3核磁共振.ppt

第三章 核磁共振 核磁共振 NMR 是磁性核在外磁场中产生能级跃迁的一种物理现象 自1946年F Bloch和E M Purcell分别观测核磁共振现象 而于1952年获得诺贝尔物理学奖 1951年M E Packard首次报告乙醇的质子磁共振谱后 揭开了磁共振技术在有机化学中应用的序幕 通过50多年的发展 核磁共振技术由氢谱发展到碳谱 这两种核磁谱互相补充 在结构测定方面相得益彰 随着超导核磁和高分辨傅利叶变换核磁共振仪的问世 新发展的二维核磁共振相关谱解析新技术使得核磁共振成为有机化学及天然有机化合物结构解析中必不可少的检测手段 核磁共振的方法与技术作为分析物质的手段 由于其可深入物质内部而不破坏样品 并具有迅速 准确 分辨率高等优点而得以迅速发展和广泛应用 已经从物理学渗透到化学 生物 地质 医疗以及材料等学科 在科研和生产中发挥了巨大作用 12位因对核磁共振作出杰出贡献而获得诺贝尔奖的科学家 1944年I Rabi1952年F Bloch1952年E M Purcell1955年W E Lamb1955年P Kusch1964年C H Townes1966年A Kastler1977年J H VanVleck1981年N Bloembergen1983年H Taube1989年N F Ramsey1991年R R Ernst 核磁共振应用 核磁共振适合于液体 固体 如今的高分辨技术 还将核磁用于了半固体及微量样品的研究 核磁谱图已经从过去的一维谱图 1D 发展到如今的二维 2D 三维 3D 甚至四维 4D 谱图 陈旧的实验方法被放弃 新的实验方法迅速发展 它们将分子结构和分子间的关系表现得更加清晰 在世界的许多大学 研究机构和企业集团 都可以听到核磁共振这个名词 包括我们在日常生活中熟悉的大集团 而且它在化工 石油 橡胶 建材 食品 冶金 地质 国防 环保 纺织及其它工业部门用途日益广泛 在我国 其应用主要在基础研究方面 企业和商业应用普及率不高 主要原因是产品开发不够 使用成本较高 但在石油化工 医疗诊断方法应用较多 一些实际的应用 分子结构的测定化学位移各向异性的研究金属离子同位素的应用动力学核磁研究质子密度成像T1T2成像化学位移成像其它核的成像指定部位的高分辨成像元素的定量分析有机化合物的结构解析表面化学有机化合物中异构体的区分和确定大分子化学结构的分析 生物膜和脂质的多形性研究脂质双分子层的脂质分子动态结构生物膜蛋白质 脂质的互相作用压力作用下血红蛋白质结构的变化生物体中水的研究生命组织研究中的应用生物化学中的应用在表面活性剂方面的研究原油的定性鉴定和结构分析沥青化学结构分析涂料分析农药鉴定食品分析药品鉴定 核磁共振主要内容 第一节核磁共振的基础知识 NMR的基本原理 第二节氢核磁共振 1H NMR 第三节碳核磁共振 13C NMR 二维核磁共振 第一节核磁共振基础知识 一 核磁共振的基本原理1 核的自旋2 磁性核在外磁场中的行为特征 二 产生核磁共振的必要条件 三 屏蔽效应及在其影响下的能级跃迁 1 核的自旋与自旋角动量 P 核磁矩 及磁旋比 核自旋特性 1 自旋角动量 P 2 核磁矩 3 磁旋比 PP I I 1 1 2 h 2 I 0P 0 0无磁性I 0P 0 0有磁性 也就是核磁共振研究的对象 自旋量子数是描述原子核运动的量子数 自旋量子数可以是整数 半整数或零 它与原子核中质子数和中子数有关 自旋量子数不同的原子核 其核电荷分布形状亦不同 1 