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核磁共振谱图解析

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核磁共振谱—天然药物化学

核磁共振谱—天然药物化学

B.谱图中的二维坐标都是1H的化学位移.
C.处于对角线上的信号与一维氢谱提供的化
学位移是一致的.
D.处于对角线外的信号称为交叉峰.
E.从交叉峰出发,分别画水平线和垂直线,它们
与对角线产生两个交点, 两个交点所对应的两
个质子之间存在偶合作用.
2 5 1 1 2 3 3 2 4 3
3 2
1
ppm
1
● ●
B、各向异性效应
a.苯环的各向异性效应
b.乙烯的各向异性效应
c.乙炔的各向异性效应
（4）不同类型质子化学位移的大致范围
-CHO 芳环-H -C=C-H -C≡C-H -CH2-CH2活泼氢 9~10ppm 6~8ppm 4.5~6.5ppm 2~3ppm 0.8~1.2ppm. 不定(加D2O消失)
13C-NMR谱图没有积分曲线; 13C的化学位移比1H大得多;
◆ 常规碳谱是去偶碳谱，13C的谱线都是彼此 分离的单峰。 ◆ 弛豫时间在碳谱的解析中用处很大. ＊处于不同化学环境的碳核弛豫时间相差很大.
＊弛豫时间: 弛豫过程所需的时间.
＊ 弛豫过程：激发核通过非辐射途径损失能
量而恢复至基态的过程。
找出存在偶合关系的质子1H和13C核.
14.371 ●
●
δppm 25
COO-CH2-CH3 H H
60.25
113.7 ● 131.5
● 1.358 6.63
100
NH2
4.303
175
7.85 8 6 4 2
δppm
6﹑旋光光谱(ORD)
① 紫外及可见光经尼可尔棱镜产生偏振光，以 偏振光照射具有旋光性的化合物，偏振光振动 平面产生改变，产生旋光现象。 ②测出旋光度(α)，以波长对比旋度[α]×10-2作

核磁共振波谱分析ppt课件

核磁共振波谱分析ppt课件

DE＝hν ——②
则：处于低能级态的1H就会吸收电磁波的能量，跃迁到 高能级态，发生核磁共振。
11
核磁共振波谱分析
1.2.4 核磁共振的条件
发生核磁共振时，必须满足下式：
n=
g 2p
Ho
3
③式称为核磁共振基本关系式。
❖ 可见，固定H0，改变ν射或固定ν射，改变H0都可满足③ 式，发生核磁共振。
但为了便于操作，通常采用后一种方法。
• 乙酸乙酯的核磁共振氢谱
1H NMR ( 300 MHz, CDCl3 ),δ( ppm) 1.867 ( t, J= 7.2 Hz, 3H ), 2.626 ( s, 3H ), 4.716 ( q, J= 7.2 Hz, 2H )
• s—单峰；d—双峰（二重峰）；t—三峰 （三重峰）；q—四峰（四重峰）；m—多 峰（多重峰）
C6H5CH2CH3 C6H5
CH3
CH2
17
17
核磁共振波谱分析
核磁共振氢谱信号 结构信息
信号的位置 （化学位移）
信号的数目
信号的强度 （积分面积）
信号的裂分 （自旋偶合）
质子的化学环境 化学等价质子的组数 引起该信号的氢原子数目
邻近质子的数目，J（偶
合常数）单位：Hz
18
核磁共振波谱分析
（2）核磁共振数据
19
核磁共振波谱分析
§3 化学位移 (Chemical shift)
化学环境不同 的1H 核在不 同位置（ν） 产生共振吸 收
化学环境不同的1H 核在外磁场中 以不同的Larmor频率进动；1H 核在分子中所处的化学环境不同 导致Larmor频率位移
20
核磁共振波谱分析

