核磁共振碳谱学习教案

1、会计学1核磁共振核磁共振(h c n zhn)碳谱碳谱第一页，共113页。5.1 碳核磁共振谱简介5.2 13C的化学位移5.3 偶合谱 5.4 碳核磁共振谱中的实验(shyn)技术5.5 碳核磁共振谱的解析及其应用 在有机物中，有些官能团不含氢, 例如C=O，C=C=C和N=C=O, 官能团的信息不能从1H NMR谱中得到，只能从13C NMR谱中得到主要(zhyo)内容第1页/共112页第二页，共113页。第2页/共112页第三页，共113页。PFT-NMR：脉冲傅里叶变换(binhun)核磁共振仪第3页/共112页第四页，共113页。第4页/共112页第五页，共113页。总结总结(zng

2、ji)碳谱碳谱的特点：的特点：n化学位移范围：化学位移范围：0 220 ppm，氢谱，氢谱0 16ppmn提供各种类型碳（伯、仲、叔、季碳）的信息提供各种类型碳（伯、仲、叔、季碳）的信息(xnx)。n不能用积分曲线获取碳的数目信息不能用积分曲线获取碳的数目信息(xnx)n邻近有吸电子基团，信号移向低场（左移）邻近有吸电子基团，信号移向低场（左移）n 碳周围电子密度增加，信号移向高场（右移）碳周围电子密度增加，信号移向高场（右移）n常规常规 13C NMR 谱为全去偶谱，因而所有的碳信号均为单谱为全去偶谱，因而所有的碳信号均为单峰。峰。第5页/共112页第六页，共113页。核磁共振核磁共振(h

3、c n zhn)碳谱碳谱 （13C NMR)dcba第6页/共112页第七页，共113页。第7页/共112页第八页，共113页。碳的类型化学位移(ppm)碳的类型化学位移(ppm)-C-I0 40C-65 85-C-Br25 65=C-100 150-C-Cl35 80C=O170 210-CH38 30C-O40 80-CH2- 15 55C6H6110 160 -CH- 20 60C-N30 65第8页/共112页第九页，共113页。第9页/共112页第十页，共113页。ppAAABBe hm CErQQ 22221323()diiemCr2213第10页/共112页第十一页，共113页。

4、第11页/共112页第十二页，共113页。OCH2COCH2CH3127 1344114611711141383636 126-142第12页/共112页第十三页，共113页。OH 3.6 1.6 0.9 64 26 10NO2 4.4 2.1 1.0 77 21 11第13页/共112页第十四页，共113页。 128.5 a 147.7 b 116.1 a 112.5 b 132.0 c 129.8 d 119.0 c 129.0 d 132.8第14页/共112页第十五页，共113页。 -CHO -COCH3 COOH CONH2 -COCl -COBrc=O 201 204 177 17

5、2 170 167c=O 201.5 192.4 190.7第15页/共112页第十六页，共113页。HH第16页/共112页第十七页，共113页。14.0 ppm20.3 ppm第17页/共112页第十八页，共113页。 = 0 = 28 = 50 C = 195.7 C = 199.0 C = 205.5第18页/共112页第十九页，共113页。第19页/共112页第二十页，共113页。化合物ClBrICH3XCH2X2CHX3CX425.154.277.796.710.221.612.3-28.5-20.5-53.8-139.7-292.3第20页/共112页第二十一页，共113页。第2

6、1页/共112页第二十二页，共113页。第22页/共112页第二十三页，共113页。第23页/共112页第二十四页，共113页。 = 34.5 ppm (实测 34.5 ppm)第24页/共112页第二十五页，共113页。CCkiiikkRHZR()(,)()Zki: 取代基对k碳原子的位移增量第25页/共112页第二十六页，共113页。第26页/共112页第二十七页，共113页。CksiikZRK( ).()27 6第27页/共112页第二十八页，共113页。第28页/共112页第二十九页，共113页。 Ci = 123.3 + nijAi + Z第29页/共112页第三十页，共113页。第

