碳谱分析
聚合物的13C-NMR分析
13C-NMR是一种对共聚物序列结构分析很重要的手段，可以用来定量的分析共聚物中的共单体含量，平均序列分布以及共聚反应的竞聚率等。Randall[100]对乙烯/1-己烯共聚物的13C-NMR图谱进行了详细的化学位移归属，把乙烯/1-己烯共聚物的13C-NMR谱图分成A-H八个区域，如表1所示。
表1 乙烯与1-己烯共聚物13C-NMR的化学位移归属
Table 1 Chemical shift assignment in 13C-NMR spectra of ethylene/1-hexene copolymer
区域(region) 类型(carbon) 序列(sequence) 化学位移(ppm) 特征峰A1 ααHHHH 41.4 1 A2 ααHHHE 40.9 2 A3 ααEHHE 40.2 3
B CH EHE 38.1 4
C1 CH HHE 35.8 5
4B HHH 35.4 6
αγHHEH
C2a αγEHEH 35.0 7
αδ+HEE 34.9 8
4B HHE
C2b αδ+EHEE 34.5 9 C2c 4B EHE 34.1 10
CH HHH 33.4 11
D γγHEEH 30.9 12
γδ+HEEE 30.5 13
δ+δ+(EEE)n30.0 14
3B EHE 29.5 15
3B HHE 29.3 16
3B HHH 29.2 17
E βδ+EHEE 27.3 18
βδ+HHEE 27.1 19
F ββEHEHE 24.5 20
ββHHEHE 24.4 21
ββHHEHH 24.2 22
G 2B EHE+HHE+HHH 23.4 23
H 1B EHE+HHE+HHH 14.1 24
三元组计算公式[1]：
Hsieh-Randall
[EHE] =B
[EHH] =2(G - B - A)
[HHH] =2A + B - G
[HEH] =F
[EEH] =2(G - A - F)
[EEE] =(1/2)(A + D + F - 2G)
(其中A1 + A2 + A3 =A) Randall
[EHE] = B
[EHH] =C1
[HHH] =A - (1/2)G
[HEH] =F
[EEH] =E
[EEE] =(1/2)D - (1/2)G - (1/4)E
Seger
[EHE] =B
[EHH] =C1
[HHH] =A1 - (1/2)A2
[HEH] =F
[EEH] =E
[EEE]= (1/2)D - (1/2)G - (1/4) E
由三元组的含量可以计算二元组以及一元组的含量：
[HH]=[HHH]+(1/2)[HHE]
[EE]=[EEE]+(1/2)[EEH]
[HE]=[EHH]+2[EHE]
[E]=[EEE]+[EEH]+[HEH]
[H]=[EHE]+[EHH]+[HHH]
乙烯/1-己烯反应的竞聚率乘积可以由rE?rH=4[EE][HH]/[EH]2得到，由rE?rH 的值可以大致判断共聚物的结构，rE?rH=0，倾向于形成交替共聚物，rE?rH<1，倾向于形成无规共聚物，rE?rH>1，则倾向于形成嵌段共聚物。此外乙烯和1-己烯的平均序列长度可以由公式n E= [E]/{[HEH]+1/2[EEH]}；n H=[H]/{[EHE]+1/2[EHH]}计算得到。
采用Randall[2]的方法将乙烯/1-辛烯共聚物的13C-NMR谱图进行化学位移归属,如表2所示。
表2 乙烯与1-辛烯共聚物13C-NMR的化学位移归属
Table 2 Chemical shift assignment in 13C-NMR spectra of ethylene/1-octene copolymer
区域(region) 类型(carbon) 序列(sequence) 化学位移(ppm) 特征峰
A ααOOOO(mmm) 40.33 1
B Methine EOE 38.24 2
C Methine EOO+OOE 36.4 3