质子数和中子数均为偶数的原子核 如12C6 16O8 32S16 等 0 无自旋运动 无核磁共振现象 核电荷分布呈球形 2 质子数和中子数均为奇数的原子核 如14N7 2H1 10B5 等 1 2 3 正整数 核电荷呈伸长的椭球形分布 3 质子数和中子数一个为奇数 而另一个为偶数的原子核 1 2 3 2 5 2 半整数 此种核又可分为两种 一种如15N7 1H1 13C6 19F9 31P15等核 1 2 核电荷分布呈球形 它们的核磁共振现象比较简单 是核磁共振研究的主要对象 另一种核 1 2的奇整数倍 如11B5 35Cl17 37Cl17 79Br35 33S16等核 3 2 17O8 127I53等核 核电荷呈扁平的椭球形分布 核电荷分布不均匀 非球形对称分布 的原子核 称为电四极矩核 他们对核磁共振产生较为复杂的影响 2 自旋角动量 P 核在做自旋运动时 具有一定的自旋角动量 根据量子力学理论 自旋核的总自旋角动量可以用下式表示 P I I 1 1 2 h 2 3 核磁矩 根据经典电磁理论 任何带电物体的旋转运动都会产生磁场 因此 可以把自旋核看作一个小磁棒 称为磁偶极子 核磁偶极的大小用偶极矩 表示 1 核的自旋取向 自旋取向数与能级状态磁性核的自旋运动是随机的 因而自旋运动产生的核磁矩在空间随机排列 互相抵消 故在一般情况下对外不呈现磁性 然而 在强的外磁场中 核磁矩受到外磁场扭力矩的作用进行定向排列 2 磁性核在外磁场中的行为特征 按照量子理论 磁性核在外加磁场中的自旋取向数不是任意的 自旋取向数 2I 1每个自旋取向将分别代表原子核的某个特定的能级轨道 并用磁量子数m来表示 m I I 1 I 且只能取2I 1个数值 当 1 2 自旋取向数 2 1 2 1 2 m 1 2 m 1 2 即有两个自旋取向相反的取向 如 2H 13C等核 当 1 自旋取向数 3当 2 自旋取向数 5 上图表示了自旋核 氢核 在外磁场中的两种取向 图中斜箭头表示氢核自旋轴的取向 在这种情况下 m 1 2的取向由于与外磁场方向相反 能量较m 1 2者为高 显然 在磁场中核倾向于具有m 1 2的低能态 而两种进动取向不同的氢核 其能量差 E等于 E 2 H0 2 核在能级间的定向分布和核跃迁 通常在热力学平衡条件下 自旋核在两个能级间的定向分布数目遵从Boltzmann分配定律 低能态核的数目比高能态的数目稍微多一些 如100MHz H0 23500高斯 的仪器 低能态核100万 高能态核999987个 相差13个 这仅仅百万分之几的分布差异正是我们能检测到核磁共振信号的主要基础 3 饱和与弛豫 前已述及 当磁场不存在时 I 1 2的原子核对两种可能的磁量子数并不优先选择任何一个 在一大集的这类核中 m等于 1 2及 1 2的核的数目完全相等 在磁场中 核则倾向于具有m 1 2 所以 在有磁场存在下 m 1 2比m 1 2的能态更为有利 然而核处于m 1 2的趋向 可被热运动所破坏 根据波尔兹曼分布定律 可以计算 在室温 300K 及l 409T强度的磁场中 处于低能态的核仅比高能态的核稍多一些 约多百万分之十左右 饱和与弛豫 弛豫过程有两种 即自旋 晶格弛豫和自旋 自旋弛豫 自旋 晶格弛豫 处于高能态的氢核 把能量转移给周围环境 固体为晶格 液体则为周围的溶剂分子或同类分子 变成热运动 氢核就回到低能态 于是对于全体的氢核而言 总的能量是下降了 故又称纵向弛豫 自旋晶格弛豫时间以T1表示 气体 液体的T1约为1s左右 固体和高粘度的液体T1较大 