7、30页/共112页第三十一页，共113页。第31页/共112页第三十二页，共113页。无对称性： 6个峰单取代(qdi)： 4个峰对位取代(qdi)： 4个峰邻位相同取代(qdi)基： 3个峰间位三相同取代(qdi)基： 2个峰单个苯环(bn hun)不可能只有5个碳峰！R第32页/共112页第三十三页，共113页。第33页/共112页第三十四页，共113页。经验(jngyn)公式：第34页/共112页第三十五页，共113页。第35页/共112页第三十六页，共113页。第36页/共112页第三十七页，共113页。第37页/共112页第三十八页，共113页。第38页/共112页第三十九页，共11

8、3页。第39页/共112页第四十页，共113页。 溶 剂 CDCl3 CD3OD CD3COCD3 C6D6 C5D5N c (ppm) 77.0 49.7 30.2 206.8 128.7 123.5 135.5 149.5 峰重数 3 7 7 s 3 3 3 3 溶 剂 CCl4 CD3CN (CD3)2S=O CD3CO2D c (ppm) 96.0 13 117.7 39.5 20.0 178.4 峰重数 s 7 s 7 7 s第40页/共112页第四十一页，共113页。第41页/共112页第四十二页，共113页。第42页/共112页第四十三页，共113页。NOSOab161 136

9、131 127 开链 125 220 172175 170.5a149,b133第43页/共112页第四十四页，共113页。第44页/共112页第四十五页，共113页。第45页/共112页第四十六页，共113页。第46页/共112页第四十七页，共113页。体系峰数峰数代号多重峰相对强度季碳1s1 -CH2d1:1-CH2-3t1:2:1-CH34q1:3:3:1第47页/共112页第四十八页，共113页。第48页/共112页第四十九页，共113页。第49页/共112页第五十页，共113页。第50页/共112页第五十一页，共113页。第51页/共112页第五十二页，共113页。第52页/共112

10、页第五十三页，共113页。宽带去偶宽带去偶偏共振偏共振(gngzhn)去偶去偶选择性选择性去偶去偶未去偶未去偶 (CH2) (CH3) (CH) (CH2) (CH3) (CH) (C)1H13C第53页/共112页第五十四页，共113页。第54页/共112页第五十五页，共113页。第55页/共112页第五十六页，共113页。 第56页/共112页第五十七页，共113页。完全图谱测试中心给出的图谱质子宽带去偶第57页/共112页第五十八页，共113页。CF3COOCH3206.3和29.9为CD3COCD3的CO和CD3; 55.2四重峰为CH3O; 116.5四重峰为CF3; 159.05四

11、重峰为COO第58页/共112页第五十九页，共113页。55.2在偶合(u h)谱中为四重峰，在去偶谱为单峰，归属于CH3O; 116.5四重峰为CF3; 159.05四重峰为COOCF3COOCH3第59页/共112页第六十页，共113页。未去偶谱图第60页/共112页第六十一页，共113页。第61页/共112页第六十二页，共113页。第62页/共112页第六十三页，共113页。第63页/共112页第六十四页，共113页。第64页/共112页第六十五页，共113页。质子去偶偏共振去偶第65页/共112页第六十六页，共113页。质子去偶偏共振去偶第66页/共112页第六十七页，共113页。第6

12、7页/共112页第六十八页，共113页。第68页/共112页第六十九页，共113页。第69页/共112页第七十页，共113页。第70页/共112页第七十一页，共113页。Chemical shift (d, ppm)020406080100120140160180200CCH2CH2CH2CH3O第71页/共112页第七十二页，共113页。Chemical shift (d, ppm)020406080100120140160180200CHCHCHCH2CH2CH2CH3CCH2CH2CH2CH3O 羰基(tn j)和季碳峰消失 伯碳和叔碳不变化(binhu) 仲碳峰倒置第72页/共112页

