《分析化学》第十四章 核磁共振波谱法

第十四章 核磁共振波谱法 - 经典习题1试对照结构指出图14-1上各个峰的归属。解：1.2 三重峰 3H-CH2-CH32.0 单 峰 3H-CO-CH34.0 四重峰 2H-O-CH2-CH36.87.6 4H-C6H4-9.8 单峰 1H-NH-图14-1 例题1的1H-NMR谱2由下述1H-NMR图谱，进行波谱解析，给出未知物的分子结构及自旋系统。（1）已知化合物的分子式为C4H10O，1H-NMR谱如图14-2所示。图14-2 C4H10O的 1H-NMR谱解：u=(2+24-10)/2=01.13 三重峰 6H -CH2-CH3（2个）3.38 四重峰 4H -O-CH2-CH3（2个）可能结构式为：CH3-CH2-O-CH2-CH3自旋系统：2个A2X3（2）已知化合物的分子式为C9H12，1H-NMR谱如图14-3所示。图14-3 C9H12的1H-NMR谱解：u=(2+29-12)/2=41.22 二重峰 3H -CH-CH32.83 七重峰 1H -CH-(CH3)27.09 单 峰 5H C6H5-可能结构式为：自旋系统：A6X，A5（3）已知化合物的分子式为C10H10Br2O，1H-NMR谱如图14-4所示。图14-4 C10H10Br2O的1H-NMR谱解：u=(2+210-12)/2=5a 2.42 单峰 3H -CO-CH3b 4.88 双峰 1Hc 5.33 双峰 1Hd 7.35 单峰 5H C6H5-可能结构式为：自旋系统：A5、AB、A33某化合物分子式为C8H12O4，NMR图谱如图14-6所示，a=1.31（三重峰，）b=4.19（四重峰），c=6.71（单峰），Jab=7Hz，峰面积积分值比a:b:c=3:2:1，试推断其结构式。图14-6 C8H12O4的氢核磁共振谱解：（1）计算不饱和度u=(2+28-1)/2=3（2）由积分值比计算氢分布：a:b:c=3:2:1分子式有12个H，可知分子具有对称结构为a:b:c=6H:4H:2H（3）偶合系统（ab）为一级偶合A2X3系统（二个质子的四重峰与三个质子的二重峰）（4）根据a=1.31，b=4.19及偶合系统可以推测有-CHCH3存在，并均向低场移动，故为-OCHCH3型结构。（5）c=6.71一个质子单峰，由不饱和度可知不是芳环质子峰，在如此低场范围内的质子，可能为烯烃质子旁连接一个去屏蔽基团，使烯烃质子进一步去屏蔽，又因分子式中含有4个氧原子，可能有羰基，因此推测有 型结构。（6）根据以上提供的信息，化合物种可能有以下结构以上正好为分子式的一半，故完整的结构式为烯烃质子为等价质子（化合物结构对称呈现单峰），二个乙氧基峰重叠，此化合物有二种构型。（7）查Sadtler(10269M)为反式丁烯二酸二乙酯。该化合物结构式为4某化合物的分子式为C5H7NO2，红外光谱中2230cm-1，1720cm-1有特征吸收峰，1H-NMR谱数据为1.3（三重峰），3.45（单峰），4.25（四重峰），a、b、c的积分高度分别为15，10，10格，求出该化合物的结构式。图14-5 C5H7NO2的1H-NMR谱解：u=(2+25+1-7)/2=3红外光谱数据分析。该化合物含有（C=O=1720cm-1），和-CN（CN=2230cm-1）氢分布：a峰相当的氢数=15/(15+10+10)7=3Hb峰相当的氢数=10/(15+10+10)7=2Hc峰相当的氢数=10/(15+10+10)7=2H分裂峰质子数可能基团相邻基团1.3 三重峰3CH3CH23.45单峰2CH2CO4.25四重峰2CH2O、CH34.25说明该基团与氧相连，使值移至低场；3.45的CH2为单峰，说明该基团与其他质子没有偶合，邻接羰基。因此，该化合物可能结构式为：5某化合物的分子式为C5H11NO2，核磁共振氢谱如图14-6所示，1H-NMR谱数据为1.30（二重峰），3.01（单峰），3.82（单峰），4.45（四重峰），试推测其结构式。