【精品课件】有机波谱解析课件核磁共振碳谱

核磁共振谱的基本原理
1
拉莫尔进动
核的自旋围绕磁场进动，形成一系列特定的频率信号。
2
自旋弛豫
核自旋通过与周围环境发生相互作用而使能量逐渐消失的过程。
3
谱线分裂
不同的核之间通过磁偶合相互影响，导致核磁共振谱线的分裂。
样品制备
纯度和浓度
高纯度和适当的浓度是获得准 确谱图的关键。
溶剂选择
选择合适的溶剂，避免与样品 发生化学反应。
《碳核磁共振谱》PPT课 件
通过碳核磁共振谱（NMR）技术，可以实现对分子结构和化学反应动力学的 研究与分析。本课件将带你深入了解NMR的基本原理、样品制备、解读和应 用领域。
能量传递
1 磁共振现象
2 共振条件
核自旋与磁场的相互作用， 实现能级的跃迁和能量传 递。
通过磁场和射频脉冲的调 整，使核磁共振发生在特 定的条件下。
样品处理
去除杂质和组分，确保样品呈 现良好的溶解度。
碳核磁共振谱的解读
1
化学位移解析
根据化学位移分裂情况确定相邻碳原子之间的耦合关系。
3
结构推断
综合化学位移、峰形和耦合常数等信息对分子结构进行推断。
应用领域
有机化学
在有机物结构鉴定、反应动力学和代谢研究中有广泛应用。
3 放射和吸收
核表现出不同的放射和吸 收特性，提供了实现谱图 的基础。
碳核共振技术
核磁共振设备
利用高场磁体和射频系统进行实 验，获取样品的核磁共振谱图。
化学位移
碳谱图解析
不同的化学环境导致碳原子吸收 核磁共振的位置产生不同的位移。
根据峰形、峰面积、化学位移和 耦合常数等信息解析复杂的碳核 磁共振谱。
材料科学

核磁共振谱
极广泛的一种物理方法
• 测定质子磁矩 • 测定原子核磁矩 • 医学研究 • 确定分子结构
1
一．核磁共振的基本知识
凡是自旋量子数(I)不等于零的原子核，都可发生核 磁共振。随着原子序数和质量数的不同，可将自旋 量子数分为３种类型：
1. 当质量数和原子序数都是偶数时I = 0，如6C12，8O16，16S32 等，这类核不发生核磁共振，不是NMR的研究对象．
12
说明：由于感应磁场的存在，实际作用1H核的磁 场强度比H0小(约百分之几)，因此外加磁场的强 度还要略微增加，补偿感应磁场，才能使1H核的 能级发生跃迁．
特点：核外电子云密度越大，感应磁场越大，共振发生在高场。 核外电子云密度越小，感应磁场越小，共振发生在低场。
CH3-CH2-OH
高场
低场
13
自旋偶合限度
(i) 邻位碳上的氢； (ii) 重键的作用比单键大； (iii) 活性(如OH，NH)，正常情况为单峰；极纯或特殊溶剂中出
现峰的裂分．
29
六. 磁等同和磁不等同的质子
磁等同质子指的是在分子中一组氢质子，其化学环境相同，化学 位移相同，对组外任何一个质子核的偶合作用相同(即J值相同)． 注意：化学等价的核，不一定磁等价。
d: 2.68 1.65
1.04
0.94
ⓒ CH3Cl CH2Cl2 CHCl3 d: 3.05 5.33 7.24
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1.什么是传统机械按键设计？
传统的机械按键设计是需要手动按压按键触动PCBA上的开关按键来 实现功能的一种设计方式。
传统机械按键结构层图：
按键
PCBA
开关键
传统机械按键设计要点：
N
m = 2(个)，即：+1/2 或 -1/2

顺磁离子效应
顺磁物质对碳谱谱线的位移和线宽有强烈的影响。一些位移试剂 如镧系元素铕（Eu）、镨（Pr）、钇（Yb）等的盐类，包括氯化 物、硝酸盐、过氯酸盐等，以及它们的 -二酮的络合物，也都可 以作为13C 的位移试剂，使碳谱谱线产生位移。
烯烃及取代烯烃的化学位移
C 100~150 ppm 对于取代烯烃： (>C=)> (-HC=)> (H2C=)
核磁共振碳谱特点
弛豫时间长。13C 的弛豫时间比1H 慢得多，有的化合物中的一些碳原子的 弛豫时间长达几分钟，这使得测定 T1、T2等比较方便。另外，不同种类的 碳原子弛豫时间也相差较大，这样，可以通过测定弛豫时间来得到更多的 结构信息。
共振方法多。13C NMR 除质子噪声去耦谱外，还有多种其它的共振方法， 可获得不同的信息。如偏共振去耦谱，可获得13C-1H 耦合信息；门控去耦 谱，可获得定量信息等。因此，碳谱比氢谱的信息更丰富，解析结论更清 楚。
诱导效应
苯环取代因有共轭系统的电子环流，取代基对邻位及 对位的影响较大，对间位的影响较小。芳环上有杂原 子时，取代效应也和饱和环不同。
空间效应
13C化学位移还易受分子内几何因素的影响。相隔几个键的碳由于空间上的 接近可能产生强烈的相互影响。通常的解释是空间上接近的碳上 H 之间 的斥力作用使相连碳上的电子密度有所增加，从而增大屏蔽效应，化学位 移则移向高场。如甲基环己烷上直立的甲基 C（7）和环己烷 C（3）和 C （5）的化学位移比平伏键甲基位向的构象异构体的化学位移各向高场移 4 和 6 ppm左右。
图谱简单。虽然碳原子与氢原子之间的耦合常数较大，但由于它们的共振 频率相差很大，所以-CH-、-CH2-、-CH3等都构成简单的 AX、AX2、AX3体系 。因此即使是不去耦的碳谱，也可用一级谱解析，比氢谱简单。

13C NMR of off-resonance decoupling for compound A
首先通过1H NMR确定H3和H4(易识别)，然后分别选择照射H3和H4， 13C NMR中相应的C3和C4变为单峰．
C3
H3 照射 43
5
2
O CHO
-CHO
180 160 140 120 100
80
60
40
20
(b)
180 160 140
120 100
80
60
40
20
例2：某化合物分子组成为C8H5NO2，其宽带去偶13C NMR如下所 示．另外，信号1，2，5，6的偏共振去偶为单峰， 3，4为双峰．
试推测该化合物的结构．
34
1
2
56
O HO C
CN
DMSO-d6
180
160
140
120
诱导效应对化学位移的影响
OC CC
O
150 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50
d (ppm)
3. 重氢溶剂的化学位移和峰型
重氢的自旋量子数：I = 1 重氢偶合给出的分裂信号(13C)：2In + 1 = 2n + 1 (n 重氢数)
Solvent
CDCl3 CD2Cl2 C6D6 CD3OD CD3CN Aceton-d6 DMSO-d6 DMF-d7 Pyridine-d5 CD3COOD
120
100
80
60
40
20
0
PPM
宽带去偶13C谱的优缺点
优点：减少谱线的重叠,谱图清晰、明了 缺点：失去许多分子结构信息