13、第七十三页，共113页。标准(biozhn)去氢碳谱CH2碳向下DEPT 90仅CH碳出现DEPT 135CH和和CH3碳向上第73页/共112页第七十四页，共113页。第74页/共112页第七十五页，共113页。H3CCCCCH3OOHHH3CCCCCH3OOHHKeto (K: 13%)Enol (E: 87%)第75页/共112页第七十六页，共113页。NMR analysis of the keto-enol tautomerism of 2,4-pentanedione (CDCl3, 25C, 20 MHz). (b) 13C NMR spectrum obtained by in

14、verse gated with integrals; (c) 1H broadband decoupling 13C NMR spectrum 第76页/共112页第七十七页，共113页。第77页/共112页第七十八页，共113页。第78页/共112页第七十九页，共113页。第79页/共112页第八十页，共113页。第80页/共112页第八十一页，共113页。7(s)146.86(s)138.85(d)129.14(d)119.22(d)112.33(d)115.91(q)21.3第81页/共112页第八十二页，共113页。A B C第82页/共112页第八十三页，共113页。ClCH3KO

15、HC2H5OHCH3CH2or第83页/共112页第八十四页，共113页。第84页/共112页第八十五页，共113页。第85页/共112页第八十六页，共113页。第86页/共112页第八十七页，共113页。结构(jigu)推导Analysis: C4H10O2 第87页/共112页第八十八页，共113页。分子式：C4H10O2 第88页/共112页第八十九页，共113页。Analysis: C5H7O2N 结构(jigu)推导第89页/共112页第九十页，共113页。分子式分子式: C5H7O2N 第90页/共112页第九十一页，共113页。Analysis: C6H10O 结构(jigu)推

16、导第91页/共112页第九十二页，共113页。Structure: IUPAC Name: 2-butanon-4-ene结构(jigu)推导第92页/共112页第九十三页，共113页。Analysis: C8H8O 结构(jigu)推导第93页/共112页第九十四页，共113页。结构(jigu)推导Structure: IUPAC Name: acetophenone第94页/共112页第九十五页，共113页。Analysis: C6H8O 结构(jigu)推导第95页/共112页第九十六页，共113页。结构(jigu)推导Structure: IUPAC Name: cyclohexano

17、n-2-ene第96页/共112页第九十七页，共113页。结构(jigu)推导第97页/共112页第九十八页，共113页。结构(jigu)推导第98页/共112页第九十九页，共113页。例三,某化合物分子式为C13H8O,其红外光谱中，3045cm-1有中等(zhngdng)强度的吸收,1705cm-1有强吸收,30002800cm-1范围内无吸收,试推测其分子结构结构(jigu)推导第99页/共112页第一百页，共113页。第100页/共112页第一百零一页，共113页。O第101页/共112页第一百零二页，共113页。结构(jigu)推导例4：某化合物分子式为C11H14O3第102页/共

18、112页第一百零三页，共113页。结构(jigu)推导第103页/共112页第一百零四页，共113页。OHO第104页/共112页第一百零五页，共113页。结构(jigu)推导例5：未知物的分子式为C6H12O2，13CNMR质子(zhz)偏共振去偶谱(a)和质子(zhz)宽带去偶谱（b）如图所示，求其结构。 第105页/共112页第一百零六页，共113页。H3CCCCH3CH3OHO31.8 209.754.869.529.4CH2第106页/共112页第一百零七页，共113页。例6：某含氮未知物，质谱显示分子离子峰为m/z 209，元素(yun s)分析结果为C：57.4%，H：5.3%，N：6.7%，13C NMR谱如图4-8所示。（括弧内s表示单峰，d表示双峰，t表示三重峰，q表示四重峰），推导其化学结构。 结构(jigu)推导第107页/共112页第一百零八页，共113页。结构(jigu)推导n分子式为C10H11NO4, 不饱和度为 6 n分子中存在(cnzi)某种对称因素 n（ppm）：饱和碳：14.1（q） C-CH3， sp2 碳 123.6（d） 2CHn40.8（t） C-CH2 130.5 (d) 2CHn60.3（t） O-CH2 141.9 (s)n 147.1 (s)n 170.2 (s) C=OCOOCH2CH31