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核磁共振 NMR 谱图解析 1 常用的核磁共振 NMR 实验 1H13C13C DEPT135o CHCH3 CH2 13C DEPT90o CH 1H 1HCOSY 化学键上相邻氢原子的识别 1H 1HTOCSY 结构片断的识别 1H 1HNOESY 空间上相近的氢原子的识别 1H 13C HSQC HMQC 碳氢一键相关 1H 13CHMBC 碳氢远程相关 碳氢原子二 三键偶合 2 氢谱是最常见的谱图 核磁共振氢谱能提供重要的结构信息 化学位移耦合常数及峰的裂分情况峰面积 峰面积与氢的数目成正比 所以能定量的反应氢核的信息 1H 3 7 28ppm5 28ppm1 8ppm2 7 3 4ppm 2 1 3 3ppm 化学位移 4 芳环与芳杂环的化学位移偶合常数 J 5 6 如何计算耦合常数 7 8 如何利用耦合常数来区分异构体 9 A H1和H2与Ha Hb 构成的两面角相同 则3J1a b 与3J2a b 相同B H1和H2与Ha Hb 构成的两面角不同 则3J1a b 与3J2a b 不同 10 活泼氢与O S N相连的氢是活泼氢 切记想看活泼氢一定选择氘代氯仿或DMSO做溶剂 在DMSO中活泼氢的出峰位置要比CDCl3中偏低场些 活泼氢由于受氢键 浓度 温度等因素的影响 化学位移值会在一个范围内变化 有时分子内氢键的作用会使峰型变得尖锐 后面附注一些常见活泼氢的核磁谱图 11 R是脂肪链基团 12 13 14 15 16 17 18 19 20 重水交换 重水交换是在核磁管里加入1 2滴重水 摇匀 再做谱图会发现活泼氢消失 ROH RNH2 R2NH ArOH ArSH ArNH2 RSO3H RCOOH RNH2 HCl的活泼氢是比较容易交换 2 RCOH RCONH2 ArCONH2 RCONHR ArCONHAr ArCONHR的活泼氢有时比较难交换 特别是醛氢 这时候在加完重水后可以用电吹风加热一下 稍等片刻再进行检测 会发现活泼氢明显减少或消失 但谱图会发现水峰信号增强 在CDCl3中此时HDO峰会在4 8ppm的位置 下图是两个例子 21 在核磁管里加入1 2滴重水即可将活泼氢交换掉 HDO 活泼氢 22 CH3 CH2 15CH2CH2SH 23 氟对氢的偶合 氟对氢的偶合在核磁中是经常碰见的 并且利用此规律可以解决和验证很多芳香环上取代基的取代位置问题 参考下面的列表和谱图 24 1H和19F的耦合常数 J邻2 5 衍生物 6 10 4 8 0 3 25 26 27 28 29 关于手性化合物和前手性化合物中CH2上两个氢的化学位移 与某碳原子相连的四个基团不等同时 该碳原子则是手性碳原子 若有一对相同基团时 该碳原子则是前手性碳原子 与手性碳上相连的碳上的两个氢或者相隔2键或3键等以上碳上的两个氢都是不等价的 且两个氢的偶合常数在8 15Hz范围 同碳耦合 有的甚至更高 30 下面是四氢糖醇的结构图 可以看出手性碳对2 3 4 5位氢的空间上的影响 31 在前手性化合物当中如 两个乙基是化学等价的 而2与3两个亚甲基中CH2的两个氢是不等价的 由此化学位移不同 两个氢同碳偶合 又受邻位CH3的偶合若无谱线重叠 此CH2可以观察到十六条谱线 请看下面的谱图 32 33 用NOESY方法对异构体的鉴别 在有机合成反应中会经常出现异构体 在异构体构型的鉴别中 NOE是一种非常有效的手段 NOE谱对有机化合物结构 构型 构象的鉴定能够提供重要信息 NOE谱可以采用一维方式或二维方式 我们通常都采用二维谱图的方式 因为二维谱方便快捷 可观察的信息全 NOE主要用来确定两种质子在分子立体空间结构中是否距离相近 要求两种质子的空间距离小于5A 从以上可以看出NOE和空间因素很有关系 和相隔的化学键数无关 所以在分析NOE谱图时候 一定要能画出结构的立体构型以便解析 下面是用NOE方法来鉴别异构体的简单例子 34 a b c 35 1H 1HNOESY 36 解析 两个通过氢谱难以辨别此化合物是哪个结构 但用过NOESY可以看到叔丁基只和a一个氢有NOE相关信号 所以可以确定结构为如果结构是那么叔丁基应该与a b 两个氢有NOE相关信号 37 NOE