仪器分析 课件 17.4 13C核磁共振波谱；17.5 二维核磁共振波谱

2025/11/16第十七章

核磁共振波谱分析法17.4.1

13C谱的特点17.4.2脉冲傅里叶变换技术17.4.313C谱标识技术17.4.413C谱的化学位移17.4.513C的应用第四节

13C核磁共振波谱Nuclearmagneticresonancespectroscopy;NMR

13CNMR2025/11/1617.4.113C谱的特点

PFT-NMR(1970年)，实用化技术。13C谱特点：（1）研究C骨架，结构信息丰富；（2）化学位移范围大；0～250；（3）13C-13C偶合的几率很小，13C天然丰度1.1%；（4）可直接获得C=O、CN、季碳原子等信息；（5）13C-H偶合可消除，谱图简化；（6）信号强度与碳原子数不存在严格线性关系。核磁矩：

1H=2.79270;

13C=0.70216磁旋比为质子的1/4；相对灵敏度为质子的1/5600；H0EI=I=

HsplittingC

splitting2025/11/1617.4.2脉冲傅里叶变换技术（1）将含某一频率范围的脉冲快速（1s）作用于样品；（2）样品所有13C同时共振，产生信号，t2达到最大。照射中断后，13C边弛豫边发射信号，自由感应衰减信号（FID）。2025/11/16（3）一个脉冲包含了所有信息（干涉图），记录一次FID仅需约1s，多脉冲，多次累加。（4）干涉图正常图，傅里叶变换，即将时域函数转变为频域函数。转换时间1s。2025/11/16傅里叶变换2025/11/16PFT-NMRR.F.transmitterMAGNETR-FreceiveranddetectorRecorderSweepgeneratorMAGNET2025/11/16PFT

-NMR2025/11/1617.4.3

13C的谱标识技术13C-13C偶合的几率很小(13C丰度1.1%)；13C-1H偶合；偶合常数1JCH：100～250Hz；峰裂分；谱图复杂。(1)质子噪声去偶或宽带去偶宽频带照射，使1H饱和；去偶使峰合并，强度增加。(2)质子偏共振去偶弛豫：13C的弛豫比1H慢，达数分钟；PFT-NMR可测定，提供空间位阻、各向异性、分子大小、形状等信息。(3)选择去偶选择某一个1H核的频率作为第二射频场，与该1H核偶合的13C，的1JCH＝0，为单峰，而其他裂分峰变为峰簇。2025/11/162025/11/16偏共振去偶（OFR）和宽带去偶（PND）2025/11/16邻溴苯胺的偏共振去偶(OFR)和宽带去偶(PND)

13C谱图

2025/11/1617.4.4

13C的化学位移化学位移范围：0～250；核对周围化学环境敏感，重叠少。氢谱与碳谱有较多共同点。碳谱化学位移规律：(1)高场低场碳谱：饱和烃碳、炔烃碳、烯烃碳、羧基碳原子。氢谱：饱和烃氢、炔氢、烯氢、醛基氢。(2)与电负性基团相连，化学位移向低场移动2025/11/16化学位移规律：烷烃取代烷烃:H3CCH2CH2CH2CH334.722.813.9碳数n>4端甲基，

C=13～14

C>

CH>

CH2

>

CH3邻碳上取代基增多，

C越大。2025/11/16化学位移规律：烯烃

C=100～150（成对出现）端碳

=CH2

110；邻碳上取代基增多

C越大：2025/11/16化学位移规律：炔烃

C=65～902025/11/16化学位移表12025/11/16化学位移表22025/11/16氢谱与碳谱

化学位移

对比2025/11/16碳谱与氢谱的对比谱图去偶作用对比2025/11/16碳谱与氢谱的对比2025/11/16谱图去偶作用对比2025/11/16谱图去偶作用对比2025/11/16

17.4.513C谱的应用例1化合物C5H10O2

u=12025/11/162025/11/16例2化合物C8H8O2u=52025/11/162025/11/16例3化合物C7H14Ou=12025/11/162025/11/16

13CNMR谱2030405060qdqst例4.化合物C12H26，根据13CNMR谱图推断其结构。2025/11/16

13CNMR谱2025/11/16内容选择结束17.1核磁共振原理

17.2核磁共振波谱仪

17.3

1H核磁共振波谱17.413C核磁共振波谱

17.5二维核磁共振波谱2025/11/16第十七章

核磁共振波谱分析法17.5.1概述17.5.2

2DNMR谱第五节二维核磁共振波谱简介Nuclearmagneticresonancespectroscopy;NMR2DNMR2025/11/1617.5.1概述（1）二维核磁共振波谱：二个时间变量，二次傅里叶变换，二个独立的频率信号，横坐标和纵坐标均为频率信号，而第三维则为强度信号。（2）两坐标代表的化学位移具有相关性，表明所有质子发生自旋-自旋偶合的信息。（3）可以是1H-1H，

1H-13C相关谱；可提供邻近偶合、远程偶合信息。（4）不出现一维谱图中的多重峰重叠现象。2025/11/16

2DNMR谱图2025/11/16脉冲序列

在X轴施加不同脉冲角度的射频宏观磁化强度矢量M的变化情况。2025/11/16自旋回波的脉冲序列

自旋回波的脉冲序列为90x°—DE—180x°—DE，AQT。DE表示某一固定的时间间隔（delay）；AQT表示测定信号的采样时间。2025/11/161DNMR的脉冲序列和原理示意图2025/11/16傅里叶变换2025/11/162D

NMR

通过记录一系列的1DNMR谱图获得的，每个1DNMR实验的差别仅在于在脉冲序列引入时间增量Δt（t1=t+Δt）。2025/11/1617.5.22DNMR相关谱1.1H-1H相关谱(1～4)2025/11/161H-1H

相关谱

(6.8～8.6）2025/11/162DNMR

相关谱间二硝基苯1H-1H

相关谱2025/11/161H-