D Methine EOO+OOE(m) 35.95 4
D αγOOEO+OEOO(mm) 35.09 5
D αγEOEO+OEOE(m) 34.98 6
αδ+OOEE+EEOO
D αδ++6B6EOEE+EEO
E 34.50 7
E 3s+3B6EOE 32.22 8
F γγOEEO 30.96 9
F γδ+OEEE+EEEO 30.5 10
F δ+δ++4B6(EEE)n30.0 11
G βδ+EOEE+EEOE 27.31 12
G 5B6EOE 27.27 13
G βδ+OOEE+EEOO(m) 27.09 14
H ββEOEOE(m) 24.59 15
I 2s+2B6EOE+EOO+OOE+OOO 22.9 16
J 1s+1B6EOE+EOO+OOE+OOO 14.17 17 三元组计算公式：
[EOE]=B；[EOO]=C；[OOO]=A-(1/2)C；[OEO]=H；
[EEO]=G-E；[EEE]=(1/2)F-(1/4)E-(1/4)G
由三元组的含量可以计算二元组以及一元组的含量：
[OO]=[OOO]+(1/2)[OOE]
[EE]=[EEE]+(1/2)[EEO]
[EO]=[EOE]+ [OEO]+ ([OOE]+ [EEO])/2
[E]=[EEE]+[EEO]+[OEO]
[O]=[EOE]+[EOO]+[OOO]
乙烯/1-辛烯反应的竞聚率乘积可以由rE?rO=(2[EEE]+[EEO])(2[OOO]+[OOE])/ (2[EOE]+[OOE])2得到，由rE?rO的值可以大致判断共聚物的结构，rE?rO=0，倾向于形成交替共聚物，rE?rO<1，倾向于形成无规共聚物，rE?rO>1，则倾向于形成嵌段共聚物。此外乙烯和1-辛烯的平均序列长度可以由公式n E=[E]/{[OEO]+1/2[EEO]}；n H=[O]/{[EOE]+1/2[EOO]}计算得到。
参考文献：
[1] Seger M R, Maciel G E. Quantitative 13C NMR analysis of sequence distributions in poly (ethylene-co-1-hexene)[J]. Analytical chemistry. 2004, 76(19): 5734-5747 [2] Randall J C. A review of high resolution liquid 13carbon nuclear magnetic resonance characterizations of ethylene-based polymers[J]. Journal of Macromolecular Science—Reviews in Macromolecular Chemistry and Physics. 1989, 29(2-3): 201-317
碳谱分析
聚合物的13C-NMR分析 13C-NMR是一种对共聚物序列结构分析很重要的手段，可以用来定量的分析共聚物中的共单体含量，平均序列分布以及共聚反应的竞聚率等。Randall[100]对乙烯/1-己烯共聚物的13C-NMR图谱进行了详细的化学位移归属，把乙烯/1-己烯共聚物的13C-NMR谱图分成A-H八个区域，如表1所示。 表1 乙烯与1-己烯共聚物13C-NMR的化学位移归属 Table 1 Chemical shift assignment in 13C-NMR spectra of ethylene/1-hexene copolymer 区域(region) 类型(carbon) 序列(sequence) 化学位移(ppm) 特征峰A1 ααHHHH 41.4 1 A2 ααHHHE 40.9 2 A3 ααEHHE 40.2 3 B CH EHE 38.1 4 C1 CH HHE 35.8 5 4B HHH 35.4 6 αγHHEH C2a αγEHEH 35.0 7 αδ+HEE 34.9 8 