核磁共振碳谱课件.ppt
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1、关于核磁共振碳谱课件第1页,此课件共64页哦3.1 基本原理在在C的的同同位位素素中中,只只有有13C有有自自旋旋现现象象,存在核磁共振吸收,其自旋量子数存在核磁共振吸收,其自旋量子数I=1/2。13C NMR的原理与的原理与1H NMR一样。一样。由由于于c=H/4,且且13C的的天天然然丰丰度度只只有有1.1%,因因此此13C核核的的测测定定灵灵敏敏度度很很低低,大大约约是是H核核的的1/6000,测测定定困困难难。必必须须采采用用一些提高灵敏度的方法:一些提高灵敏度的方法:第2页,此课件共64页哦(1)提高仪器灵敏度;提高仪器灵敏度;(2)提高仪器外加磁场强度和射频场功率;提高仪器外加磁
2、场强度和射频场功率;(3)增大样品浓度;增大样品浓度;(4)采采用用双双共共振振技技术术,利利用用NOE效效应应增增强强信信号强度;号强度;(5)多次扫描累加,这是最常用的方法。多次扫描累加,这是最常用的方法。第3页,此课件共64页哦13C NMR的优点:的优点:值范围很宽,一般为值范围很宽,一般为0250,化学环境相差很小,化学环境相差很小的的C,在碳谱上都能分开出峰。,在碳谱上都能分开出峰。13C NMR的问题:的问题:碳与氢核的偶合作用很强,偶合常数较大,给图谱的碳与氢核的偶合作用很强,偶合常数较大,给图谱的测定与解析造成很大的困难。因此,碳谱的测定技术测定与解析造成很大的困难。因此,碳
3、谱的测定技术较为复杂,识谱时一定要注意谱图的制作方法及条件。较为复杂,识谱时一定要注意谱图的制作方法及条件。13C NMR的标准物质:的标准物质:和氢谱一样,其标准物质多采用和氢谱一样,其标准物质多采用TMS。第4页,此课件共64页哦3.2 13C NMR测定方法一、碳谱中的偶合问题一、碳谱中的偶合问题 碳谱中,碳与氢核的偶合相当严重。且偶合规则与碳谱中,碳与氢核的偶合相当严重。且偶合规则与氢谱相同,使得若不使用特殊技术,碳谱很复杂,氢谱相同,使得若不使用特殊技术,碳谱很复杂,很难解析。很难解析。二、二、13C NMR测定方法测定方法 1、质子宽带去偶、质子宽带去偶 又称质子噪音去偶又称质子噪
4、音去偶 制作方法:制作方法:在扫描时,同时用一强的去偶射频对可在扫描时,同时用一强的去偶射频对可使全部质子共振的射频区进行照射,使全部质子使全部质子共振的射频区进行照射,使全部质子饱和,从而消除碳核和氢核间的偶合,得到简化饱和,从而消除碳核和氢核间的偶合,得到简化的谱图。的谱图。第5页,此课件共64页哦的质子宽带去偶谱的质子宽带去偶谱(1)(3)(4)(5)(6)39.6110.8124.8131.5154.0189.5CHO(CH3)2N123456(2)第6页,此课件共64页哦2、质子选择去偶、质子选择去偶 该方法类似于氢谱的自旋去偶法。且有该方法类似于氢谱的自旋去偶法。且有NOE效应效应
5、存在。存在。CH31234C4C1C2C3芳烃质子被去偶芳烃质子被去偶甲苯的质子选择去偶甲苯的质子选择去偶(低场部分低场部分)第7页,此课件共64页哦3、偏共振去偶、偏共振去偶 制制作作方方法法:与与质质子子宽宽带带去去偶偶相相似似,只只是是此此时时使使用用的的干干扰扰射射频频使使各各种种质质子子的的共共振振频频率率偏偏离离,使使碳碳上上质质子子在在一一定定程程度度上上去去偶偶,偶偶合合常常数数变变小小(剩剩余余偶偶合合常常数数)。峰峰的的分分裂裂数数目目不不变变,但但裂裂距距变变小小,谱谱图图得得到到简化,但又保留了碳氢偶合信息。简化,但又保留了碳氢偶合信息。第8页,此课件共64页哦CHO(