第二章 核磁共振波谱法-本科生2

第二章 核磁共振波谱法-本科生2

各种结构环境中质子的吸收位
特征质子的化学位移值
常用溶剂的质子 的化学位移值
D CHCl3 (7.27)
6—8.5 1.7—3 10.5—12 9—10 4.6—5.9 8 7 6 5 4 3 2 0.2—1.5 1 0 0.5(1)—5.5 2—4.7
OH NH2 NH
13
12
11
ห้องสมุดไป่ตู้
10
9
RCOOH
b.化学式为Ｃ３Ｈ４，确定其结构： 化学式为Ｃ 确定其结构： 化学式为
HC≡C－CH3 －
C3H6O2
IR NMR
3000cm-1
1700cm-1 2.3 (四重峰 2H) 四重峰
11.3 (单峰 1H) 单峰 1.2 (三重峰 3H) 三重峰
CH3CH2COOH
C7H8O IR 3300，3010，1500，1600，730，690cm-1 ， ， ， ， ，
c d a b Cl2CHCH(OCH2CH3)2 (B)
思考题与习题
5-1 下列哪个核没有自旋角动量？ 7Li ，4He ， 16C ，12O ，2D ，14N 3 2 6 6 1 7 5-2 氢核（1H）磁矩为2.79，磷核（31P）磁矩为1.13，试问 在相同磁场条件下，发生核跃迁时何者需要的能量较低。 5-3 何谓化学位移？它们有什么重要性，在1H—NMR中影响 化学位移的因素有哪些？ 5-4 使用60MHz的仪器，TMS和化合物中某质子之间的频率 差为180Hz，如果使用90MHz仪器，则它们之间的频率差 是多少。 5-5 在下列化合物中，质子的化学位移有如下顺序：苯 （7.27）＞乙烯（5.25）＞乙炔（1.80）＞乙烷（0.80）， 试解释之。
２．常见的各类有机物的Ｈ－ＮＭＲ： 常见的各类有机物的Ｈ－ＮＭＲ： 例１．

核磁共振谱图解析

核磁共振谱图解析
影响因素多：核磁共振谱图的峰位置、形状和强度受到多种因素的影响如温度、溶剂、 分子结构等。
确定分子结构：通过核磁共振谱图中的化学位移值和偶合常数确定分子中各原子的类型和相 互连接方式
确定分子构型：利用核磁共振谱图中的耦合常数和自旋裂分确定分子中各原子的空间排列和 构型
确定分子动态：通过核磁共振谱图中的弛豫时间和扩散系数等信息了解分子内部的运动状态 和动力学行为
分辨率：核磁共振谱图的分辨率越高能够区分出的峰就越多有助于更准确地解析谱图。 灵敏度：灵敏度高的核磁共振谱图可以检测到更低浓度的物质有助于发现潜在的疾病或污染物。
了解核磁共振原理 熟悉常见峰型和化学位移 注意谱线间的耦合和裂分 结合实验条件和样品性质进行分析
误差分析：对谱图进行定量 和定性分析确定误差范围
添加标题
在医学诊断中的应用：核磁共振谱图可以用于医学影像学通过检测人体内氢原子核的共振信号生成人体 内部结构的图像有助于医生对疾病进行早期诊断和精确治疗。
添加标题
在石油化工中的应用：核磁共振谱图可以用于石油化工领域通过分析油样品的氢原子核共振信号评估油 品的性质和成分有助于石油勘探和开发。
添加标题
在农业食品中的应用：核磁共振谱图可以用于农业食品领域通过检测食品中的水分、脂肪、蛋白质等成 分评估食品的质量和安全性有助于食品安全监管和质量控制。
在材料科学中核磁共振谱图可用于 研究材料的微观结构和性质
在材料合成过程中核磁共振谱图可 用于监测反应进程和鉴定新材料的 结构
添加标题
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添加标题
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通过核磁共振谱图可以分析材料的 化学键和分子运动从而评估材料的 性能和潜在应用
核磁共振谱图还可以用于材料表征 和质量控制确保材料的可靠性和一 致性

13C核磁共振波谱及谱图解析示例

13C核磁共振波谱及谱图解析示例
3 2011-12-5
溶剂的化学位移
• CDCl3： 77.0 (t);
• CD3COCD3: 30.0(7)、206.8(s);
• CD3OD: 49.3(7);
• C6D6:
128.7(t);
• CD3SOCD3: 39.7(7);
4 2011-12-5
化学位移规律：烷烃
碳数n >4 端甲基 δC=13-14
δC>δCH> δCH2 >δCH3
邻碳上取代基增多δC 越大
取代烷烃: H 3C C H2 C H2 13.9 22.8 34.7
C H2 C H3
5 2011-12-5
化学位移规律：烯烃
δC=100-150（成对出现）
CC
端碳δ=CH2 ≈ 110；邻碳上取代基增多δC越大：
2 5 .4
CH 3
CH 3
H 3C 3 0 .4
2 9 .9 H 3C
C
CH 2
CH
5 2 .2
3
CH 3 5 3 . 5
C
CH 2
C
CH 2
1 4 3 .7 1 1 4 .4
2 4 .7 CH 3
CH CH 3
CH 3
H2C
C H
O
CH3
84.2 153.2
H2C
C H
O
CH3
6 2011-12-5
化学位移规律：炔烃
2013113核磁共振波谱核磁共振波谱核磁共振波谱分析法分析法分析法一generalization二化学位移chemicalshift三偶合与弛豫couplingandrelaxation四13cnmrspectrograph概述13cnmr谱图第五节第五节第五节核磁共振谱简介核磁共振谱简介131313ccc核磁共振谱简介nuclearmagneticresonancespectroscopy