4B HHE C2b αδ+EHEE 34.5 9 C2c 4B EHE 34.1 10 CH HHH 33.4 11 D γγHEEH 30.9 12 γδ+HEEE 30.5 13 δ+δ+(EEE)n30.0 14 3B EHE 29.5 15 3B HHE 29.3 16 3B HHH 29.2 17 E βδ+EHEE 27.3 18 βδ+HHEE 27.1 19 F ββEHEHE 24.5 20 ββHHEHE 24.4 21 ββHHEHH 24.2 22 G 2B EHE+HHE+HHH 23.4 23 H 1B EHE+HHE+HHH 14.1 24
第四章 核磁共振碳谱 习题2
第四章核磁共振碳谱 一、判断题 [1]自由衰减信号(FID)是频率域信号。（） [2]碳谱的化学位移范围范围较宽(0-200)，所以碳谱的灵敏度高于氢谱。（） [3]在宽带去耦碳谱中，不同类型的碳核产生的裂分峰数目不同。（） [4]氢质子在二甲基亚砜中的化学位移比在氯仿中要小。（） [5]在13C NMR谱中，由于13C-13C相连的概率很低，所以通常不考虑13C核只见到耦合。 （） [6]含19F的化合物，可观测到19F对13C核的耦合裂分，且谱带裂分数符合n+1规律。（） [7]但在固相核磁共振波谱中，分子运动受到限制，由于磁各向异性作用将是谱线带变宽， 分辨率大大下降。（） [8]在碳谱中，13C-1H会发生耦合作用，但是13C-1H的耦合常数远比1H-1H之间的耦合常 数小.（） [9]在135°DEPT试验中，CH、CH2和CH3均出正峰，季碳原子不出现谱峰。（） [10]在APT实验中，CH和CH3均出正峰，CH2出负峰，季碳原子不出现谱峰。（） 二、选择题（单项选择） [1] 下列原子核没有自旋角动量的是哪一种？（）。 A. 14N7 B. 12C6 C. 31P15 D. 13C6 [2] 在13C NMR波谱中在化学位移125-140产生两个信号的化合物是（）。 A. 1,2,3,-三氯苯； B. 1,2,4,-三氯苯； C. 1,3,5,-三氯苯 [3] 在13C NMR波谱中在化学位移125-140产生六个信号的化合物是（）。 A. 1,2,3,-三氯苯； B. 1,2,4,-三氯苯； C. 1,3,5,-三氯苯 [4] 在13C NMR波谱中在化学位移125-140产生三个信号的化合物是（）。 A. 对二氯苯； B. 邻二氯苯； C. 间二氯苯。 [5] 在13C NMR中在化学位移0-60产生3个信号；在1H NMR中在化学位移0-5产生3个信号（最低场信号为多重峰）的化合物是（）。 A. 1,1-二氯丙烷； B. 1,2二氯丙烷； C. 2,2-二氯丙烷； D. 1,3二氯丙烷。 [6] 在13C NMR中在化学位移0-70产生2个信号；在1H NMR中在化学位移0-5产生2个信号（最低场信号为三重峰）的化合物是（）。 A. 1,1-二氯丙烷； B. 1,2二氯丙烷； C. 2,2-二氯丙烷； D. 1,3二氯丙烷。 [7]下面原子核发生核磁共振时，如果外磁场强度相同，哪种核将需要最大照射频率（）。 A. 19F9； B. 13C6; C.1H1; D. 14N7 [8]碳谱如果不采用标识技术很难解析的原因是（）。 A. 碳谱灵敏度较低； B. 碳核之间有耦合裂分； C. 碳谱分辨率高； D. 碳核与氢核之间有耦合裂分。 [9]下列各类化合物中碳核化学位移最大的是（）。 A. 苯环上的碳； B. 酸酯羟基碳； C. 醛酮羟基碳； D. 与氧相连的饱和碳。 [10]在13C谱中，常看到溶剂的多重峰，如DMSO-d6在化学位移39.5ppm附近的七重峰，溶
核磁一般氢谱和碳谱的解析步骤