有的甚至可达数小时 饱和与弛豫 自旋 自旋弛豫 两个进动频率相同 进动取向不同的磁性核 即两个能态不同的相同核 在一定距离内时 它们互相交换能量 改变进动方向 这就是自旋 自旋弛豫 通过自旋 自旋弛豫 磁性核的总能量未变 因而又称横向弛豫 自旋 自旋弛豫时间以T2表示 一般气体 液体的T2也是1s左右 固体及高粘度试样中由于各个核的相互位置比较固定 有利于相互间能量的转移 故T2极小 即在固体中各个磁性核在单位时间内迅速往返于高能态与低能态之间 其结果是使共振吸收峰的宽度增大 分辨率降低 所以在通常进行的核磁共振实验分析中固体试样应先配成溶液 4 核的进动与拉摩尔频率 H0 1 2 二 产生核磁共振的必要条件 只有当照射用电磁辐射的频率与自旋核的进动频率相等时 能量才能有效的从电磁辐射向核转移 使核由低能级跃迁至高能级 实现所谓的核磁共振 因为核的跃迁能 E 2 H0 电磁辐射能 E hv而在发生NMR时 E E 故hv 2 H0 由此可以得到满足核磁共振所需辐射频率与外磁场强度之间的关系式 v 2 h H0或H0 h 2 v H0 h 2 v由此可知 1 h和 均为常数 故实现NMR有下列两种方法 a 固定H0 通过逐渐改变电磁辐射频率 来检测共振信号 简称扫频 b 固定v 通过逐渐改变磁场强度H0 来检测共振信号 简称扫场 2 对不同种类的核 因核磁矩 各异 故即使在同一强度的外加磁场中 发生共振时的照射频率也不相同 如 1H 2 79 13C 0 70同理 若固定射频 则不同原子核的共振信号将出现在不同强度的磁场区域 因此 在某一磁场强度及与之相匹配的特定射频条件下 只能观测到一种核的共振信号 不存在不同种类的原子核信号相互混杂的问题 0 70 三 屏蔽效应及在其影响下的能级跃迁 HN H0 H0HN H0 1 因为核的跃迁能 E 2 HN 2 H0 1 因在发生NMR时 E E 故hv 2 HN 2 H0 1 在有机化合物中 即使同一类型的原子核 由于所处的化学环境不同 所收受的电子屏蔽强弱 不同 即便在同一照射频率下 其共振信号所处的区域是不同的 这也是核磁共振用于结构解析的依据所在 结论 屏蔽效应越强 值越大 共振信号将越在高磁场出现 而屏蔽效应越弱 共振信号将出现在低磁场 第二节氢核磁共振 1H NMR 一 化学位移二 峰面积与氢核数目三 峰的裂分与偶合常数四 氢谱测定技术五 氢谱的解析程序 一 化学位移 1 化学位移 的含义及表示方法2 基准物质3 化学位移的影响因素4 化学位移与官能团的类型 1 化学位移的含义 2 基准物质 理想的基准物质应该是没有电子屏蔽的 裸露 氢核 常用四甲基硅 TMS 因为TMS不溶于重水 可选用DSS 叔丁醇 丙酮等其他基准物 二 影响化学位移 的因素 1 电效应对化学位移的影响2 磁的各向异性效应的影响3 氢核交换对化学位移的影响4 氢键缔合对化学位移的影响5 范德华效应 范德华半径0 25nm 1 电效应对化学位移的影响 诱导效应 卤素 氧 3 5 氮 3 0 共轭效应 4 03 3 88 6 27 5 90 共轭效应 6 73 7 81 2 磁的各向异性效应 磁的各向异性效应 磁的各向异性效应 2 99 9 28 磁的各向异性效应 磁的各向异性效应 3 氢核交换对化学位移的影响 酸性氢核 OH COOH NH SH H2O 快速交换产生的平均峰化学位移 dobs 为两个互相交换的氢核化学位移的重量平均值 dobs Nada Nbdb 