核磁共振图谱解析解析NMR

核磁共振图谱解析解析NMR

同核J-偶合(Homonuclear J-Coupling)
多重峰出现的规则: 1. 某一原子核与N个相邻的核相互偶合将给出(n+1)重峰. 2. 等价组合具有相同的共振频率.其强度与等价组合数有关. 3. 磁等价的核之间偶合作用不出现在谱图中. 4. 偶合具有相加性. 例如: observed spin coupled spin intensity
JCH JCH
H C
p-pulse on H
H C
这相当于使用一系列1800脉冲快速照射氢核。 pH pH
C-H
+J/2
C-H
-J/2
C-H
+J/2
pH
C-H
-J/2
pH
C-H
+J/2
pH
C-H
-J/2
Fig. 4-2.5 The proton-decoupled 13C spectrum of 1-propanol
H-12C H-13C H-13C x100
105 Hz
proton-coupled spectra (nondecoupled spectra)
Quartet, J=127 Hz
Proton-coupled spectra for large molecules are often difficult to interpret. The multiplets from different C commonly overlap because the 13C-H coupling constants are frequently larger than the chemical differences of the C in the spectrum. 原子核间的偶合导致谱图 的复杂化(―精细裂分”)， 灵敏度下降。 Fig. 4-2.4 Ethyl phenylacetate. (a) The proton-coupled 13C spectrum. (b) The proton-decoupled 13C spectrum

核磁共振分

核磁共振分
子进行分配； 3、考虑分子的对称性；
4、分析每个峰组的δ、J ；
5、组合可能的结构式； 6、对推出的结构式进行“指认”。
C8H11N
CH3CO2CHCH3
CH2CH2OCOCH3
H3C
CO2CH2CH3
B
A4系统
AA’ BB’ 系统
A、两取代基相同，不论取代基的电负性强弱如何， 由于分子的对称性，在苯环上的四个芳氢为磁等价， 出现的是单峰；
B、两取代基不相同，这种自旋系统为AA′BB′系 统，由于苯环结构自身的特点，其谱图具有鲜明的特 点，最易识别，粗看是左右对称的四重峰，中间一对 峰强，外面一对峰弱，每个峰可能还有各自的卫星峰 （以某谱线为中心，左右对称的一对强度低的谱峰）。
§6 核磁共振图谱解析
一、核磁共振谱图的划分 1、一级谱图 （1）、一级谱图必须满足的条件
A、两个质子群的化学位移差△ν至少是偶合常数J 的六倍以上，即 △ν＞6J；
B、同一核组（其化学位移相同）的核均为磁等价的。
H2C=CF2其谱图不是一级谱
（2）、一级谱图的特点 A、峰的数目 可用n+1规律描述，但要注意这n个氢与所讨 论的氢应是磁等价的，即只有一个偶合常数；
D、ABX系统
（1）、最多可有14 条谱线； （2）、AB有8条，好 像有两个AB系统，即 每组4条； （3）、X部分有6条， 其中2条强度弱，不易 看到，只看到4条 强度几乎相等的谱线；
A
B
X
1
3 2
5 4
67
8
10 11 12 13
9
14
（4）、ABX系统中AB部分，其偶合常数JAB都相等， 与X偶合后的偶合常数JAX与JBX并不相等，但可从图谱 中读出，HA、HB、HX的化学位移通过计算可求得。

第九章 核磁共振波谱法

第九章 核磁共振波谱法

TMS
Si 1.8
4.26
3.40
3.05
2.68
2.16
0.23
0.0
吸电子作用强，电子云密度降低，屏蔽作用减弱， 信号峰在低场出现。
36
（1） 诱导效应
CH3 ， =1.6~2.0；-CH2I， =3.0 ~ 3.5
37
（1） 诱导效应
间隔键数增多，诱导效应减弱 CH3Br Nobel Prize in Chemistry 2002
"for the development of methods for identification and structure analyses of biological macromolecules" "for their development of soft desorption ionisation methods for mass spectrometric analyses of biological macromolecules"
47
自旋偶合与自旋裂分
48
自旋偶合与自旋裂分
49
乙 醇 谱的 高 分 辨 与 低 分 辨
峰面积 1：2：3
NMR
自旋偶合与自旋裂分
裂分峰是由于分子内部邻近氢核自旋的相互 干扰引起的。 邻近氢核自旋之间的相互干扰作用称为自旋耦合。
由自旋耦合引起的谱线增多现象称为自旋裂分。
51
自旋偶合与自旋裂分
Ä (ppm) ¦
影响化学位移的因素
（1）诱导效应
（2）共轭效应 （3）磁各相异性效应 （4）范得华效应 （5）氢键去屏蔽效应
改变电子 云密度
35
（1） 诱导效应

