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发布日期:11/27/2024 3:04:00 PM

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1H-NMR

波谱解析中最重要的是核磁共振谱,而核磁共振谱中最最重要的是氢核磁共振(1H-NMR),因为,1H-NMR的灵敏度高(样品仅需要0.5 mg的量),提供的结构信息丰富(化学位移值,偶合常数,积分面积),而且积累的研究资料丰富,运用的最广,因此在结构解析方面1H-NMR的重要性是第一的。    

1H-NMR的解析的大体程序如下:

1.先观察图谱是否符合要求;①四甲基硅烷的信号是否正常;②杂音大不大;③基线是否平;④积分曲线中没有吸收信号的地方是否平整。如果有问题,解析时要引起注意,最好重新测试图谱。

2.区分溶剂峰、杂质峰、残留溶剂峰和水峰    

(1)溶剂峰:氘代试剂不可能达到100%的同位素纯度(大部分试剂的氘代率为99-99.8%),因此谱图中往往呈现相应的溶剂峰,如图1,CDCL3中的溶剂峰的δ值约为7.26 ppm处。

 

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图1 未知物1的1H-NMR (CDCl3, 400 MHz)图

图片2.png 

图2 未知物2的1H-NMR (acetone-d6, 400 MHz)图

 

(2)杂质峰:杂质峰与样品峰之间没有简单整数比的关系,容易区别。判断化合物的纯度,根据杂质峰的峰面积判断杂质的含量,如果杂质含量高,则说明样品不是纯的化合物,应该再次纯化,得到纯度为98%以上的单体,重新测试1H-NMR谱。如图2所示,4.35, 4.82 ppm出的峰,积分为0.54, 0.46,不是整数,说明其为杂质峰,并且杂质的含量高,应该重新纯化。

(3)残留溶剂峰:样品在分离纯化过程中用到各种各样的溶剂,如常见的甲醇、乙腈,乙酸乙酯,丙酮等。例如图2,acetone-d6中甲醇的δ值为3.31 ppm,不同的氘代溶剂中同一溶剂的化学位移值不一定相同,如,CDCL3中甲醇的δ值约为3.49 ppm。

(4)水峰:样品中含有水是很难避免的,因此1H-NMR谱中经常有水的质子峰,一定要区分开来,例如图2,acetone-d6中水的δ值为2.89 ppm,同样,不同的氘代溶剂中水的化学位移值不一定相同,如,CDCL3中水的δ值约为1.56 ppm。

3.根据积分曲线,观察各信号的相对高度,计算样品化合物分子式中的氢原子数目。可利用可靠的甲基信号,孤立的单个氢信号,如孤立的连氧氢,烯氢,芳氢和醛氢等信号为积分标准计算各信号峰的质子数目。例如,图1所示,以6.50 ppm的烯氢的积分面积定位积分标准,积分为1.

4.先解析图中CH3O、CH3N、CH3C=O、CH3C=C、CH3-C等孤立的甲基质子信号,然后再解析偶合的甲基质子信号,如CH3O的δ值约为3.50 ppm。

5.解析羧基、醛基、分子内氢键等低磁场的质子信号,如CHO的δ值约为9.80 ppm。

6.解析芳香核上的质子信号,苯环上的氢δ值范围是6-8 ppm。

7.比较滴加重水前后测定的图谱,观察有无信号峰消失的现象,了解分子结构中所连活泼氢官能团。

8.根据图谱提供信号峰数目、化学位移和偶合常数,解析一级类型图谱。

9.解析高级类型图谱峰信号,如黄酮类化合物B环仅4,1位取代时,呈现AA, BB系统峰信号,B环仅1,3,4位取代时则呈现ABX系统峰信号。

10. 如果一维1H-NMR难以解析分子结构,可考虑测试二维核磁共振谱配合解析结构。

11. 组合可能的结构式,根据图谱的解析,组合几种可能的结构式。

12. 对推出的结构进行指认,即每个官能团上的氢在图谱中都应有相应的归属信号。

1H-NMR解析举例,一未知化合物分子式为C13H16O5, 1H-NMR如图3所示,

图片3.png 

图3 未知物3的1H-NMR (acetone-d6, 400 MHz)图

如图3所示,δ值为2.05 ppm左右是acetone的峰,2.81 ppm是水峰,以7.55 ppm出的峰为积分标准,积为1。7.55 ppm峰,重峰数是d峰,偶合常数为15.8 Hz,提示为一个反式双键氢,7.02 ppm峰,为s峰,积分为2,有可能是苯环上对称的2个芳氢,6.38 ppm峰,d峰,J = 16.1 Hz,提示为一个反式双键氢,与7.55 ppm峰相偶合,为同一双键上的氢,4.19 ppm峰,q峰,积分为2,J = 7.1 Hz,为连氧CH2,并且相邻一个甲基,3.89 ppm峰,s峰,积分为6,提示为2个甲氧基,1.27 ppm峰,t峰,积分为4,J = 6.9 Hz,1.27 ppm处应该为一个甲基,所以由于杂质的原因,积分不对,正确的积分为3,1.27 ppm峰与4.19 ppm峰偶合常数基本相同,是相邻的关系。综上所述,该化合物有一个苯环,苯环只有2个芳氢,一个反式双键,2个甲氧基,一个OCH2CH3基团,结合分子式,推测结构如下。

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氢谱信号的归属是 1H-NMR (acetone-d6, 400 MHz) δ:7.57 (1H, d, J = 15.8 Hz, H-7), 7.02 (2H, s, H-2, H-6), 6.41 (1H, d, J = 16.1 Hz, H-8), 4.18 (2H, q, J = 7.1 Hz, H-10), 3.89 (6H, s, 3-OCH3, 5-OCH3), 1.27 (3H, t, J = 6.9 Hz, H-11).

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