氢核交换对化学位移的影响 重水交换 4 氢键效应 1 分子间氢键 与浓度 温度有关 乙醇中的氢键 与浓度有关 水的氢键 与温度有关 苯酚氢键 与浓度有关 2 分子内氢键 与条件关系不大 烯醇式互变 黄酮5 羟基 分子间氢键 分子内氢键 5 范德华效应 范德华半径0 25nm 两个 或两组 质子在空间上相距小于0 25nm时 由于范德华斥力作用 使质子周围电子云密度降低 共振峰向低场位移 化学位移增大 化学位移与官能团 常见官能团氢核化学位移的大致范围 化学位移与官能团 化学位移与官能团 化学位移与官能团 二 峰面积与氢核数目 峰面积与氢核数目 三 峰的裂分与偶合常数 一 峰的裂分自旋 自旋偶合含义 由于核之间的相互作用 导致NMR谱线的裂分 这种现象称为自旋 自旋偶合 或自旋裂分 1 峰裂分的原因 2 对相邻氢核有自旋偶合干扰作用的原子核 I 012C 16O非磁性核 I 035Cl 79Br 127I电四极矩核 I 1 213C 17O 1 1 0 04 卫星峰同核偶合 同核之间的偶合称之 3 磁等同氢核 含义 化学环境相同 化学位移也相同 且对组外氢核表现出相同偶合作用强度的氢核 称之磁等同氢核 虽然相互之间有自旋偶合却并不产生裂分 同时跃迁 磁不等同氢核 1 化学环境不同的氢核一定是磁不等同的 2 末端双键上的两个氢核也是磁不等同的 3 单键带有双键的性质也产生磁不等同氢核 酰胺类化合物 磁不等同氢核 4 与不对称碳原子相连的CH2上的两个氢核也是磁不等同氢核 5 CH2上两氢核处于刚性环或不能自由旋转的单键上 也为磁不等同氢核 6 芳环上取代基的邻位质子也可能是磁不等同的氢核 磁不等同氢核 4 相邻干扰核的自旋组合及对吸收峰裂分的影响 峰裂分的数目 N 2nI 1裂分小峰的相对面积或强度 X 1 m其中 m N 1 裂分小峰的相对面积或强度 裂分小峰的相对面积或强度 遥相呼应 5 低级偶合和高级偶合 1 低级偶合 一级偶合 2 高级偶合 低级偶合系统的特征及表示方法 低级偶合 一级偶合 特征 1 峰分裂的数目符合 n 1 规律 2 小峰面积比大体符合二项式展开后的系数 3 化学位移 偶合常数可由图上直接读取 低级偶合 低级偶合表示方法 1 A 2 A2 3 AX 4 AX2 5 AMX 6 A2X2 7 A3X 8 A3X2 9 AA XX 低级偶合 AX系统 低级偶合 高级偶合系统的特征及表示方法 1 峰分裂的数目不符合 n 1 规律 2 峰强变化不规则 且裂分的间隔各不相同 3 化学位移 偶合常数不能由图上直接读取 需通过计算才能求得 高级偶合系统的特征 高级偶合系统的特征及表示方法 高级偶合系统表示方法 1 二旋系统 AB系统 2 三旋系统 ABX ABC AB2系统 3 四旋系统 AA BB 系统 二旋系统 AB 三旋系统 ABX 三旋系统 ABX 三旋系统 ABC 四旋系统 AA XX AA BB 二 偶合常数 两个 组 氢核之间的相互干扰称之自旋偶合 干扰强度可用偶合常数 表示 1 偕偶 同碳偶合 2 邻偶3 远程偶合 偶合常数 1 偕偶 同碳偶合 J偕 Jgen 2J 一般为负值 但变化范围较大 通常在 16 3Hz 1 受碳氢键夹角的影响 越大 2J的绝对值越小 2 受相连取代基团电负性影响 a 取代 反比 取代 正比关系 3 受邻位 键的影响 1 9Hz 增加1个 键 同碳偶合 1090 1200 1180 偶合常数 2 邻偶 J邻 Jvic 3J 一般为正值 3J大小与键长 取代基的电负性 