核磁实验-13C

1、核磁共振指认化合物中碳原子刘渝萍基础化学实验教学中心 1.掌握核磁共振的基本原理 2.掌握核磁共振仪器结构与原理 3.掌握核磁共振碳谱的解析实验目的实验内容实验内容1. 基本原理基本原理 碳谱的特点碳谱的特点 碳谱的实验方法碳谱的实验方法 碳谱的解析方法碳谱的解析方法2. 核磁共振仪器核磁共振仪器3. 实验步骤实验步骤4. 数据处理数据处理1 基本原理基本原理-碳谱特点碳谱特点（1）化学位移范围宽）化学位移范围宽（2）碳骨架）碳骨架（3）识别碳级别）识别碳级别（4）碳谱灵敏度低，耦合复杂）碳谱灵敏度低，耦合复杂乙基苯的质子噪声去耦碳谱乙基苯的质子噪声去耦碳谱核磁共振现象：自旋核在静磁场中，当一

2、定频率的射频场垂直于静磁场方向照射自旋核时，如果射频场能量恰好等于相邻能级之间的差值，那么我们可以观察到自旋核核能级从低能态向高能态跃迁。1 基本原理基本原理-碳谱特点碳谱特点1 基本原理基本原理-实验方法实验方法常规质子去耦常规质子去耦13C谱谱季碳不出峰，其余碳都出季碳不出峰，其余碳都出只有只有CH峰峰CH CH3 为正峰为正峰 CH2为负峰为负峰DEPT135 DEPT90DEPT45无畸变极化转移增益无畸变极化转移增益 (1) 判断参考标准物峰、溶剂峰、旋转边带、杂质峰。判断参考标准物峰、溶剂峰、旋转边带、杂质峰。(2) 已知化学分子式，应计算其不饱和度，了解可能存在的环及双键数已知化

3、学分子式，应计算其不饱和度，了解可能存在的环及双键数目。目。(3) 分子对称性分析分子对称性分析(4) 根据谱峰的化学位移值，粗略判断它们分别所属基团或可能的基团。根据谱峰的化学位移值，粗略判断它们分别所属基团或可能的基团。由由1H积分判断各峰所含积分判断各峰所含1H原子的数目之比。先判断特殊的峰。原子的数目之比。先判断特殊的峰。CH3O-，CH3N-，CH3-，CH3CO-(5) 根据峰的分区，初步判断碳的类型根据峰的分区，初步判断碳的类型(6) 判断碳原子的级数判断碳原子的级数(7) 推出结构单元并进行组合若干可能的结构式推出结构单元并进行组合若干可能的结构式(8) 进行碳谱指认进行碳谱指

4、认不饱和度不饱和度F+1+(T-O)/2 其中：其中：F：化合价为：化合价为4价的原子个数（主要是价的原子个数（主要是C原子），原子），T：化合价为：化合价为3价的原子个数（主要是价的原子个数（主要是N原子），原子），O：化合价为：化合价为1价的原子个数（主要是价的原子个数（主要是H原子），原子），1 基本原理基本原理-谱图解析谱图解析（1）饱和碳原子区100，饱和碳原子若不直接和杂原子O、S、N、F相连，其化学位移一般小于55。特别的是，炔碳的峰出在70-100之间。（2）不饱和碳原子区（90-160），烯碳原子和芳碳原子在这个区。当直接与杂原子相连时，化学位移可能会大于160。炔碳为70-

5、100。叠烯中央碳原子大于160。 （3）羰基或叠烯150，酸、酯和酸酐的羰基碳原子在160-180出峰，酮醛在200以上。1 基本原理基本原理-C化学位移分区化学位移分区1 基本原理-C化学位移分区碳的化学位移范围碳的化学位移范围1 基本原理基本原理-谱图解析谱图解析 1）排除杂质、溶剂、TMS峰。 2）分子对称性，确定峰数目 。 3）碳分区 4）碳原子级数 5）谱线归属1 基本原理基本原理-谱图解析谱图解析900M 核磁共振仪2 核磁共振的谱仪核磁共振的谱仪2 核磁共振的谱仪核磁共振的谱仪分类：按磁场源分分类：按磁场源分：永久磁铁、电磁铁、超导磁场 按交变频率分按交变频率分：40 ，60

6、，90 ，100 ， 200 ，500，-，800，900 MHZ（兆赫兹），频率越高，分辨率越高 按射频源和扫描方式不同分按射频源和扫描方式不同分：连续波NMR谱仪（CW-NMR) 脉冲傅立叶变换NMR谱仪(FT-NMR)连续波谱仪：连续波谱仪：固定电磁波频率，连续扫描静磁感强度或者固定静磁感强度，连续改变电磁波频率，具有该种工作方式的谱仪。缺点：效率低、采样慢、难于累加，更不能实现核磁共振的新技术。傅立叶变换谱仪傅立叶变换谱仪：先就要使不同基团的核同时共振，同时产生各自的核磁共振信号。为达到这点，我们在某一时刻对样品应加一个相当宽的频谱的射频。70年代商用谱仪问世。优点：可对少量样品进行累

7、加测试，完成多种连续波谱仪不能完成的实验，例如，多种多样的核磁共振二维谱。从空间上分，主要有两大部分磁体（含探头）和谱仪从空间上分，主要有两大部分磁体（含探头）和谱仪磁体：提供强而均匀的磁场探头: 探头是核磁谱仪的核心部件，它固定于磁体或磁铁的中心，为圆柱形。作用有：放置样品、发射射频波脉冲、检测核磁共振信号、通过压缩空气对样品旋转谱仪：如射频发生器，前置放大器，接收器等等。由于是傅里叶变换分析仪器，必须有相应的计算机硬件、软件。高频核磁谱仪一般配有工作站，以进行复杂的运算和操作。 2 核磁共振的谱仪核磁共振的谱仪-组成组成2 核磁共振的谱仪核磁共振的谱仪-超导磁体超导磁体3 实验步骤实验步骤

8、（1）配置样品）配置样品样品样品：纯度高，固体样品和粘度大液体样品必须溶解。溶剂溶剂：氘代试剂(CDCl3, C6D6 ,CD3OD, CD3COCD3, C5D5N )标准标准：四甲基硅烷 (CH3)4Si ，缩写：TMS 优点：信号简单，且在高场，其他信号在低场， 值为正值；沸点低（26。5 C)，利于回收样品； 易溶于有机溶剂；化学惰性此外还有：六甲基二硅醚（HMDC, 值为0.07ppm), 4,4-二甲基-4-硅代戊磺酸钠（DSS, 水溶性，作为极性化合物的内标，但三个CH2的 值为0.53.0ppm,对样品信号有影响） 3 实验步骤实验步骤（2）放置样品）放置样品（3）测试样品）测试样品1、选择测试模版：例如13C、dept1352、建立新的实验数据目录名命令edc （回车）设置新实验的名称（NAME）、实验号（EXPNO）、处理号PROCNO）点击SAVE3、锁场打命令Lock （回车）点击所用氘代溶剂4、探头调谐