核磁實驗-13C

1、核磁共振指認化合物中碳原子劉渝萍基礎化學實驗教學中心 1.掌握核磁共振的基本原理 2.掌握核磁共振儀器結構與原理 3.掌握核磁共振碳譜的解析實驗目的實驗內容實驗內容1. 基本原理基本原理 碳譜的特點碳譜的特點 碳譜的實驗方法碳譜的實驗方法 碳譜的解析方法碳譜的解析方法2. 核磁共振儀器核磁共振儀器3. 實驗步驟實驗步驟4. 數據處理數據處理1 基本原理基本原理-碳譜特點碳譜特點（1）化學位移范圍寬）化學位移范圍寬（2）碳骨架）碳骨架（3）識別碳級別）識別碳級別（4）碳譜靈敏度低，耦合復雜）碳譜靈敏度低，耦合復雜乙基苯的質子噪聲去耦碳譜乙基苯的質子噪聲去耦碳譜核磁共振現(xiàn)象：自旋核在靜磁場中，當一

2、定頻率的射頻場垂直于靜磁場方向照射自旋核時，如果射頻場能量恰好等于相鄰能級之間的差值，那么我們可以觀察到自旋核核能級從低能態(tài)向高能態(tài)躍遷。1 基本原理基本原理-碳譜特點碳譜特點1 基本原理基本原理-實驗方法實驗方法常規(guī)質子去耦常規(guī)質子去耦13C譜譜季碳不出峰，其余碳都出季碳不出峰，其余碳都出只有只有CH峰峰CH CH3 為正峰為正峰 CH2為負峰為負峰DEPT135 DEPT90DEPT45無畸變極化轉移增益無畸變極化轉移增益 (1) 判斷參考標準物峰、溶劑峰、旋轉邊帶、雜質峰。判斷參考標準物峰、溶劑峰、旋轉邊帶、雜質峰。(2) 已知化學分子式，應計算其不飽和度，了解可能存在的環(huán)及雙鍵數已知化

3、學分子式，應計算其不飽和度，了解可能存在的環(huán)及雙鍵數目。目。(3) 分子對稱性分析分子對稱性分析(4) 根據譜峰的化學位移值，粗略判斷它們分別所屬基團或可能的基團。根據譜峰的化學位移值，粗略判斷它們分別所屬基團或可能的基團。由由1H積分判斷各峰所含積分判斷各峰所含1H原子的數目之比。先判斷特殊的峰。原子的數目之比。先判斷特殊的峰。CH3O-，CH3N-，CH3-，CH3CO-(5) 根據峰的分區(qū)，初步判斷碳的類型根據峰的分區(qū)，初步判斷碳的類型(6) 判斷碳原子的級數判斷碳原子的級數(7) 推出結構單元并進行組合若干可能的結構式推出結構單元并進行組合若干可能的結構式(8) 進行碳譜指認進行碳譜指

4、認不飽和度不飽和度F+1+(T-O)/2 其中：其中：F：化合價為：化合價為4價的原子個數（主要是價的原子個數（主要是C原子），原子），T：化合價為：化合價為3價的原子個數（主要是價的原子個數（主要是N原子），原子），O：化合價為：化合價為1價的原子個數（主要是價的原子個數（主要是H原子），原子），1 基本原理基本原理-譜圖解析譜圖解析（1）飽和碳原子區(qū)100，飽和碳原子若不直接和雜原子O、S、N、F相連，其化學位移一般小于55。特別的是，炔碳的峰出在70-100之間。（2）不飽和碳原子區(qū)（90-160），烯碳原子和芳碳原子在這個區(qū)。當直接與雜原子相連時，化學位移可能會大于160。炔碳為70-

5、100。疊烯中央碳原子大于160。 （3）羰基或疊烯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化學位移分區(qū)化學位移分區(qū)1 基本原理-C化學位移分區(qū)碳的化學位移范圍碳的化學位移范圍1 基本原理基本原理-譜圖解析譜圖解析 1）排除雜質、溶劑、TMS峰。 2）分子對稱性，確定峰數目 。 3）碳分區(qū) 4）碳原子級數 5）譜線歸屬1 基本原理基本原理-譜圖解析譜圖解析900M 核磁共振儀2 核磁共振的譜儀核磁共振的譜儀2 核磁共振的譜儀核磁共振的譜儀分類：按磁場源分分類：按磁場源分：永久磁鐵、電磁鐵、超導磁場 按交變頻率分按交變頻率分：40 ，60

6、，90 ，100 ， 200 ，500，-，800，900 MHZ（兆赫茲），頻率越高，分辨率越高 按射頻源和掃描方式不同分按射頻源和掃描方式不同分：連續(xù)波NMR譜儀（CW-NMR) 脈沖傅立葉變換NMR譜儀(FT-NMR)連續(xù)波譜儀：連續(xù)波譜儀：固定電磁波頻率，連續(xù)掃描靜磁感強度或者固定靜磁感強度，連續(xù)改變電磁波頻率，具有該種工作方式的譜儀。缺點：效率低、采樣慢、難于累加，更不能實現(xiàn)核磁共振的新技術。傅立葉變換譜儀傅立葉變換譜儀：先就要使不同基團的核同時共振，同時產生各自的核磁共振信號。為達到這點，我們在某一時刻對樣品應加一個相當寬的頻譜的射頻。70年代商用譜儀問世。優(yōu)點：可對少量樣品進行累

7、加測試，完成多種連續(xù)波譜儀不能完成的實驗，例如，多種多樣的核磁共振二維譜。從空間上分，主要有兩大部分磁體（含探頭）和譜儀從空間上分，主要有兩大部分磁體（含探頭）和譜儀磁體：提供強而均勻的磁場探頭: 探頭是核磁譜儀的核心部件，它固定于磁體或磁鐵的中心，為圓柱形。作用有：放置樣品、發(fā)射射頻波脈沖、檢測核磁共振信號、通過壓縮空氣對樣品旋轉譜儀：如射頻發(fā)生器，前置放大器，接收器等等。由于是傅里葉變換分析儀器，必須有相應的計算機硬件、軟件。高頻核磁譜儀一般配有工作站，以進行復雜的運算和操作。 2 核磁共振的譜儀核磁共振的譜儀-組成組成2 核磁共振的譜儀核磁共振的譜儀-超導磁體超導磁體3 實驗步驟實驗步驟

8、（1）配置樣品）配置樣品樣品樣品：純度高，固體樣品和粘度大液體樣品必須溶解。溶劑溶劑：氘代試劑(CDCl3, C6D6 ,CD3OD, CD3COCD3, C5D5N )標準標準：四甲基硅烷 (CH3)4Si ，縮寫：TMS 優(yōu)點：信號簡單，且在高場，其他信號在低場， 值為正值；沸點低（26。5 C)，利于回收樣品； 易溶于有機溶劑；化學惰性此外還有：六甲基二硅醚（HMDC, 值為0.07ppm), 4,4-二甲基-4-硅代戊磺酸鈉（DSS, 水溶性，作為極性化合物的內標，但三個CH2的 值為0.53.0ppm,對樣品信號有影響） 3 實驗步驟實驗步驟（2）放置樣品）放置樣品（3）測試樣品）測試樣品1、選擇測試模版：例如13C、dept1352、建立新的實驗數據目錄名命令edc （回車）設置新實驗的名稱（NAME）、實驗號（EXPNO）、處理號PROCNO）點擊SAVE3、鎖場打命令Lock （回車）點擊所用氘代溶劑4、探頭調諧