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核磁共振波谱法之氢谱解析

d 7.35 单峰 5H 单取代苯,与烃基直接相连
④由分子式中扣除CH3-CO-及C6H5-,余C2H2Br2而c、d皆 为二重峰,而化学位移δb4.91、 δc5.33,说明存在着-CHBrCHBr-基团。 ⑤结构式: 综上所述,未知物结构式为:
CHBr CHBr CO CH3
⑥自旋系统:A5、AB、A3。
c 4.38(化学位移移向低场)三重峰 2H OCH2CH2
从上述三个吸收峰分析,可能为-OCH2CH2CH3基团。
e 7.55 单峰 1H
用D2O交换后,峰消失
可能为OH基
已知样品分子式为C10H12O3,并为一个芳香酯类, 因此它的化学结构推测为:
OH
COOCH2CH2CH3
d 6.95(2H)、 f 7.95(2H) 各为双二重峰 对双取代苯
氢分布:a: b:c:d:e=6H (1.8cm):1H(0.3cm):2H(0.6cm): 2H(0.6cm): 2H(0.6cm)
a1.22 二重峰 6H CH (CH3 )2
b 2.80 七重峰 1H Ar CH (CH3)2
b 1.55 1.33( Ar) 2.88
d 6.60 二重峰 2H e 7.03 二重峰 2H
2H
C10H10Br2O的核磁共振氢谱
解:
① U 2 210 10 2 5,结构式中可能具有苯环。 2
②氢分布: 1.8 0.35 0.35 1.1 0.36cm / H 10
a:b:c:d=3H:1H:1H:5H
③ a 2.42 单峰 3H CH3 CO
而不是与氧相连(CH3-O-的δ 为3.5~3.8)
所以该化 合物为:
d e HO
f
cba COOCH2CH2CH3
df
例8 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如图,数据为δ1.3(三 重峰), δ3.45(单峰),δ4.25(四重峰),a、b、c的积 分高度分别为15,10,10格,推测其结构式。
3H 2H 2H
C5H7NO2的核磁共振氢谱
解: 不饱和度:U 2 2 5 1 7 3
2
红外光谱分析,该化合物含有羰基和氰基
6 计算△υ/J,确定图谱中的一级与高级偶合部分。先解 析图谱中的一级偶合部分,由共振峰的化学位移值及峰 分裂,确定归属及偶合系统。
7 解析图谱中高级偶合部分: ①先查看δ7左右是否有芳氢的共振峰,按分裂图形确定自旋 系统及取代位置;
②难解析的高级偶合系统可先进行纵坐标扩展,若不解决问 题,可更换高场强仪器或运用双照射等技术测定;也可用位 移试剂使不同基团谱线的化学位移拉开,从而使图谱简化。
a峰为1.6 3H 0.6
b峰为1.0 2H 0.6
c峰为10.5 1H 0.6
二、核磁共振氢谱前的要求:
1、样品纯度应>98%。 2、选用良溶剂; 3、样品用量:CW仪器一般样品需10mg左右,否则信号弱, 不易获得正常图谱。FT-NMR仪器,样品量由累加次数确 定(一般只需要几个毫克即可); 4、推测未知物是否含有酚羟基、烯醇基、羧基及醛基等, 以确定图谱是否需扫描至δ10以上; 5、推测未知物是否含有活泼氢(OH、NH、SH及COOH等), 以决定是否需要进行重水交换。
所以未知化合物为:
CH3CH2OCH2CH3
自旋系统:因为
J
10
,多重峰峰高比符合二项式展
开系数比,峰裂数目符合n+1,因而是一级偶合的A2X3系
统(或A3X2系统)。
(2)已知未知化合物的分子式为C9H12,核磁共振图谱如 图所示:课本P307 19(1)
6H 1H 5H
C9H12的核磁共振谱
例7 有一芳香酯C10H12O3样品,其核磁共振氢谱如图,试确 定其结构。
sex
C10H12O3的核磁共振氢谱
解:不饱和度U 2 2 10 12 5, 分子中可能含有苯环,
2
氢分布:a:b:c:d:e:f=3H:2H:2H:2H:1H:2H,共有12个氢 a1.04 三重峰 3H CH 2CH3 b1.88 六重峰 2H CH2CH2CH3
8 含活泼氢的未知物:可对比重水交换前后光谱的改变,以 确定活泼氢的峰位及类型(OH,NH,SH,COOH等)。 9 最好参考IR、UV及MS等图谱进行综合波谱解析。 10 结构初定后,查表或计算各基团的化学位移核对。核对偶 合关系与偶合常数是否合理。已发表的化合物,可查标准光 谱核对。
例2 一个含溴化合物分子式为C4H7BrO2,核磁共振氢谱如图。 由光谱解析确定结构。已知δ1.78(d)、δ2.95(d)、δ4.43(sex)、
三、核磁共振氢谱的解析