图谱解析 核磁共振图谱-碳谱

图谱解析 核磁共振图谱-碳谱
14
SKLF
4-2.8 离共振去耦
在保持图谱在看上去相对简单的同时，离共振去耦通 常能都提供多重峰信息。 耦合常数被降低，多重峰重叠的情况很少发生。 离共振去耦谱图仍然保留C和相连的H之间的耦合作用， 但有效的去除了和距离较远的H原子之间的耦合。 辅助电磁波发射移所发射的频率既不处于低场也不处 于高场。 退藕装置处于低功率以防止完全去耦。
OH
C7H8O
OCH3
39
SKLF
C8H8O
O C CH3
O CH CH2
40
SKLF
2. 确定信号峰的数目，即分子内非等价C原子的个数
3. 确定分裂线的数目： 去共振耦合谱图可得各C原子上连接的H原子数
4. 将化学位移分类解析，查表推断相连基团。
28
SKLF
（环）烷烃
化学位移
单取代烷烃
取代烷烃 炔烃
羧酸 醛
双取代烷烃 烯烃 芳烃、杂芳环
1H
11
10
9876源自5432
1
伯碳
16sklf图图4427271丙醇的离共振去耦的丙醇的离共振去耦的131317sklf442929图图4428222822二甲基丁烷二甲基丁烷质子去耦合质子去耦合131318sklf图图442929环己醇的质子去耦合环己醇的质子去耦合131319sklf图图44210210环己烯的质子去耦合环己烯的质子去耦合131320sklf图图44211211环己酮的质子去耦合环己酮的质子去耦合131321sklf442
9
SKLF
最大增强效果
NOE max 1 γirr = ( ) 2 γobs 1 267 .5 = ( ) = 1.998 2 67.28
total predicted int ensity (max) = 1 + NOE max NOE max

图谱解析 核磁共振图谱-氢谱

图谱解析 核磁共振图谱-氢谱

图4.7 自旋原子在(a) 在地球磁场中进动 (b) 在外加磁场中的进动.
14
SKLF
, 同外加磁场的强度成比例；外加磁场强度越大，
进动的速率越大. • 由于原子核带有电荷，原子核进动将产生同样频率的振 荡电场。 • 如果有相同频率的射线照射进动质子，此时射线的能量 将被吸收.
＝60 MHz
36
SKLF
4.11 局部的磁场屏蔽
σH σB 00
H0 B0
图4.20 由价电子引起的局部反磁场屏蔽
37
SKLF
A.电负性作用
取代基的电负性越强，它屏蔽质子的能力越强，因此，这些质子的 化学位移越大。 多重取代比单取代的效果要强。 碳原子上电负性的取代基降低相连质子的局部反磁场屏蔽效应，因 为他们降低了这些质子周围的电子云密度。 表 4.4 CH3X 化学位移同取代基 X的关系
21
SKLF
这种共振频率的差异是十分小的。
例如， CH3Cl, CH3F, 72Hz (1.41Tesla, 60MHz) 要想达到这种精确度，检测到精确的频率是十分困难 的;因此，不要试图测量每一个质子的精确的共振频率 标准的参照物： (CH3)4Si, TMS; 直接测量共振频率的 差异。 参照TMS，特定质子的共振频率同外加磁场的强度密 切相关。
自旋状态+1/2 具有较 低的能量，因为其磁 矩与磁场方向相同； 自旋状态1/2具有较 高的能量，因为其磁 矩与磁场方向相反.
图4.2 条形磁铁的顺磁和逆磁排列
7
SKLF
因此，当有外加磁场存在时，简并的磁旋状态被分 为能量不同的两种
-1/2 和磁场方向相反
+1/2
E
+1/2 和磁场方向相同