两面角等有关 1 J邻是两面角 F 的函数 2 碳杂化轨道对Jvic的影响 3 键角 H C C 的影响 4 电负性取代的影响 反比关系 5 C C键长的影响 反比关系 J邻与两面角的关系 Kaplus式 J邻 Hz 4 2 0 5cosF 4 5cos2F J邻与两面角的关系 2 碳杂化轨道对Jvic的影响 SP3 3J 7Hz 自由旋转 SP2 3J顺 6 15Hz 10 3J反 11 18Hz 16 2J偕 0 5Hz 2 SP 3J 9 1Hz总之 SP2 SP SP3 键长长 交盖少 3 键角 H C C 的影响 8 11Hz5 7Hz2 4Hz0 2Hz 4 C C键长的影响 反比关系 键级 2键级 1 673J 6 15Hz 10 3J 6 10Hz 8 邻位偶和 3 远程偶合 质子 质子通过四根键以上化学键的偶合 称之远程偶合 通常大于三个价键间隔时 不发生偶合作用 但对于某些特殊结构 如 体系和张力环体系中的质子之间 则可发生远程偶合作用 远程偶合作用常有高度的立体选择性 最佳的传递途径是平面锯齿链式结构 用J远 4J 5J表示 J远 0 3Hz 远程偶合 1 取代芳环结构 4J间 5J对 2 烯丙结构 3 小环和桥环结构 4 折线型分子结构 5J 0 2Hz 烯丙偶合 4J 0 3Hz4J 1 1Hz4J反 4J顺 远程偶合 远程偶合 香豆素分子中的远程偶合 5J3 8 0 6 1 0Hz 5J4 8 0 6 1 0Hz 5J4 8 0 6 1 0Hz 四 1H NMR谱测定技术 1 样品与溶剂2 强磁场NMR仪3 去偶试验4 位移试剂5 NOE效应 1H NMR常用溶剂及性能 强磁场NMR 去偶试验 位移试剂 位移试剂对谱图的影响 核Overhauser效应 NOE效应 NOE差谱 五 1H NMR谱解析程序 1 检查TMS信号是否正常 找溶剂中残存的1H的信号 2 根据积分曲线求各个信号对应的H数 3 判断活泼氢信号 重水交换 4 解释低场信号 COOH及缔合 OH信号 5 参考化学位移 小峰数及偶合常数 解释低级偶合系统 6 解释芳香氢核信号及高级偶合系统 见下页 7 利用一些手段使谱图变得简单 方便解析 8 对推测出的结构利用已知的一些规律进行验证 以判断结构的准确性 SolventDMSO SolventDMSO DMSO溶剂峰 DMSO水峰 芳香核上的OCH3 J 1 98HzA环上间位取代H 6 H 8 H 2 H 6 H 3 4 OH 7 OH 5 OH 1957年由P C Lautertar获得第一张碳谱 但由于其信号强度灵敏度低 只有氢核磁共振谱的1 6000 因此作为常规技术受到一定限制 60年代后期 尤其是70年代 由于分析仪器中大量引入计算机 在NMR测定中采用了脉冲Fourier变换 PFI 技术以及各种去偶技术 才使13C NMR谱的应用有了突破 如今 技术已经成为结构研究的常规手段 第三节碳核磁共振 13C NMR 13C NMR谱主要内容 1 13C NMR谱特点2 偶合常数3 实验技术 PFT技术和去偶技术 4 化学位移 及影响因素 5 13C NMR谱解析 13C NMR谱的特点 1H13C磁矩4 83721 2166自旋量子数 I 1 2 磁旋比2 67520 6728Ho 1 41T60MHz15 1MHzLarmor频率Ho 2 12T90MHz22 6MHzHo 2 35T100MHz25 2MHz天然丰度 99 931 10相对灵敏度11 