一般先确定孤立甲基及类型,以孤立甲基峰面积的积分高度,计算出氢分布; 其次是解析低场共振吸收峰(如醛基氢、羰基氢等),因这些氢易辨认,根据化学位移,确定归属; 最后解析谱图上的高级偶合部分,根据偶合常数、峰分裂情况及峰型推测取代位置、结构异构、立体异构等二级结构信息。
一般先查看全去偶碳谱上谱线数与分子式中所含碳数是否相同? 数目相同说明每个碳的化学环境都不同,分子无对称性; 数目不相同(少)说明有碳的化学环境相同,分子有对称性; 然后由偏共振谱,确定与碳偶合的氢数;最后由各碳的化学位移,确定碳的归属。
C谱和H谱可互相补充。H谱不能测定不含氢的官能团,如羰基和氰基等;对于含碳较多的有机物,如甾体化合物,常因烷氢的化学环境相似,而无法区别,这是氢谱的弱点;而碳谱弥补了氢谱的不足,它能给出各种含碳官能团的信息,几乎可分辨每一个碳核,能给出丰富的碳骨架信息。但是普通碳谱的峰高常不与碳数成正比是其缺点,而氢谱峰面积的积分高度与氢数成正比,因此二者可互为补充。
4. 如何计算偶合常数?
在网上有这样一个求助帖:请教偶合常数的计算, 比如 :—OCH2CH3 这两个碳上的氢之间的化学位移差值一般超过2了,400M核磁,那再乘以400的话,偶合常数岂不是快一千了?
首先我们得搞明白偶合常数的定义:自旋偶合会产生共振峰的分裂后,两裂分峰之间的距离(以Hz为单位)称为偶合常数。不是两组氢之间化学位移的差值,而是一组峰中相邻两个峰之间的化学位移的差值!
可以从偶合常数看出基团间的关系,邻位偶合常数较大,远程偶合常数较小。还可以利用Kapulus公式计算邻位氢的二面角。对于有双键的化合物,顺式的氢之间偶合常数为6~10Hz,反式的氢之间偶合常数为12~16Hz。
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“核磁共振波谱仪”的常见问题
Q1. 元素周期表中所有元素都可以测出核磁共振谱吗?
不是。要满足以下特点;
首先,被测的原子核的自旋量子数要不为零;
其次,自旋量子数最好为1/2(自旋量子数大于1的原子核有电四极矩,峰很复杂);
第三,被测的元素(或其同位素)的自然丰度比较高(自然丰度低,灵敏度太低,测不出信号)。
对于 5mm 探头来说,其中探头内部隔离样品和线圈的石英管内径只有5.4mm,如果样品管过粗或者弯曲,很容易卡在探头里甚至挤碎石英管;如果样品管过细或者有裂纹,很容易造成样品管在探头内破碎,污染探头。
因此在使用样品管前,首先要在平面上滚动,确定平直;然后对灯光仔细检查有无裂纹;插入转子时要注意是否过紧过松。探头故障是我们遇到最多的问题,损坏探头可能造成数百到数万欧元的维修费用,建议谱仪管理员确保所有的送样人员了解这些细节,并检查样品管质量。
Q4.高场的核磁共振仪和低场的核磁共振仪测出的谱有什么区别?
首先,高场的核磁共振仪比低场的核磁共振仪灵敏度高,如果样品浓度低,低场的核磁共振仪测出的谱图信噪比低,改用高场的核磁共振仪信噪比会改善。其次,高场的核磁共振仪比低场的核磁共振仪测出的峰分得更开,谱图的解析更容易些。欢迎关注有机合成大菜籽。但是,如你所见,如果我们需要得到准确的偶合常数时,用低场的谱仪测会更好些,因为耦合常数等于化学位移乘场强,场强越小,化学位移越大。
从所测原子核的种类分,有:碳氢探头、碳氢磷氟四核探头、多核探头。还可以分为正向探头(测碳谱的灵敏度高)、反向探头(测氢谱的灵敏度高)、普通探头(每测四次完成一个循环得一个结果)和梯度场探头(不需要相循环,测一次得一个结果)欢迎关注有机合成大菜籽。
首先查看各个气压表示数,检查压缩空气是否正常。如果压缩气没问题,很可能是样品卡在探头里了。可以将探头的固定螺丝拧开,下沉约5厘米,然后装回,(或者说把探头拆下再装回去)再吹一次。一般可以吹出。
Q7.lockdisp窗口中锁线的意义是什么?
