CSW1
核磁共振图谱解析培训手册
药明康德核磁分析实验室
CSW2
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) (碳氢直接相关（碳氢原子直接相连）)
1H － 13C HMBC (碳氢远程相关（碳氢原子二、三键偶合）)
下面一一介绍各种实验的用途，并带有相应的例子加以说明
CSW3
提 纲
一:氢谱：
1.影响氢谱化学位移的因素
1).诱导效应(对饱和烷烃)
2). S－p杂化的
3). 磁各向异性
4). 共轭效应和诱导效应(对不饱和烷烃影响)
5). 介质因素
6). 空间因素
7). 氢键的影响
CSW4
2. 活泼氢
3. 重水交换
4. 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
5. 芳环与芳杂环的偶合常数
6. 3JHH与两面角Φ的关系 (Karplus公式) 以手性化合物中氢的自旋偶合关系为例
7. 烯烃自旋-自旋偶合(J-coupling)体系
8. 六元环自旋-自旋偶合(J-coupling)体系
9. 动力学现象（变温实验)
1). 活泼氢
2). 受阻旋转
3). 互变异构
4). 原子翻转（常见）
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二. 碳谱 ,DEPT谱
三. 氟对氢，碳的耦合
四. 1H –1H COSY
五. 1H –13C HSQC － 碳氢直接相关验
六. 1H-13C HMBC－氢碳远程相关实验
七. 用NOE方法对异构体的鉴别
1) 常见的用NOE方法进行异构体鉴别的简单例子
2) 五元环异构体的鉴别
3) 六元环异构体的鉴别
第1页，－共4页 核磁共振氢谱 解析图谱的步骤 【2 】
核磁共振氢谱核磁共振技巧成长较早,20世纪70年月以前,主如果核磁共振氢谱的研讨和运用.70年月今后,跟着傅里叶变换波谱仪的诞生,13C—NMR的研讨敏捷开展.因为1H—NMR的敏锐度高,并且积聚的研讨材料丰硕,是以在构造解析方面1H—NMR的重要性仍强于13C—NMR. 解析图谱的步骤 1.先不雅察图谱是否相符请求;①四甲基硅烷的旌旗灯号是否正常;②杂音大不大;③基线是否平;④积分曲线中没有接收旌旗灯号的地方是否平整.假如有问题,解析时要引起留意,最好从新测试图谱. 2.区分杂质峰.溶剂峰.扭转边峰(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,是以杂质峰的峰面积很小,且杂质峰与样品峰之间没有简略整数比的关系,轻易差别. (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%),是以谱图中往往呈现响应的溶剂峰,如CDCL3中的溶剂峰的δ值约为7.27 ppm处. (3)扭转边峰:在测试样品时,样品管在1H-NMR仪中快速扭转,当仪器调节未达到优越工作状况时,会消失扭转边带,即以强谱线为中间,呈现出一对对称的弱峰,称为扭转边峰. (4)13C卫星峰：13C具有磁距,可以与1H巧合产生裂分,称之为13C卫星峰,但由13C的自然品貌只为1.1%,只有氢的强峰才能不雅察到,一般不会对氢的谱图造成干扰. 3.依据积分曲线,不雅察各旌旗灯号的相对高度,盘算样品化合物分子式中的氢原子数量.可运用靠得住的甲基旌旗灯号或孤立的次甲基旌旗灯号为标准盘算各旌旗灯号峰的质子数量. 4.先解析图中CH3O.CH3N. .CH3C=O.CH3C=C.CH3-C等孤立的甲基质子旌旗灯号,然后再解析巧合的甲基质子旌旗灯号. 5.解析羧基.醛基.分子内氢键等低磁场的质子旌旗灯号. 6.解析芬芳核上的质子旌旗灯号. 7. 第2页，－共4页 比较滴加重水前后测定的图谱,不雅察有无旌旗灯号峰消掉的现象,懂得分子构造中所连生动氢官能团. 8.依据图谱供给旌旗灯号峰数量.化学位移和巧合常数,解析一级类型图谱. 9.解析高等类型图谱峰旌旗灯号,如黄酮类化合物B环仅4,-位代替时,呈现AA,BB,体系峰旌旗灯号,二氢黄酮则呈现ABX体系峰旌旗灯号. 10. 假如一维1H-NMR难以解析分子构造,可斟酌测试二维核磁共振谱合营解析构造. 11. 组合可能的构造式,依据图谱的解析,组合几种可能的构造式.