图14-6 C5H11NO2的核磁共振氢谱解：（1）计算不饱和度：U=(2+25+1-11)/2=1（2）氢分布：a峰相当的氢数=(10/10+20+3.3+3.3)12=3.33Hb峰相当的氢数=(20/10+20+3.3+3.3)12=6.66Hc峰相当的氢数=(3.3/10+20+3.3+3.3)12=1.11Hd峰相当的氢数=(3.3/10+20+3.3+3.3)12=1.11H（3）结构推测：分裂峰质子数可能基团相邻基团1.30二重峰3CH3CH3.01单峰6(CH3)2N3.82单峰1OH4.45四重峰1CHO可能结构式为：CH3CH(OH)CON(CH3)26一个分子式为C12H16O2的化合物，试根据核磁共振氢谱图14-7推测其结构式。图14-6 C12H16O2的核磁共振氢谱解：（1）计算不饱和度：U=(2+212-16)/2=5（2）氢分布：（从右到左排列为a、b、c、d 峰）a峰相当的氢数=(9/9+5+3+7.5)16=6Hb峰相当的氢数=(5/9+5+3+7.5)16=3Hc峰相当的氢数=(3/9+5+3+7.5)16=2Hd峰相当的氢数=(7.5/9+5+3+7.5)16=5H（提示：可以用尺子直接量取积分高度后求氢分布）（3）结构推测：分裂峰质子数可能基团相邻基团1.1单峰6(CH3)2 C1.95 单峰3CH3CO3.1单峰2CH2O7.1单峰5C6H5-可能结构式为：7化合物分子式为C9H10O2，红外光谱图中在1735cm-1左右有一强吸收。试根据核磁共振波谱（图14-8）推测其结构式。图14-8 C9H10O2的核磁共振谱解：（1）计算不饱和度：U=(2+29-10)/2=5（2）氢分布：（从右到左排列为a、b、c、d 峰）a峰相当的氢数=(5/5+5+13+3)10=2Hb峰相当的氢数=(5/5+5+13+3)10=2Hc峰相当的氢数=(13/5+5+13+3)10=5Hd峰相当的氢数=(3/5+5+13+3)10=1H（提示：可以用尺子直接量取积分高度后求氢分布）（3）结构推测：分裂峰质子数可能基团相邻基团2.9 三重峰2CH2C6H5-4.1 三重峰2CH2O7.1 单峰5C6H5-8.0 单峰1CHO可能结构式为：8化合物分子式为C9H10O3，红外光谱图中在30002500cm-1有较宽的吸收带，1710cm-1左右有一强吸收。试根据其核磁共振谱（图14-9）推测该化合物的分子结构。图14-9 C9H10O3的核磁共振谱解：（1）计算不饱和度：U=(2+29-10)/2=5（2）氢分布：（从右到左排列为a、b、c、d 峰）a峰相当的氢数=(0.51/0.51+0.51+1.3+0.25)10=2Hb峰相当的氢数=(0.51/0.51+0.51+1.3+0.25)10=2Hc峰相当的氢数=(1.3/0.51+0.51+1.3+0.25)10=5Hd峰相当的氢数=(0.25/0.51+0.51+1.3+0.25)10=1H（提示：可以用尺子直接量取积分高度后求氢分布）（3）结构推测：分裂峰质子数可能基团相邻基团2.9 三重峰2CH2CO4.2 三重峰2CH2O7.1 多重峰5C6H5-11.3单峰1CHOH可能结构式为：9某一含有C、H、N和O的化合物，其相对分子质量为147，C为73.5%，H为6%，N为9.5%，O为11%，核磁共振谱如图14-10。试推测该化合物的结构。图14-10 相对分子质量为147的化合物的核磁共振谱解：（1）求相对分子质量含C数：14773.5%/12=9含H数：1476%/1=9含N数：1479.5%/14=1含O数：14711%/16=1相对分子质量为：C9H9NO（1）计算不饱和度：U=(2+29+1-9)/2=6（2）氢分布：（从右到左排列为a、b、c、d 峰）a峰相当的氢数=(7/7+11+6+6)9=2Hb峰相当的氢数=(11/7+11+6+6)9=3Hc峰相当的氢数=(6/7+11+6+6)9=2Hd峰相当的氢数=(6/7+11+6+6)9=2H（提示：可以用尺子直接量取积分高度后求氢分布）（3）结构推测：分裂峰质子数可能基团相邻基团3.5单峰2CH2C6H5-3.7单峰3CH2O6.9和7.2 为苯环对双取代典型峰型，即直观感觉为左右对称的四重峰，中间一对峰强，外侧一对峰弱。解析时，可以把它看成2个峰（c峰和d峰），每个峰各相当于2个质子，所以，可能基团为：-C6H5-可能结构式为：10指出图14-10中所示是哪个结构式。图14-10 某化合物的1H-NMR图谱解析