核磁共振波谱

核磁共振波谱

是原子核的基本属性之一，γ越大，核磁共振中
越容易检测到。
1H 13C
＝26.752×107 T-1· S-1 ＝6.728×107 T-1· S-1
（T特斯拉，磁场强度的单位，S秒）；
（二）核磁共振（跃迁）的条件
ν =
实现核磁共振的方式：
γ Ho 2π
保持外磁场强度不变， 改变电磁辐射频率------扫频
化学位移δ减小。
—烯氢质子位于去屏蔽区。δ= 5~6 — 醛基上的氢除位于双键的负屏蔽区，还受 相连氧原子强烈电负性的影响，使其共振 峰移向更低场，δ= 9.0~10.0。
苯环的各向异性效应
苯环上的6个π电子产生 比烯氢更强的诱导磁场。 δ在更低场，大于烯氢， 约为6.0～9.0
叁键的各向异性效应
炔氢正好位于正屏蔽 区，故共振峰出现在较 高场，δ较小，小于烯氢， 一般2~3
•
(3) 氢键的影响
• 两个电负性基团分别通过共价键和氢键产生吸电子诱导作 用，使共振发生在低场。
（五）各类1H的化学位移
1~2：与饱和碳相连的饱和碳上的氢（CCHn） 2~4.5：相邻有电负性基团（如：羰基、氧、硫、氮、Cl、Br等）
—— 原子核间的相对振动（IR）—— 振动能级 —— 原子核自旋运动 （NMR）
分子吸收光谱的产生
Ev2 Ev1 Ev0 分子振动能级图
△Ev ：0.05～1eV
近红外和中红外光区
——红外光谱
发生能级跃迁的条件： ΔE＝E激发态－E基态 ＝ hν
激发态 ΔE ＝ E激发态－E基态 ＝ hν
基态
概
向右
（ 减小）
高场
（三）影响化学位移的因素
化学位移原因：由电子云屏蔽作用引起的

C-NMR核磁共振谱

C-NMR核磁共振谱

实验步骤与注意事项
3. 设置实验参数，并开始实验。 4. 等待实验结束，保存实验数据。
实验步骤与注意事项
注意事项
1
2
1. 在实验过程中，避免对仪器和样品造成任何振 动或冲击。
3
2. 确保核磁共振管干净、无裂纹，并正确放置。
实验步骤与注意事项
3. 在实验前对仪器进行充分的预热和 校准，以确保实验结果的准确性。
峰强度与数量
烯烃类化合物的C-NMR谱中，不 同碳原子的峰强度与其在分子中 的数量成正比。
芳香族化合物特征
01
化学位移范围
芳香族化合物的C-NMR谱中，碳原子的化学位移通常出现在120-160
ppm的范围内。
02
峰形与裂分
芳香族化合物分子中存在共轭体系，使得碳原子之间的耦合作用非常强
，因此其C-NMR谱中的峰形非常复杂，裂分非常多。
反应动力学研究
通过分析C-NMR谱图中不同时间点的信号变化，可以研 究化学反应的动力学过程，如反应速率、反应途径等。
反应机理推断
结合其他分析手段，如H-NMR、质谱等，C-NMR可以提 供有关反应机理的详细信息，如键的断裂和形成、电荷分 布等。
天然产物结构分析应用
复杂天然产物结构解析
C-NMR对于解析复杂天然产物的结构非常有效，如多糖、皂苷、生物碱等。通过C-NMR 谱图可以确定糖苷键的连接方式、皂苷元的类型以及生物碱的碳骨架结构等。
C-NMR的化学位移范围比H-NMR宽得多 ，使得C-NMR谱图解析更为复杂。
峰裂分
应用领域
由于碳原子之间的耦合作用较弱，C-NMR 谱图中的峰裂分通常比H-NMR简单。
H-NMR主要用于有机化合物的结构解析， 而C-NMR则更适用于研究无机物、金属有 机物等含碳较少的样品。

5.核磁共振谱图解析2017

5.核磁共振谱图解析2017
4. 请画出氘代二甲亚砜（DMSO-d6, 氘代度为99.8%）氢谱和碳谱上溶剂峰的峰
型示意图及标出化学位移。
谢谢！
16
1
2
3
4
5
6
7
9
11
13
14
15
16
8
10
12
液体核磁共振谱图解析——重水交换1H谱
活泼氢消失
水峰
液体核磁共振谱图解析
液体核磁共振谱图解析——富勒烯衍生物
累加24小时
液体核磁共振谱图解析——聚合物立体构型研究
无规立构（Atactic）
mrrr
mrrm
mmrr
rmrm
rmrr
五单元组
8
9
[
3
11
6
10
12
[
[
2
[
PAN-1
mmrm
7
5
三单元组
rr
mr
rmmr
mmmr
mm
[
mmmm
4
间同立构（Syndiotactic）
rrrr
全同立构（Isotactic）
[
1
PAN-2
120.2
120.0
119.8
119.6
119.4
ppm
思考题
1.在讨论NMR理论及实验中，首先所考虑的对象是特定的元素、原子、或元素
液体核磁共振谱图解析
王雨松
2017年03月31日
谱图解析（一）
液体核磁共振谱图解析



