特征谱线和共振线的关系(如何快速解析氢谱和碳谱)

Posted 2023-06-02

篇首语：笛里谁知壮士心，沙头空照征人骨。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了特征谱线和共振线的关系(如何快速解析氢谱和碳谱)相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

特征谱线和共振线的关系(如何快速解析氢谱和碳谱)

什么是核磁共振

在外界磁场的激励(作用，或者处于磁场中)下，具有磁性（核磁距不为零）的原子核存在着不同的能级，如果此时外加一个能量，使其等于相邻2个能级之差，则该原子核就可能吸收能量（共振吸收），从低能态跃迁至高能态。这种能量对应的频率在射频范围内。因此核磁共振就是研究磁性原子核对射频能的吸收。1945年美国斯坦福大学的 F.Block 和哈佛大学的E. M. Purcell 由于同时发现了核磁共振现象，并因此荣获了1952年的 Nobel 物理奖。

如何解析氢谱

首先我们需要确定做核磁所使用的氘代溶剂，如果体系没有加TMS，我们就以氘代溶剂残留峰进行定标。对于有特征基团的分子，如甲基，甲氧基，叔丁基，亚甲基等等，我们优先以该峰为基准进行定氢的个数，然后再对其它峰进行操作。在这里我们切记不可用活泼氢作为标准来定氢的个数，因为活泼氢受浓度，温度，和溶剂等因素的影响，有时候出氢的个数不是很固定。

根据每个峰组氢原子数目及δ值，可对该基团进行推断，并估计其相邻基团。对每个峰组的峰形应仔细地分析。分析时最关键之处为寻找峰组中的等间距。每一种间距相应于一个耦合关系。一般情况下，某一峰组内的间距会在另一峰组中反映出来。在这里我们比较关注分子结构中每个氢的归属和裂分情况，这就需要我们对常见官能团的化学位移性质有一个大概的了解。

如何解析碳谱

核磁共振碳谱的解析和氢谱有一定的差异。在碳谱中最重要的信息是化学位移δ。常规碳谱主要提供δ的信息。从常规碳谱中只能粗略的估计各类碳原子的数目。如果要得出准确的定量关系，作图时需用很短的脉冲，长的脉冲周期，并采用特定的分时去耦方式。

碳谱有以下一些特点：（1）灵敏度低：碳核天然丰度很低，只有1.108%为，1H则有99.98%，而且旋磁比也只有1H的1/4，在相同条件下两者信噪比为1:0.000159，即灵敏度是1H的 1/6000。（2）分辨能力高： δ为0~300ppm，是H的20倍；同时不存在13C自身自旋-自旋裂分。（3）能给出不连氢碳的吸收峰，氢不能给出不含氢基团的信息，而碳谱可直接给出基团的特征峰，分子骨架结构的信息。（4）不能用积分高度计算碳的数目，碳核所处环境和弛豫机制不一样，NOE效应对不同碳原子信号强度影响差异大，不能用常规共振谱的谱线强度来确定。（5）弛豫时间可作为化合物结构鉴定的波谱参数，不同碳核弛豫时间相差较大。

氘代试剂中的碳原子均有相应的峰，这和氢谱中的溶剂峰不同（氢谱中的溶剂峰仅因氘代不完全引起）。幸而由于弛豫时间的因素，氘代试剂的量虽大，但其峰强并不太高。常用的氘代氯仿呈三重峰，中心谱线位置在77.0ppm。

若谱线数目等于分子式中碳原子数目，说明分子无对称性；若谱线数目小于分子式中碳原子的数目，这说明分子有一定的对称性，相同化学环境的碳原子在同一位置出峰。

碳谱大致可分为三个区：① 羰基或叠烯区δ＞150ppm，一般δ＞165ppm。δ＞200ppm只能属于醛、酮类化合物，靠近160－170ppm的信号则属于连杂原子的羰基。② 不饱和碳原子区（炔碳除外）δ＝90－160ppm。由前两类碳原子可计算相应的不饱和度，此不饱和度与分子不饱和度之差表示分子中成环的数目。③ 脂肪链碳原子区δ＜100ppm。饱和碳原子若不直接连氧、氮、氟等杂原子，一般其δ值小于55ppm。炔碳原子δ＝70－100ppm，其谱线在此区，这是不饱和碳原子的特例。