5700化学位移范围1 10 20 ppm1 220 600 ppm 13C核与1H核的性质比较 13C NMR谱的特点 1 CMR分辨率高于PMR 5 10倍 2 灵敏度低 CMR是PMR1 5700 3 图谱复杂 4 驰豫时间 T1 长 T10 1 100秒 而T1与所处的化学环境有关 质子数关系密切 5 谱峰强度不与碳原子数成正比 6 NOE增益 7 溶剂峰 一般都用氘代溶剂 但溶剂峰不强 1 PFT NMR简单原理 1 核的宏观磁化向量M 2 自旋感应衰减信号 FID 3 由FID转换为NMR图谱 4 脉冲技术 13C NMR实验技术 核的宏观磁化向量M 核的宏观磁化向量M 自旋感应衰减信号 FID 自旋感应衰减信号 FID 由FID转换为NMR图谱 脉冲技术 脉冲技术 2 13C核的裂分 3 常见13C NMR谱的基本类型及其特征 1 噪音去偶谱 也叫全氢去偶 COM 宽带去偶 BBD 2 选择氢核去偶谱 SEL 及远程选择氢核去偶谱 LSPD 3 偏共振去偶 OFR 4 无畸变极化转移技术 DEPT 噪音去偶谱 也叫全氢去偶 COM 宽带去偶 BBD 选择氢核去偶谱 SEL 及远程选择氢核去偶谱 LSPD 偏共振去偶 OFR 无畸变极化转移技术 DEPT 4 13C信号化学位移 13C信号的化学位移及影响因素 1 屏蔽原理 i dia para n med其中 dia 抗磁 为核外局部电子环流产生的抗磁屏蔽 para 顺磁 为各向异性的非球形电子 如P电子 环流产生的顺磁屏蔽 去屏蔽 para与 E 及2P电子与核之间的距离 r2p 3次方的减少而增加 即 E r2p 3越小 para越大 n 邻近各向异性 为核的邻近原子或基团的电子环流产生的磁各向异性对该核的屏蔽作用 此项对13C核的影响较小 med 介质屏蔽作用 para 顺磁 为各向异性的非球形电子 如P电子 环流产生的顺磁屏蔽 去屏蔽 与 dia相反 反映了各向异性 除1H核外的各种核 都以 para项为主 13C核的屏蔽 para项屏蔽是主要的 屏蔽原理 影响化学位移的因素 1 碳原子的杂化轨道 sp2 sp sp3sp2 100 220ppm 其中 CO n 跃迁 E 7eV小 para大 化学位移位于低场 150 220ppm C C 苯环 跃迁 E 8eVsp 60 90ppmsp3 0 60ppm E 10eV 影响化学位移的因素 影响化学位移的因素 2 碳的电子云密度诱导效应 a 效应 电负性诱导 化学位移增大 一般对a 位影响较大 对 位影响与取代基团关系不大 对 位向高场位移 效应的结果 影响化学位移的因素 影响化学位移的因素 共轭效应 共轭效应对 体系中电子云分布有很大影响 进而影响 一般使化学位移减小 取代苯中 供电基 OH 邻 对位电子云密度增大 减小 吸电基 COOH 邻 对位电子云密度减小 增大 取代基团对间位影响较小 影响化学位移的因素 影响化学位移的因素 3 立体效应 邻位交叉效应 旁位效应 1 3 效应 该效应在链烃和六元环系化合物中普遍存在 4 酰化位移 5 苷化位移 6 其他效应 溶剂 氢键 温度等 影响化学位移的因素 影响化学位移的因素 影响化学位移的因素 影响化学位移的因素 影响化学位移的因素 影响化学位移的因素 5 13CNMR谱测定注意事项 一 样品及溶剂一般以3ml内溶解50mg以上为宜 注意区分溶剂信号 二 测定条件 1 测定温度 75 150 2 累加次数分子量300以下的 累加次数和样品浓度大致有以下规律 