不饱和度计算公式：Ω = + 1 − 2 − 2 + 2
（1）
(nC为碳原子数目，nH为氢原子数目，nX为卤素原子数目，nN为氮原子数目）

核磁共振氢谱 解析图谱的步骤

核磁共振氢谱 解析图谱的步骤

核磁共振氢谱解析图谱的步骤核磁共振氢谱核磁共振技术发展较早，20世纪70年代以前，主要是核磁共振氢谱的研究和应用。

70年代以后，随着傅里叶变换波谱仪的诞生，13C—NMR的研究迅速开展。

由于1H—NMR的灵敏度高，而且积累的研究资料丰富，因此在结构解析方面1H—NMR的重要性仍强于13C—NMR。

解析图谱的步骤1.先观察图谱是否符合要求;①四甲基硅烷的信号是否正常;②杂音大不大;③基线是否平;④积分曲线中没有吸收信号的地方是否平整。

如果有问题，解析时要引起注意，最好重新测试图谱。

2.区分杂质峰、溶剂峰、旋转边峰(spinning side bands)、13C卫星峰(13C satellite peaks)(1)杂质峰：杂质含量相对样品比例很小，因此杂质峰的峰面积很小，且杂质峰与样品峰之间没有简单整数比的关系，容易区别。

(2)溶剂峰：氘代试剂不可能达到100%的同位素纯度(大部分试剂的氘代率为99-99.8%)，因此谱图中往往呈现相应的溶剂峰，如CDCL3中的溶剂峰的δ值约为7.27 ppm处。

(3)旋转边峰:在测试样品时，样品管在1H-NMR仪中快速旋转，当仪器调节未达到良好工作状态时，会出现旋转边带，即以强谱线为中心，呈现出一对对称的弱峰，称为旋转边峰。

(4)13C卫星峰：13C具有磁距，可以与1H偶合产生裂分，称之为13C卫星峰，但由13C的天然丰度只为1.1%，只有氢的强峰才能观察到，一般不会对氢的谱图造成干扰。

3.根据积分曲线，观察各信号的相对高度，计算样品化合物分子式中的氢原子数目。

可利用可靠的甲基信号或孤立的次甲基信号为标准计算各信号峰的质子数目。

4.先解析图中CH3O、CH3N、、CH3C=O、CH3C=C、CH3-C等孤立的甲基质子信号，然后再解析偶合的甲基质子信号。

5.解析羧基、醛基、分子内氢键等低磁场的质子信号。

6.解析芳香核上的质子信号。

7.比较滴加重水前后测定的图谱，观察有无信号峰消失的现象，了解分子结构中所连活泼氢官能团。

核磁共振谱图解析

核磁共振谱图解析
精品课件
活泼氢
与O、S、N相连的氢是活泼氢. 切记想看活泼氢一 定选择氘代氯仿或DMSO做溶剂. 在DMSO中活泼氢的出 峰位置要比CDCl3中偏低场些.活泼氢由于受氢键、浓 度、温度等因素的影响，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。
下图是两个例子
精品课件
在核磁管里加入1-2滴重水即可将活泼氢交换掉
HDO
活泼氢
精品课件
CH3(CH2)15CH2CH2SH
精品课件
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:
精品课件
1H和19F的耦合常数
Cl
OH Cl
a`
c` b`
精品课件
1H-1H NOESY
精品课件
• 解析：两个通过氢谱难以辨别此化合物是哪个 OH
结构，但用过NOESY可以看到叔丁基只c和a一个a 氢
b
有NOE相关信号，所以可以确定结构为 C l
OH
Cl
如果结构是
a`
a`,b`两
c` b`
那么叔丁基应该与
个氢有NOE相关信号。
OCOCH3
or
H1
A
3J=A+BcosΦ+Ccos2Φ
Ha Hb CH3COO
H2
B
H1 OCOCH3
3JHH
H Φ
H
C
0°
90 180° Φ
A：H1和H2与Ha（Hb）构成的两面角相同，则3J1a(b)与3J2a(b)相同 B：H1和H2与Ha（Hb）构成的两面角不同，则3J1a(b)与3J2a(b)不同