6、CH3)2N123456的偏共振去偶谱的偏共振去偶谱第9页,此课件共64页哦随着干扰射频频率与氢核共振频率的接随着干扰射频频率与氢核共振频率的接近,偏共振去偶谱即变成宽带质子去偶近,偏共振去偶谱即变成宽带质子去偶谱:谱:-CH3在碳谱中干扰照射频率的变化与谱图的关系在碳谱中干扰照射频率的变化与谱图的关系第10页,此课件共64页哦第三节第三节 C原子的化学位移原子的化学位移碳谱中各类碳的化学位移相差较大,其值主要受碳谱中各类碳的化学位移相差较大,其值主要受杂化状态和化学环境的影响,且和其连接的质子杂化状态和化学环境的影响,且和其连接的质子的化学位移有很好的一致性。的化学位移有很好的一致性。一、饱
7、和碳一、饱和碳(1)c在在-2.143ppm 之间;之间;(2)每有一个每有一个-H 或或-H 被甲基取代,碳的化学位移增加被甲基取代,碳的化学位移增加大约大约 9,称,称或或效应;效应;(3)每一个每一个-H 被取代,碳化学位移减小约被取代,碳化学位移减小约 2.5;(4)电负性较大的基团,通常使碳的化学位移加大。电负性较大的基团,通常使碳的化学位移加大。第11页,此课件共64页哦CH3CHCH2CH3CH321342第12页,此课件共64页哦CH3CH2CClCH3CH31234第13页,此课件共64页哦CH3CH2COHCH3CH31234第14页,此课件共64页哦CH3CH2CNH2C
8、H3CH31234第15页,此课件共64页哦二、烯烃二、烯烃 烯烃烯烃sp2杂化的碳的化学位移为杂化的碳的化学位移为100165,随取代基的不同而不同。,随取代基的不同而不同。CH2=CHCH2CH2CH331245第16页,此课件共64页哦C=CCH2ClHHCH32134第17页,此课件共64页哦三、炔烃三、炔烃 炔烃炔烃sp杂化碳的化学位移在杂化碳的化学位移在6792之间。之间。CH CCH2CH2CH351234第18页,此课件共64页哦第19页,此课件共64页哦四、芳烃四、芳烃(1)芳芳烃烃芳芳环环sp2杂杂化化的的碳碳的的化化学学位位移移为为123142(苯苯:128.5);(2)
9、取取代代芳芳烃烃sp2杂杂化化碳碳的的化化学学位位移移为为110170;取取代基的影响类似于氢谱。代基的影响类似于氢谱。第20页,此课件共64页哦CH351243第21页,此课件共64页哦OH4231第22页,此课件共64页哦NO24321第23页,此课件共64页哦五、羰基碳五、羰基碳 羰基碳的化学位移在羰基碳的化学位移在170210间,受取代间,受取代基影响较大。基影响较大。CH3CH2CH2CHO4123第24页,此课件共64页哦CH3CCH2CH3O1234第25页,此课件共64页哦CH3CH2CH2COOH4123第26页,此课件共64页哦CH3COOCH2CH31243第27页,此课
10、件共64页哦CH3CH2COCl123第28页,此课件共64页哦CH3CH2CONH2123第29页,此课件共64页哦DEPT谱(distortionless enhancement by polarization transfer,无畸变增强极化转移技术技术),大大提高对提高对13C核的观测灵敏度核的观测灵敏度;可利用利用异核间异核间的的偶合偶合对对13C信号进行信号进行调制调制的方法的方法,来确定碳原子的类型确定碳原子的类型。第30页,此课件共64页哦DEPT谱图:不同类型的13C信号均呈单峰(CH3、CH2、CH及季碳)。通过改变照射1H核第三脉冲宽度()的不同,若=135(C谱),可使
11、CH及CH3为向上的共振吸收峰,CH2为向下的共振吸收峰,季碳信号消失。若=90(B谱),CH为向上的信号,其它信号消失。若=45(A谱),则CH3、CH2及CH皆为向上的共振峰,只有季碳信号消失。以取代偏共振去偶谱中同一朝向的多重谱线。第31页,此课件共64页哦DEPT谱图A、B、C谱:第32页,此课件共64页哦DEPT谱图R、Q及P谱:I还可以通过A、B及C谱的加减处理,而得DEPT的R、Q及P谱,分分别别只只呈呈现现CH3、CH2及及CH的的信信号号,而而且且都都呈呈现现向向上上的的单单一一谱线谱线。I由于DEPT谱的定定量量性性很很强强,因此不仅可鉴别碳原子的类型,而且可判断碳原子的数
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