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常见的自旋系统

4. 根据化学位移推测各组质子的类型 5. 根据偶合裂分情况确定各组质子间的相互关系 6. 识别图谱类型,解析二级图谱可用重水交换、位 移试剂等简化谱图
例:C10H12O的核磁共振氢谱如下,推导其结构。
S a t A p r 2 2 0 9 :4 3 :0 9 2 0 0 0 : (u n title d ) W 1: 1H A x is = p p m S c a le = 4 1 .6 7 H z / c m
重氢交换法
D2O 交换: NaOD交换: 例如 -NH2, -COOH, -SH… 可以与羰基α-位氢交换
OH
加NaOD OH 峰消失
COOH O (B)
加NaOD 峰消失
位移试剂
O O
(
O
)
3
Eu
(
O
)
3
Pr
顺磁性金属络合物 使谱线低场移动
抗磁性金属络合物 使谱线高场移动
AB四重峰进一步被X裂分为8条峰。 根据峰形的相对强度和4个相等的裂距,找出两 个AB四重峰,如 1,3,5,7和2,4,6,8峰。
JAB ≈ [1-3]=[5-7]=[2-4]=[6-8] JAX ≈ [1-2]=[3-4] JBX ≈ [5-6]=[7-8]
若ΔvAB/ J 值太小,需进行较复杂的计算。
常见的自旋系统
核磁共振氢谱谱图的分类 (一级谱图 二级谱图)
自旋系统的分类与命名 常见的自旋系统
一级谱图
•相互偶合核的化学位移差值△v>>J(6J)
•裂分峰数目符合(n+1)或(2nI+1)规律。 •裂分峰强度符合二项展开式的系数。 •裂距等于偶合常数。
二级谱图
•相互偶合核的化学位移差值△v<6J •裂分峰数目不符合(n+1)规则。 •裂分峰强度不再是(a十b)n展开项的系数。 •裂分峰的间隔并不相等,化学位移δ值与偶合常数J 往往不能从图上直接得到,需通过计算求得。
A2B2系统
JAB = (½)*[1-6], 峰形对称
例如:β-氯乙醇
F ri A p r 2 1 1 8 :5 4 :0 6 2 0 0 0 : (u n title d ) W 1: 1H A x is = p p m S c a le = 4 .5 9 H z / c m
ClCH2CH2OH
7 .4 5 0
7 .4 0 0
7 .3 5 0
7 .3 0 0
7 .2 5 0
7 .2 0 0
7 .1 5 0
7 .1 0 0
7 .0 5 0
7 .0 0 0
简化1H-NMR谱的实验方法



1. 使用高磁场的仪器 2. 活泼氢反应 3. 位移试剂
例如:60兆赫兹的谱图中属于ABC系统,但 220兆赫兹的谱图可用AMX系统处理。
例:解释α-呋喃甲酸甲酯的1HNMR谱.
JAM=3.5, JMX=1.8, JAX= ~1Hz
ABX 系统
常见的二级谱。
ABX系统最多出现14条峰,AB: 8条峰,
X:4条峰,两条综合峰(强度较弱,难观察
到)。 AB部分的8条峰相互交错,不易归属,
裂距不等于偶合常数。
ΔvAB/ J 值不是太小时,可近似作为一级谱处理。
7 .6 0 0
7 .4 0 0
7 .2 0 0
7 .0 0 0
6 .8 0 0
6 .6 0 0
6 .4 0 0
6 .2 0 0
6 .0 0 0
5 .8 0 0
5 .6 0 0
1、UN=10+1-6=5 含苯环, 双键或羰基 2、积分比:2:2:2:3:3,符合氢数目。 含2个CH3。3.75ppm(s, 3H), CH3O-, 3、5.8-6.5ppm,(m, 2H), 双键2H, 且为CH=CHCH3 4、6.5-7.5ppm, 对称四峰,4H,说明苯环对位 取代,2峰小于7. 27ppm, 说明连有供电子基 (CH3O- )。 5、双键2H,J=[1-2]=16Hz,反位。
例:
W 1: 1H
C8H8O的1HNMR谱如下, 推导其结构并解释谱图。
S u n A p r 1 6 1 5 :0 4 :2 3 2 0 0 0 : (u n title d ) A x is = p p m S c a le = 4 1 .1 6 H z / c m
5
1
1
1
8 .0 0 0
7 .5 0 0
v中心
v1 v2 v3 v4
vA
vB
=
=
v中心
v中心
+