1 先检查内标物的峰位是否准确,底线是否平坦,溶剂中 残留的1H信号是否出现在预定的位置。 2 已知分子式,算出不饱和度U:U 2 2 n4 n3 n1
2
3 根据各峰的积分线高度,参考分子式或孤立甲基峰等, 算出氢分布。
4 先解析孤立甲基峰:通过计算或查表确定甲基类型,如 CH3-O-及CH3-Ar 等。 5 解析低场共振峰:醛基氢δ~10、酚羟基氢δ9.5~15、 羧基氢δ10~12及烯醇氢δ14~16。


例3 一个未知物的分子式为C9H13N。δa1.22(d)、 δb2.80(sep)、 δc3.44(s)、 δd6.60(m,多重峰)及δe7.03(m)。核磁共振氢谱如 图,试确定结构式。
4H
1H
6H
2H
C9H13N的核磁共振氢谱
解:
不饱和度:U 2 2 9 113 4 ,可能有苯环。 2
个去屏蔽基团,使烯质子进一步去屏蔽,又因化合物中3个
不饱和数,氧原子较多,可能有羰基,因此推测有
O
结构。
C
CH
(6)根据以上信息,化合物中可能有以下结构:
O
CH3 CH2 O C CH
上式正好为分子式的一半,故完整的结构式应为:
O
CH3 CH2 O C
CH
O CH C O CH2 CH3
δ烯氢(反式)=5.28+0.68+0+1.02=6.98(与6.71相近) δ烯氢(顺式)=5.28+0.68+0.33+0=6.29
所以,该化合物的结构式为:
O
CH3 CH2 O C C
H
H C
C
O
O CH2 CH3
例6 由下述NMR图谱,进行波谱解析,给出未知化合物的 结构及自旋系统。 (1)已知未知化合物的分子式为C4H10O,核磁共振图谱如 图所示:
6H 4H
C4H10O的核磁共振谱
解: U 2 2 4 10 0,饱和脂肪族化合物。 2
4H 1H
3H
3H 2H
C10H13O2的核磁共振氢谱
解:(1)由积分曲线可知H分布: a :b :c : d : e
3H 3H 2H 4H 1H (2)峰归属
δ ~1.3 三重峰
~2 单峰
~4
~7
四重峰 双二重峰
O CH 2CH 3 CH3 C
CH2CH3
~8 单峰
NH
例5 某未知物分子式为C8H12O4,60MHz磁场强度的NMR 图谱如下,δa=1.31(三重峰), δb=4.19(四重峰), δc=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。
(1)峰的数目:标志分子中磁不等价质子的种类,多少种; (2)峰的强度(面积):每类质子的数目(相对),多少个;
(3)峰的位移( ):每类质子所处的化学环境,化合物中位置;
(4)峰的裂分数:相邻碳原子上质子数; (5)偶合常数(J):确定化合物构型。
不足之处: 仅能确定质子(氢谱)。
2、峰面积和氢核数目的关系:
a峰的氢数
1.6
3H
1.6 1.0 0.5 0.6
b峰的氢数
1.0
2H
1.6 1.0 0.5 0.6
同理计算c峰和d峰各相当于1H。
依已知含氢数目的峰的积分值为准,求出一个氢相当的 积分值,而后求出氢分布。
本题中δd10.70很容易认定为羧基氢的共振峰,因而 0.60cm相当于1个氢,因此:
在1H-NMR谱上,各吸收峰覆盖的面积与引起该吸 收的氢核数目成正比。峰面积常以积分曲线高度表示。 积分曲线的画法由左至右,即由低磁场向高磁场。
积分曲线的总高度(用cm或小方格表示)和吸收峰的总 面积相当,即相当于氢核的总个数。而每一相邻水平台阶高 度则取决于引起该吸收峰的氢核数目。
当知道元素组成时,即知道该化合物总共有多 少个氢原子时,根据积分曲线便可确定图谱中各峰 所对应氢原子数目,即氢分布;如果不知道元素组 成,但图谱中有能判断氢原子数目的基团(如甲基、 羟基、取代芳环等),以此为基准也可以判断化合 物中各种含氢官能团的氢原子数目。
解: ① U 2 29 12 4,结构式中可能具有苯环。 2
②氢分布:a:b:c=6:1:5,因为分子式中氢总数为12,因此 a含6个氢,b为1个氢,c为5个氢。
③ 2.831.2260 14.4 10,一级偶合系统。
J
76.7
④ a1.22 二重峰 6H CH (CH3 )2
b 2.83 七重峰 1H CH (CH3 )2
c 7.09 单峰 5H 单取代苯
⑤结构式:根据以上分析,未知物为:
CH3 CH
CH3
⑥自旋系统:因为
10
J
,符合n+1律及一级偶合的
其他特征,异丙苯为A6X及A5两个一级自旋系统。
(3)已知未知化合物的分子式为C10H10Br2O,核磁共振图 谱如图所示:课本P307 19(3)
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