核磁共振氢谱图课件

核磁共振氢谱图课件

环境，从而确定有机化合物的分子结构。
确定碳原子的类型和连接方式
02
结合氢谱图和碳谱图，可以推断出碳原子的类型和连接方式，
进一步确定有机化合物的骨架结构。
判断手性分子构型
03
通过氢谱图可以确定手性分子的构型，对于不对称合成和手性
识别具有重要意义。
蛋白质结构的解析
确定氨基酸序列
通过氢谱图结合其他谱图，可以解析蛋白质的一级结构，即氨基 酸的排列顺序。
误差控制
采取适当的措施，控制实 验误差，提高实验结果的 准确性。
安全注意事项
了解氢谱图实验的安全风 险，如高磁场、射频辐射 等，注意安全操作规程。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
峰的耦合
在某些情况下，氢原子之间可能存在耦合作用。这种耦合作用可能导致相邻氢原子的共振频率发生改变。通过对 耦合现象的分析，可以获得关于分子中氢原子耦合作用的信息。
CHAPTER 04
氢谱图的应用
有机化合物结构的鉴定
确定氢原子的类型和数目
01
通过氢谱图，可以清晰地显示出不同类型氢原子的数目和化学
确定蛋白质三级结构
通过氢谱图分析蛋白质分子内部氢原子的相互作用和运动，有助于 解析蛋白质的三级结构。
研究蛋白质相互作用
氢谱图可以用来研究蛋白质之间的相互作用，如配体与受体之间的 结合方式以及结合常数等。
药物分子的结构研究
确定药物分子的化学结构
氢谱图是研究药物分子化学结构的重要手段之一，可以确定药物 分子中氢原子的类型和数目以及它们的连接方式。
峰的对称性
峰的对称性反映了氢原子在分子中的构型或构象。某些分子可能具有多个构型或 构象，这些构型或构象可以通过氢谱的峰对称性来区分。通过对峰对称性的分析 ，可以获得关于分子构型或构象的信息。