(v A > v B ) 2 2

D JAB
分裂峰的重心,近似为两分裂峰的中心 峰强度比:I2/I1=I3/I4=(D+J)/(D-J)=(1-4)/(2-3)
例 2,3-二甲氧基-β-硝基苯乙烯的 1HNMR(100MHz) 如下,v1 828Hz,v2 813Hz,v3 782,v4 767Hz,确定双键上 取代基的位置,计算准确的化学位移值。
三取代苯,二取代吡啶等。
AX2, AB2, AMX, ABX, ABC系统
四旋系统 X-CH2-CH2-Y ,二取代苯,
一取代吡啶等。 AX3, A2X2, A2B2, AAˊBBˊ系统
五旋系统 CH3-CH2-X , 一取代苯等。
A与X,A与M与X
化学不等价,磁不等价,Δv/J 值较大。 A与B,A与B与C 化学不等价,磁不等价,Δv/J 值较小。 A与A 化学等价,磁不等价。 A2或X2 表示各自为两个磁全同的核。
8 0 0 .0 0
7 5 0 .0 0
7 0 0 .0 0
6 5 0 .0 0
6 0 0 .0 0
5 5 0 .0 0
5 0 0 .0 0
4 5 0 .0 0
4 0 0 .0 0
JAB = [1-2]= [3-4]= 15Hz
D = [1-3]= [2-4]= 46Hz
Δv =
D J AB = 43.5Hz
ABC
随着ΔvAB/J 值的降低,AMX→ABX → ABC ABC系统更加复杂,最多出现15条峰,
峰的相对强度差别大,且相互交错,难
以解析
提高仪器的磁场强度,ΔvAB /J 值
增大,使二级谱转化为一级谱
ABC → ABX →AMX
例如:60兆赫兹的谱图中属于ABC系统,但 220兆赫兹的谱图可用AMX系统处理
二旋系统
AX, AB, A2 (>C=CH2,X-CH=CH-Y,C*-CH2-等)
AX
v1 v2
AB
v3 v4
AB
A2
AB 系统:[1-2] =[3-4]=JAB [1-3]=[2-4]=D
Δv =
v中心
D 2 J AB
2
= =
1 [ v + v 4] 2 1 1 [ v 2+ v 3] 2
A
S u n A p r 1 6 1 5 :1 3 :1 0 2 0 0 0 : (u n title d ) W 1: 1H
M
X
A x is = p p m S c a le = 9 .2 7 H z / c m
[1-2]=4.1Hz (顺) [1-2]=2.5Hz (反) [1-3]=5.8Hz(同碳) [1-3]=5.8Hz(同碳)
2 2
1 1 v中 = [ v 1+ v 4]= [ v 2+ v 3] = 797.5Hz 2 2
vA = v中心 + = 819Hz (δ8.19ppm) 2 vB = v中 心 = 776Hz (δ7.76ppm) 2
三旋系统
A3 AX2 AB2 AMX ABX ABC系统
(X-CH=CH2 ,-CH2-CH< ,三取代苯,二取代吡啶等) A3 系统:A3 (s 3H), CH3O-, CH3CO-, CH3-Ar…
磁全同核,不发生分裂,单峰。
AX2 系统: A (t
1H)
X2 (d
2H)
按一级谱图处理
例 CHCl2CH2Cl的1HNMR谱如下
AB2 系统
AB2 系统比较复杂,最多时出现9条
峰,其中A:4条峰, 1H; B:4条峰,2H;
1条综合峰。
常见的AB2系统如下
(注意:虽结构不对称,但值相近)
A B H3C N B CH3 B Y X Cl B B Cl NO2 A B A B COOH NO2 OH B B A CH3 A B Y
自旋系统的分类与命名
自旋系统: 相互偶合的核构成一自旋系统,
不与系统外的核偶合。 一个分子可由一个或一个以上的自旋系统组成。

C6H5CH2CH2OCOCH=CH2
由三个自旋系统组成
自旋系统的分类和命名
二旋系统 >C=CH2, X-CH=CH-Y, C*-CH2- 等
AX, AB系统
三旋系统 X-CH=CH2 , -CH2-CH<
7 .0 0 0
6 .5 0 0
6 .0 0 0
5 .5 0 0
5 .0 0 0
4 .5 0 0
4 .0 0 0
3 .5 0 0
3 .0 0 0
2 .5 0 0
2 .0 0 0
δ: 7.15, 3.69, 2.96, 2.61ppm J :2J=5.7Hz, 3Jcis=4.1Hz, 3Jtrans=2.5Hz P92
AMX 系统:
AMX系统,12条峰. A (dd, 1H, JAM, JAX) M (dd, 1H, JAM, JMX) X (dd, 1H, JAX, JMX) 在A,M,X各4条谱线中,[1-2]=[3-4] 等于一种偶合常数,[1-3]=[2-4]等于另 一种偶合常数,化学位移值约等于4条谱 线的中心。
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