核磁共振C谱（13C-NMR）13C-NMR
⼆、13C-NMR的去偶技术2、偏共振去偶三、13C的化学位移及影响因素3、影响δC的因素（2）诱导效应(3)共轭效应（4）空间效应四、13C-NMR的解析例1、推测C8H18的结构例2：未知物分⼦式为C7H9N，核磁共振碳谱如下，推测其结构
。不饱和度U=41号峰为饱和碳，为四重峰，故是CH3，按?Ｃ值可能为CH3Ph2~7号峰为sp2杂化碳，从多重峰的组
成及?C值看是双取代苯上的碳除以上两个结构单元CH3和C6H4外，还剩⼀个NH2，故可能结构为CH3PhNH2结构C的取代苯
上的碳只出4个峰，可排除。A和B可⽤计算碳原⼦?C值，排除A。化合物为B核磁共振碳谱（13CNMR)13CNMR核
磁共振的特点13CNMR的去偶技术13CNMR的化学位移及影响因素13C-NMR谱图解析⼀、13CNMR核磁共
振的特点化学位移范围宽，分辨能⼒⾼。1H-NMR常⽤δ值范围为0-15ppm。13C-NMR常⽤
δ值范围为0-250ppm(正碳离⼦达300ppm)，其分辨能⼒远⾼于1H-NMR。13C-NMR给出各种类型碳
（伯、仲、叔、季）的共振吸收峰。不能⽤积分曲线获取碳的数⽬信息。13C-1H偶合常数较⼤，1JCH=110～320Hz。偶合谱的谱线交迭，谱图复杂。常规13CNMR谱为全去偶谱，所有的碳均为单峰。灵敏度低。13C峰
度仅1.11％，⽐1H信号弱得多，约1/6400。为提⾼信号强度，采⽤：（1）增加样品浓度，以增⼤样品中13C核的数⽬。
（2）采⽤共振技术，利⽤NOE效应增强信号强度。（3）多次扫描累加，是最常⽤的有效⽅法。（4）改变仪器测量条件。13C-NMR谱中，1JCH约100－200Hz，偶合谱的谱线交迭，谱图复杂。常采⽤⼀些特殊的测定⽅法。1、质⼦宽带去偶（噪⾳
去偶）和NOE增强：双共振技术⽤射频场（B1）照射碳核，使其激发产⽣13C核磁共振吸收，同时附加另⼀个射频场（B2，去偶场）使其覆盖全部质⼦的共振频率范围，⽤强功率照射使所有质⼦达到饱和，从⽽使1H对13C的偶合全部去掉。NOE增强：峰
第三节 核磁共振碳谱（13C-NMR）
13C核与1H核一样也是磁性核，具有磁共振现象，遵循相同的核磁共振基本原理。通过磁共振技术测得的有机化合物13C核共振信号谱图称为碳谱。碳谱与氢谱一样是有机化合物结构解析的重要手段，但碳谱更具优越性。有机化合物的不同环境碳信号谱宽为220ppm左右，比氢谱约大20倍。这意味着碳谱比氢谱更能表现出分子结构的微小差异。例如胆固醇，通过氢谱除了能确定结构中有四个角甲基和连氧碳上的H-3质子以及双键上的H-6质子外，其余多个质子环境比较近似，化学位移十分相近，相互重叠在0.5~1.5ppm之间，形成复杂的叠加信号，难以解析。而在全氢去偶碳谱中，则给出与结构中碳原子逐一对应的27个碳信号，从而提供了结构的重要骨架信息。由于环状和链状化合物的骨架结构是有机化学研究的核心，因此碳骨架信息对有机化合物结构解析至关重要。
3.1化学位移标量和范围
和氢谱一样，碳谱的化学位移为频率轴换成的无单位标量，以δ（ppm）为单位。13C核化学位移的测量也同1H核一样要采用标准化合物，通常是四甲基硅烷。
3.1.1 影响化学位移的因素
13C核化学位移与其在分子中的化学环境有关，影响的大小用屏蔽系数σi表示，它包括数种因素的加和：
σi= σd+ σp+σa+σm
σd是13C核外围的电子在外磁场感应下产生电流，形成一个方向与外磁场对抗的局部磁场，从而产生屏蔽。核外电荷密度越大，该抗磁项的贡献越大，即13C 核的共振峰移向高场。σp为各向异性即非球形的局部电子流产生的去屏蔽，与电子云密度、激发能量和键级等有关。σa是邻近基团对13C 核产生的各向异性的屏蔽或去屏蔽效应。σm是介质的屏蔽效应。总之，除测试溶剂外，13C核化学位移主要与核外电子云密度有关。
具体来说，有机化合物中各类13C核的化学位移主要受下列因素影响：
（1）杂化方式：sp3杂化的13C核信号出现在较高场，δC在0~100之间，sp2杂化13C核信号出现在较低场，δC在100~200之间，sp杂化13C核信号的化学位移介于sp2和sp杂化13C信号之间，在δC70~130之间。
