

对于结构较简单的有机化合物,利用其氢谱、碳谱、再结合其分子式(甚至仅知低分辨的分子量)便可推导出结构。

对于结构相当简单的有机化合物,仅利用氢谱和其分子式,便可能推出其结构。

分析氢谱有如下的步骤。

(1) 区分出杂质峰、溶剂峰、旋转边带。

杂质含量较低,其峰面积较样品峰小很多,样品和杂质峰面积之间也无简单的整数比关系。据此可将杂质峰区别出来。

氘代试剂不可能100%氘代,其微量氢会有相应的峰,如CDC l3中的微量CHCl3在约7.27ppm处出峰。边带峰的区别请阅6.2.1。

(2) 计算不饱和度。

不饱和度即环加双键数。当不饱和度大于等于4时,应考虑到该化合物可能存在一个苯环(或吡啶环)。

(3) 确定谱图中各峰组所对应的氢原子数目,对氢原子进行分配。

根据积分曲线,找出各峰组之间氢原子数的简单整数比,再根据分子式中氢的数目,对各峰组的氢原子数进行分配。

(4) 对每个峰的δ、J都进行分析。

根据每个峰组氢原子数目及δ值,可对该基团进行推断,并估计其相邻基团。

对每个峰组的峰形应仔细地分析。分析时最关键之处为寻找峰组中的等间距。每一种间距相应于一个耦合关系。一般情况下,某一峰组内的间距会在另一峰组中反映出来。

通过此途径可找出邻碳氢原子的数目。

当从裂分间距计算J值时,应注意谱图是多少兆周的仪器作出的,有了仪器的工作频率才能从化学位移之差Δδ(ppm)算出Δν(Hz)。当谱图显示烷基链3J耦合裂分时,其间距(相应6-7Hz)也可以作为计算其它裂分间

距所对应的赫兹数的基准。

(5) 根据对各峰组化学位移和耦合常数的分析,推出若干结构单元,最后组合为几种可能的结构式。每一可能的结构式不能和谱图有大的矛盾。

(6) 对推出的结构进行指认。

每个官能团均应在谱图上找到相应的峰组,峰组的

δ值及耦合裂分(峰形和J值大小)都应该和结构式相符。如存在较大矛盾,则说明所设结构式是不合理的,应予以去除。通过指认校核所有可能的结构式,进而找出最合理的结构式。必须强调:指认是推结构的一个必不可少的环节。

如果未知物的结构稍复杂,在推导其结构时就需应用碳谱。在一般情况下,解析碳谱和解析氢谱应结合进行。从碳谱本身来说,有一套解析步骤和方法。

(注:可编辑下载,若有不当之处,请指正,谢谢!)

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