时间轴折叠的氘信号强度谱
Q8.测试核磁共振需要多少样品量?
因为测试时溶剂中的氢也会出峰,溶剂的量远远大于样品的量,溶剂峰会掩盖样品峰,所以用氘取代溶剂中的氢,氘的共振峰频率和氢差别很大,氢谱中不会出现氘的峰,减少了溶剂的干扰。在谱图中出现的溶剂峰是氘的取代不完全的残留氢的峰。欢迎关注有机合成大菜籽。另外,在测试时需要用氘峰进行锁场。
由于氘代溶剂的品种不是很多,要根据样品的极性选择极性相似的溶剂,氘代溶剂的极性从小到大是这样排列的:苯、氯仿、乙腈、丙酮、二甲亚砜、吡啶、甲醇、水。还要注意溶剂峰的化学位移,最好不要遮挡样品峰。
Q10.测试样品是否必须加TMS?
Q11.怎样做重水交换?
Q12.用哪些氘代溶剂测出的氢谱上看不到活泼氢的峰?
溶剂峰的裂分是由于氘对氢的耦合,根据2n+1规律,两个氘对一个氢耦合裂分成五重峰。见:1H NMR中「氘代试剂本身裂分」的峰型规则
Q15.位移试剂有什么用途?
为了使磁场稳定,测试样品时要进行锁场;如果不锁场也可以测试样品,但因为磁场稳定性差,测出的谱图分辨率较低。
Q17.设置参数时,观察偏置表示什么意思?
Q18.为什么同一碳上的两个质子会有不同的化学位移?
氢谱中各种基团的化学位移变化很大,不容易记忆,但只要牢记住几个典型基团的化学位移就可以解决很多问题。如:甲基0.8~1.2ppm,连苯环的甲基2ppm附近,乙酰基上的甲基2ppm附近,甲氧基和氮甲基3~4ppm,双键5~7ppm,苯环7~8ppm,醛基8~10ppm,不接氧的亚甲基1~2ppm,接氧的亚甲基3~4ppm。
Q20.偶合常数可以给出哪些结构信息?
Q21.NOE效应与去偶作用有什么不同?
Q22.质子偏共振去偶可以用来确定碳的类型,为什么现在常用DEPT谱,而不同质子偏共振去偶谱?
质子偏共振去偶区分伯、仲、叔、季碳的方法是根据裂分成四重、三重、二重和单峰,如果峰离得近会产生重叠,不容易解析,而DEPT区分伯、仲、叔、季碳的方法是根据峰向上或向下,峰不会重叠,并且质子偏共振去偶的灵敏度比DEPT法的灵敏度低得多,欢迎关注有机合成大菜籽,所以现在常用DEPT谱区分碳的类型。
Q23.门控去偶和反门控去偶法有什么不同?
Q24.DEPT谱有几种表示方法?
DEPT谱有两种表示方法:一种是DEPT135°谱,伯碳向上,仲碳向下,叔碳向上,季碳消失,DEPT90°谱只有叔碳峰,DEPT45°谱季碳消失;另一种是把上面的谱编辑后,一个谱只有伯碳峰,另一个谱只有仲碳峰,还有只出叔碳峰或只出季碳峰。
有:1H-1H相关COSY谱、1H-1H相关NOESY谱、13C-1H相关COSY谱、远程13C-1H相关谱、同核J分解谱、相敏COSY、与NOESY谱类似的ROESY谱(NOESY谱解决大分子效果好,ROESY谱解决中等分子效果较好)、TOCSY谱(自旋系统里所有的氢之间都出相关峰)以及HSQC谱(异核单量子相干)等。
三维谱是一个立体图,它的相关峰是立体中间的点,用平面切开这个立体所得的平面图就是二维图。
Q27.解析合成化合物的谱、植物中提取化合物的谱和未知化合物的谱,思路有什么不同?
合成化合物的结果是已知的,只要用谱和结构对照就可以知道化合物和预定的结构是否一致。对于植物中提取化合物的谱,首先应看是哪一类化合物,然后用已知的文献数据对照,看是否为已知物,如果文献中没有这个数据则继续测DEPT谱和二维谱,推出结构。对于一个全未知的化合物,除测核磁共振外,还要结合质谱、红外、紫外和元素分析,一步步推测结构,欢迎关注有机合成大菜籽。