核磁共振波谱法之氢谱解析.pptx

核磁共振波谱法之氢谱解析第1页/共60页第五节 核磁共振氢谱的解析要求：1、掌握核磁共振氢谱中峰面积与氢核数目的关系；2、掌握核磁共振氢谱的解析步骤；3、熟悉并会解析一些简单的核磁共振氢谱。第2页/共60页 一、谱图中化合物的结构信息1、核磁共振氢谱提供的信息：由化学位移、偶合常数及峰面积积分曲线分别提供含氢官能团、核间关系及氢分布等三方面的信息。具体如下：（1）峰的数目：标志分子中磁不等价质子的种类，多少种；（2）峰的强度(面积)：每类质子的数目(相对)，多少个；（3）峰的位移(? )：每类质子所处的化学环境，化合物中位置；（4）峰的裂分数：相邻碳原子上质子数；（5）偶合常数(J)：确定化合物构型。第3页/共60页不足之处：仅能确定质子（氢谱）。第4页/共60页2、峰面积和氢核数目的关系： 在1H-NMR谱上，各吸收峰覆盖的面积与引起该吸收的氢核数目成正比。峰面积常以积分曲线高度表示。积分曲线的画法由左至右，即由低磁场向高磁场。 积分曲线的总高度（用cm或小方格表示）和吸收峰的总面积相当，即相当于氢核的总个数。而每一相邻水平台阶高度则取决于引起该吸收峰的氢核数目。 当知道元素组成时，即知道该化合物总共有多少个氢原子时，根据积分曲线便可确定图谱中各峰所对应氢原子数目，即氢分布；如果不知道元素组成，但图谱中有能判断氢原子数目的基团（如甲基、羟基、取代芳环等），以此为基准也可以判断化合物中各种含氢官能团的氢原子数目。第5页/共60页32258 7 6 5 4 3 2 1 0化合物 C10H12O2第6页/共60页例1 计算下图中a、b、c、d各峰的氢核数目。C4H7BrO2的核磁共振氢谱第7页/共60页测量各峰的积分高度，a为，b为，c为，d为。氢分布可采用下面两种方法求出。（1）由每个（或每组）峰面积的积分值在总积分之中所占的比例求出:同理计算c峰和d峰各相当于1H。第8页/共60页 依已知含氢数目的峰的积分值为准，求出一个氢相当的积分值，而后求出氢分布。 本题中δd很容易认定为羧基氢的共振峰，因而相当于1个氢，因此：第9页/共60页二、核磁共振氢谱前的要求：1、样品纯度应98％。2、选用良溶剂；3、样品用量：CW仪器一般样品需10mg左右，否则信号弱，不易获得正常图谱。FT-NMR仪器，样品量由累加次数确定(一般只需要几个毫克即可)；4、推测未知物是否含有酚羟基、烯醇基、羧基及醛基等，以确定图谱是否需扫描至δ10以上；5、推测未知物是否含有活泼氢(OH、NH、SH及COOH等)，以决定是否需要进行重水交换。第10页/共60页三、核磁共振氢谱的解析1 先检查内标物的峰位是否准确，底线是否平坦，溶剂中残留的1H信号是否出现在预定的位置。2 已知分子式，算出不饱和度U：3 根据各峰的积分线高度，参考分子式或孤立甲基峰等，算出氢分布。4 先解析孤立甲基峰：通过计算或查表确定甲基类型，如CH3-O-及CH3-Ar 等。5 解析低场共振峰：醛基氢δ～10、酚羟基氢～15、羧基氢δ10～12及烯醇氢δ14~16。6 计算△υ／J，确定图谱中的一级与高级偶合部分。先解析图谱中的一级偶合部分，由共振峰的化学位移值及峰分裂，确定归属及偶合系统。第11页/共60页7 解析图谱中高级偶合部分：①先查看δ7左右是否有芳氢的共振峰，按分裂图形确定自旋系统及取代位置；②难解析的高级偶合系统可先进行纵坐标扩展，若不解决问题，可更换高场强仪器或运用双照射等技术测定；也可用位移试剂使不同基团谱线的化学位移拉开，从而使图谱简化。8 含活泼氢的未知物：可对比重水交换前后光谱的改变，以确定活泼氢的峰位及类型(OH，NH，SH，COOH等)。9 最好参考IR、UV及MS等图谱进行综合波谱解析。10 结构初定后，查表或计算各基团的化学位移核对。核对偶合关系与偶合常数是否合理。已发表的化合物，可查标准光谱核对。第12页/共60页adbc例2 一个含溴化合物分子式为C4H7BrO2，核磁共振氢谱如图。由光谱解析确定结构。已知δ1.78(d)、δ2.95(d)、δ4.43(sex)、δ10.70(s)；Jac＝，Jbc＝。 第13页/共60页或氢分布：a:b:c:d=3H:2H:1H:1H未知物可能结构为：第14页/共60页即第15页/共60页 例3 一个未知物的分子式为C9H13N。δa1.22(d)、 δb2.80(sep)、 δc3.44(s)、 δd6.60(m，多重峰)及δe7.03(m)。核磁共振氢谱如图，试确定结构式。1H6H4H2HC9H13N的核磁共振氢谱第16页/共60页 解：不饱和度：