C13核磁共振谱详解

设单共振时偶合常数为J，双共振时偶合常数为J/
J/ J 2 HH2
当Δυ=0时，J/=0，就是完全去偶；当Δυ>0时， J/>0，就是偏共振去偶
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特点： 1. 可识别碳的级别 伯碳（CH3）－q峰 仲碳（CH2）－t峰 叔碳（CH）－d峰 季碳（C）－S峰 2. 对于复杂且分子量大的分子，谱线间隔近或
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第二节 碳谱的测定
一、宏观磁化强度矢量与核磁共振
宏观磁化强度矢量M是单位体积内核磁矩μ 的矢量和， 即：
N
M i i1
M// M0 M M
M 0
x
z B0 M+ y
M-
z B0 M0
y x
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在X（X/）轴施加一个频率为υ0线偏振射频场， 磁场强度为B1，可分解为XY平面上两个旋转方向相 反频率为υ0（与自旋核进动频率相等）的圆偏振磁 场，此时M将产生章动，吸收能量产生核磁共振。
器频率，则该脉冲系列可展开成以υ0为中心的连续 的频率振动，简称频谱。
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主带频谱范围为ω＝ 2/tp，中心频率为V0 , 在该范围内，谱线的 间隔距离△＝1/tr、故 在该主带频谱范围内， 谱线的总数为：
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即该射频脉冲系列相当于一台拥有4×105不同频 率、间隔为0.5Hz的射频波的多波道核磁共振仪，频 率范围是V0±2×105 , 可使分子中处于不同化学环 境下的所有13C（或1H）核同时共振，并得到含有所 有13C（或1H）核信息的FID信号。虽然各种FID信 号混合在一起，但频率和相位不同，可通过相敏检 测器检测并区别开来。以累加1次需2秒计算，即使 进行1万次累加，也只需要约5.5小时。这样，在采 用多次脉冲作用于试样，并将FID信号进行多次累 加后再进行傅立叶变换，对于像13C这样的低灵敏度 核来说，也可以得到一张好的NMR图谱

13c-葡萄糖核磁共振氢谱
13C-葡萄糖核磁共振氢谱是一种用于分析葡萄糖分子结构的实验技术。

在这种核磁共振技术中，样品中的葡萄糖分子暴露在强磁场中，然后通过向样品施加特定的无线电波来激发核自旋。

葡萄糖分子中的13C原子会产生特定的共振信号，这些信号可以被记录下来并用于确定葡萄糖分子结构。

通过13C-葡萄糖核磁共振氢谱，我们可以获得关于葡萄糖分子中碳原子的化学环境和相对数量的信息。

这些信息可以帮助化学家确定葡萄糖分子的构象和异构体的存在情况，以及分子中各个碳原子的连接方式。

在分析13C-葡萄糖核磁共振氢谱时，化学家需要关注各个碳原子的化学位移、耦合常数和峰形。

这些参数可以提供关于葡萄糖分子结构的重要信息，例如碳原子所在的化学环境以及它们之间的相互作用。

总的来说，13C-葡萄糖核磁共振氢谱是一种非常有用的技术，可以为化学家提供关于葡萄糖分子结构的重要信息，有助于他们更好地理解和研究葡萄糖在生物体内的功能和代谢途径。

碳13 核磁共振谱Carbon-13 NMR内容简介●碳核磁共振谱共性与特性●化学位移与结构●核磁共振谱现代实验技术●核磁共振在化学研究中的应用12C is not NMR-active I = 0however….13C does have spin, I = 1/2 (odd mass)1. Natural abundance of 13C is small (1.08% of all C)2. Magnetic moment of 13C is small13C signals are 6000 times weaker than 1H because:SALIENT FACTS ABOUT 13C NMRPULSED FT-NMR IS REQUIREDThe chemical shift range is larger than for protons0 -200 ppm 化学位移范围宽，对化学环境敏感：分子立体异构、链结运动、序列分布……胆固醇H/C13NMR对照SALIENT FACTS ABOUT 13C NMRFor a given field strength 13C has its resonance at a different (lower) frequency than 1H.1H13C1.41 T 60 MHz2.35 T 100 MHz7.05 T 300 MHz 1.41 T 15.1 MHz2.35 T 25.0 MHz7.05 T 75.0 MHzDivide the hydrogen frequency by 4 (approximately)for carbon-13Because of its low natural abundance (0.0108) there is a low probability of finding two 13C atoms next to each other in a single molecule.However, 13C does couple to hydrogen atoms (I = 1/2)13C -13C coupling NO!13C -1H coupling YES!Spectra are determined by many molecules contributing to the spectrum, each having only one 13C atom.SALIENT FACTS ABOUT 13C NMR(cont)not probablevery commonDECOUPLING THE PROTON SPINS PROTON-DECOUPLED SPECTRAA common method used in determining a carbon-13 NMR spectrum is to irradiate all of the hydrogennuclei in the molecule at the same time the carbon resonances are being measured.This requires a second radiofrequency (RF) source (the decoupler) tuned to the frequency of the hydrogen nuclei, while the primary RF source is tuned to the 13C frequency.1H-13CRF source 2RF source 1 continuouslysaturateshydrogenspulse tuned tocarbon-1313C signal (FID) measured “the decoupler”13NMR的特点●信号强度低。

根据 Karplus-Pople 公式， σpara 主要决定于平均电子激发能ΔE、2p 电子与核N的平均距离 r 和非微扰分子轨道表达式中电荷密度及键序矩 阵元Q，Q包括核N的2p轨道电子密度 QN 和多重键的贡献 ΣQNB。
2 2 σ para = e h 2 (ΔE ) −1 (r −3 ) 2 p (Q N + ∑ Q NB ) 2 m 2c B≠ N
= 128.5 + 9.3 + (-0.1) = 137.3 ppm = 128.5 + 0.7 + 0.7 = 129.9 ppm = 128.5 + 0.7 + (-2.9) = 126.3 ppm = 128.5 + 2(-0.1) = 128.3 ppm
3.2.3
影响化学位移的因素
δ；偶合常数 J；谱线强度或谱线积分；驰豫时间 T1，T2，但它们的重要性略有不 同。
链烃的 γ - 效应（Gauch effect）：主要指 γ-C 与取代基 X 在空间上 距离较近ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ相互排斥，将电子云彼此推向对方核的附近，从而增加 屏蔽作用，使化学位移向高场移动。
下图说明芳碳的 π电子云密度 (ρ) 与化学位移 (δc) 的直线关系。 图中三个化合物，都有6个π电子，但碳原子数为5，6，7，而电子云 密度分别为 1.2，1.0，0.86。
影响化学位移的结构因素： （1）杂化 化合物中碳原子轨道杂化有sp3、sp2 和sp 三种基本状态。烷基中 的饱和碳、烯烃和芳碳的δC 范围由高场到低场依次处于 0 ∼ 60 ppm， 90 ∼ 160 ppm。 羰基碳原子的化学位移最大，这是 sp2 杂化效应和电负性效应影 响的结果。 对于芳环和烯烃碳原子来说，它的高化学位移值与磁各向异性 效应有关。