3 观测范围 4 脉冲宽度根据脉冲间隔时间和弛豫时间进行调节 5 测定数据采样点数 6 13CNMR谱解析程序 一 化合物结构已知 可用文献对照 二 化合物结构为未知1 结合噪音去偶谱及DEPT确定信号数目 求出 值 判断C的类型 2 和已知的化学位移数值对照 或与已知谱图比较 推断化合物基本骨架或整体结构 3 利用简单化合物数据进行推断或利用简单的取代基位移加和规律进行计算 J 9 5HZ J 9 5HZ J 8 6HZ J 8 6HZ J 17 6 5 1HZ J 5 1HZ 二维核磁共振 二维核磁共振 1DNMR的信号是一个频率的函数 共振峰分布在一个频率轴上 纵坐标为信号强度 2DNMR是两个独立频率 或磁场 变量的函数 共振信号分布在两个频率轴 横轴 纵轴 F1 F2组成的平面上 亦即2DNMR将化学位移 偶合常数等NMR参数在二维平面上展开 于是在一维谱上重迭的在一个坐标轴上的信号 被分散到由两个独立的频率轴构成的平面上 使图谱的解析和寻找和之间的相互作用更为容易 不同的二维NMR方法得到的谱图不同 两个坐标轴所代表的参数也有所不同 常见二维核磁共振谱的类型 1 二维J分解谱2 二维化学位移相关谱3 二维NOE相关谱4 多量子二维谱 一 二维J分解谱 2DJ分解谱 与一维谱比较 二维J分解谱并不增加信息量 而是把一维谱的信号按一定的规律在一个二维平面上展开 即在纵轴上显示偶合常数 横轴上显示化学位移 二维J分解谱 2DJ分解谱 1 同核二维JHH分解谱 2DJHH分解谱 苯甲酸正丁酯2DJHH分解谱 2 异核二维J分解谱 2DJCH分解谱 二 二维化学位移相关谱 COSY 在二维相关谱实验中 若不同核之间的磁化转移是通过J偶合作用传递的 这种二维相关谱称为化学位移相关谱 用COSY谱表示 其实它并不表示化学位移之间有什么相关 而是表示具有一定化学位移的核信号之间的联系 包括同核位移相关谱和异核位移相关谱 二维位移相关谱的两个频率轴均表示化学位移 二维化学位移相关谱 COSY 1 同核化学位移相关谱 1 1H 1HCOSY谱 2 远程氢 氢位移相关谱 Lr 1H 1HCOSY谱 2 异核化学位移相关谱 1 13C 1HCOSY谱 1JCH 2 远程13C 1H相关谱 COLOC或Lr 13C 1HCOSY谱 3 HMQC HMBC谱 多量子相干谱 1 同核化学位移相关谱 Fig 3 61H 1HCOSYspectraofcompound26 2 异核化学位移相关谱 1 13C 1HCOSY谱 1JCH 是指直接相连的C 与 H之间的偶合相关关系 所以对于信号的指定非常有效 因为从一已知的1H信号 根据相关关系 就可以找到与之相连的13C信号 反之亦然 它与相关谱一样 是应用最广的二维技术之一 13C 1HCOSY谱 1JCH 异核化学位移相关谱 2 远程13C 1H相关谱 COLOC或Lr 13C 1HCOSY谱 在该谱中 观测到的相关信号一般为2JCH 3JCH 4JCH远程偶合相关 这种远程偶合相关 可以跃过氧 氮或其它杂原子 并能将季碳和相邻碳的质子相关联 对于确定分子骨架结构的C C连接 以及某些取代基团的位置十分有效 异核化学位移相关谱 3 HMQC HMBC相关谱由于碳的天然丰度很低 在测定分子的异核相关谱时 需要样品量大 实验时间长 为了增加灵敏度 减少实验时间 A Bax和M F Summers开发了通过多量子相干间接检测低磁旋比核技术脉冲序列的HMQC HMBC谱 但由