核磁共振谱图解析

核磁共振谱图解析
核磁共振(NMR)谱 图解析
常用的核磁共振（NMR）实验
1H 13C 13C－DEPT135o ( CH CH3 , CH2 ) 13C－DEPT90o ( CH ) 1H －1H COSY (化学键上相邻氢原子的识别) 1H －1H TOCSY (结构片断的识别) 1H －1H NOESY (空间上相近的氢原子的识别) 1H － 13C (HSQC, HMQC) (碳氢一键相关） 1H － 13C HMBC (碳氢远程相关——碳氢原子二、三键偶合）
c` b`
1H-1H NOESY
• 解析：两个通过氢谱难以辨别此化合物是哪个
OH
结构，但用过NOESY可以看到叔丁基只c和a一个a 氢
b
有NOE相关信号，所以可以确定结构为 Cl OH
Cl
如果结构是
a`
c` b`
个氢有NOE相关信号。
那么叔丁基应该与a`,b`两
H3C
3
HC H3C
H2C
12 O
活泼氢
与O、S、N相连的氢是活泼氢. 切记想看活泼氢一定 选择氘代氯仿或DMSO做溶剂. 在DMSO中活泼氢的出 峰位置要比CDCl3中偏低场些.活泼氢由于受氢键、浓 度、温度等因素的影响，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。
A ROH; RNH2; R2NH ArOH; ArSH; ArNH2 RSO3H; RCOOH;
7-13
9-12
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;
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1H
氢谱是最常见的谱图。 核磁共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
化学位移
•
7.28 ppm
H
H 1.8 ppm
H2C CH2 5.28 ppm H 2.7~3.4 ppm;
H
O 2.1~3.3 ppm
R
Ha Hb
CH3COO H2
OCOCH3
or
H1
A
3J=A+BcosΦ+Ccos2Φ
Ha Hb CH3COO
H2
B 3JHH
H1 OCOCH3
H Φ
H
C
0°
90 180° Φ
A：H1和H2与Ha（Hb）构成的两面角相同，则3J1a(b)与3J2a(b)相同 B：H1和H2与Ha（Hb）构成的两面角不同，则3J1a(b)与3J2a(b)不同
RCOH(醛氢） RCONH2; ArCONH2; RCONHR`;ArCONHAr;
ArCONHR RNH2.HCl
(R是脂肪链基团)
B 0.5－4.0 3-6 (CDCl3); 5-11(DMSO) 10-14 (DMSO); 7-10 (CDCl3) 8-10 (峰型尖锐) 5-8 (并且两个氢会分开)
3 4
J(2-4)=1.0-1.5
J(2-5)=2.8-3.5
4 5N
6N2
J(4-5)=4-6 J(2-5)=1-2 J(2-4)=0-1 J(4-6)=?
如何计算耦合常数
如何利用耦合常数来区分异构体
Ha Hb
CH3COO
OCOCH3
or
H2
H1
A
Ha Hb CH3COO
H2
B
H1 OCOCH3
芳环与芳杂环的化学位移偶合常数(J)
结构类型
4
5
3
6 N2
Jab数值(Hz)
J(2-3)=5-6 J(3-4)=7-9 J(2-4)=1-2 J(3-5)=1-2
结构类型 Jab数值(Hz)
2O 5
34
J(2-3)=1.7-2.0 J(3-4)=3.1-3.8 J(2-4)=0.4-1.0 J(2-5)=1-2
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
Hale Waihona Puke 在核磁管里加入1-2滴重水即可将活泼氢交换掉
HDO
活泼氢
CH3(CH2)15CH2CH2SH
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。
• NOE主要用来确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。
OH
b
a
c
Cl
OH Cl
a`
2.373
1.955 1.941 1.936 1.922 1.918 1.910 1.907 1.904 1.899 1.895 1.884 1.867 1.853 1.848 1.664 1.658 1.650 1.645 1.638 1.632 1.628 1.619 1.610 1.602 1.589
7-13
9-12
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) RACrCOOHN; RHCRO的N活H泼2; A氢rC有O时N比H2较; R难CO交N换H,R特`;别A是rC醛ON氢H,这Ar时; 候在
参考下面的列表和谱图:
1H和19F的耦合常数
6-10
衍生物 4-8
0-3
J邻2.5
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8－15Hz 范围（同碳耦合），有的甚至更高。
1N
J(1-2)=2-3
2
3
1
J(1-2)=7-10
2 N
J(1-3)=0-3
5S 2
4N
J(4-5)=3-4 J(2-5)=1-2 J(2-4)=0
H 2N
5
3 4
J(2-3)=2-3 J(3-4)=3-4 J(2-4)=1-2 J(2-5)=1.5-2.5
J(2-3)=4.7-5.5
2
S 5
J(3-4)=3.3-4.1
核磁共振(NMR)谱 图解析
常用的核磁共振（NMR）实验
1H 13C 13C－DEPT135o ( CH CH3 , CH2 ) 13C－DEPT90o ( CH ) 1H －1H COSY (化学键上相邻氢原子的识别) 1H －1H TOCSY (结构片断的识别) 1H －1H NOESY (空间上相近的氢原子的识别) 1H － 13C (HSQC, HMQC) (碳氢一键相关） 1H － 13C HMBC (碳氢远程相关——碳氢原子二、三键偶合）
c` b`
1H-1H NOESY
• 解析：两个通过氢谱难以辨别此化合物是哪个
OH
结构，但用过NOESY可以看到叔丁基只c和a一个a 氢
b
有NOE相关信号，所以可以确定结构为 Cl OH
Cl
如果结构是
a`
c` b`
个氢有NOE相关信号。
那么叔丁基应该与a`,b`两
H3C
3
HC H3C
H2C
12 O
O
C CH2CH2 C OH
1` 2`
NOESY
通过羰基对苯 环的拉电子作 用可以区分1， 1`和2，2`的化 学位移；但通 过3位置氢与1， 1`氢有noe， 而与2，2`氢 没有noe，通 过这一点也可
以区分1，1` 和2，2`的化 学位移
活泼氢
与O、S、N相连的氢是活泼氢. 切记想看活泼氢一定 选择氘代氯仿或DMSO做溶剂. 在DMSO中活泼氢的出 峰位置要比CDCl3中偏低场些.活泼氢由于受氢键、浓 度、温度等因素的影响，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。
A ROH; RNH2; R2NH ArOH; ArSH; ArNH2 RSO3H; RCOOH;
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.
CH3
H2C O 1
2 CH CH3
在前手性化合物当中如： H2C3 O H3C
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：
用NOESY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。
0.986 0.986 0.978 1.011 1.007
1.188
2.944 1.000
ppm
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
5 4
4
22 1 33
45
1 OH
3
O2
4.025 4.015 4.008 4.000 3.992 3.984 3.975 3.967 3.876 3.859 3.855 3.850 3.843 3.839 3.823 3.796 3.790 3.779 3.768 3.762 3.758 3.742 3.669 3.661 3.640 3.632 3.502 3.486 3.473 3.458