核磁一般氢谱和碳谱的解析步骤 分析氢谱有如下的步骤。 (1) 区分出杂质峰、溶剂峰、旋转边带。 杂质含量较低，其峰面积较样品峰小很多，样品和杂质峰面积之间也无简单的整数比关系。据此可将杂质峰区别出来。 氘代试剂不可能100％氘代，其微量氢会有相应的峰，如CDCl3中的微量CHCl3在约7.27ppm处出峰。边带峰的区别请阅6.2.1。 (2) 计算不饱和度。 不饱和度即环加双键数。当不饱和度大于等于4时，应考虑到该化合物可能存在一个苯环（或吡啶环）。 (3) 确定谱图中各峰组所对应的氢原子数目，对氢原子进行分配。 根据积分曲线，找出各峰组之间氢原子数的简单整数比，再根据分子式中氢的数目，对各峰组的氢原子数进行分配。 (4) 对每个峰的δ、J都进行分析。 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。
通过此途径可找出邻碳氢原子的数目。 当从裂分间距计算J值时，应注意谱图是多少兆周的仪器作出的，有了仪器的工作频率才能从化学位移之差Δδ(ppm)算出Δν(Hz)。当谱图显示烷基链3J耦合裂分时，其间距（相应6－7Hz）也可以作为计算其它裂分间距所对应的赫兹数的基准。 (5) 根据对各峰组化学位移和耦合常数的分析，推出若干结构单元，最后组合为几种可能的结构式。每一可能的结构式不能和谱图有大的矛盾。 (6) 对推出的结构进行指认。 每个官能团均应在谱图上找到相应的峰组，峰组的δ值及耦合裂分（峰形和J值大小）都应该和结构式相符。如存在较大矛盾，则说明所设结构式是不合理的，应予以去除。通过指认校核所有可能的结构式，进而找出最合理的结构式。必须强调：指认是推结构的一个必不可少的环节。 如果未知物的结构稍复杂，在推导其结构时就需应用碳谱。在一般情况下，解析碳谱和解析氢谱应结合进行。从碳谱本身来说，有一套解析步骤和方法。 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。用偏共振去耦，可以确定碳原子的级数，但化合物中碳原子数较多时，采用此法的结果不完全清楚，
核磁共振碳谱详解
核磁共振碳谱(13C-NMR) Produced by Jiwu Wen
?核磁共振碳谱的特点： 1. 化学位移范围宽。 碳谱(13C-NMR)的化学位移δC通常在0～220 ppm之间(对于碳正可达330 ppm)。 离子δ C 比较：1H-NMR的化学位移δ通常在0～10 ppm之间。Example:
2. 13C-NMR给出不与氢相连的碳的共振吸收峰。 核磁共振碳谱(13C-NMR)可以给出季碳，羰基碳，氰基碳，以及不含氢原子的烯碳和炔碳的特征吸收峰。 3. 13C-NMR的偶合情况复杂，偶合常数大。 核磁共振碳谱(13C-NMR)中偶合情况比较复杂，除了1H-1H偶合，还有1H-13C以及1H，13C与其它自旋核之间的偶合。1H-13C的偶合常数通常在125-250 Hz。因此在谱图测定过程中，通常采用一些去偶技术。 4. 13C-NMR的灵敏度低。
?核磁共振碳谱的去偶技术 1. 质子宽带去偶(也称为质子噪声去偶)。质子宽带去偶是一种双共振去偶技术，实验方法是：用一相当宽的频率(包括样品中所有氢核的共振频率)照射样品，消除13C-1H 之间的偶合，使每种碳原子只给出一条谱线。 2. 偏共振去偶(也称不完全去偶)。 这种去偶技术的实验方法是：采用一个频率范围很小、比质子宽带去偶功率弱很多的射频场(B 2)，其频率略高于待测样品中所有氢核的共振吸收频率，使1H 与13C 之间在一定程度上去偶，不仅消除2J ～4J 的弱偶合，而且使1J 减小到J r (表观偶合常数)。J r 和1J 之间的关系如下： r 12J J B /2?ν λπ =
核磁共振碳谱总结
第4章核磁共振碳谱 在C的同位素中，只有13C有自旋现象，存在核磁共振吸收，其自旋量子数I=1/2。13C NMR 的原理与1H NMR一样。由于γc= γH /4，且13C的天然丰度只有1.1%，因此13C核的测定灵敏度很低，大约是H核的1/6000，测定困难。加之H核的偶合干扰，使得13C NMR信号变得很复杂，难以测得有实用价值的图谱。知道二十世纪七十年代后期，质子去偶技术和傅里叶变换技术的发展和应用，才使13C NMR的测定变的简单易得。 4.1 核磁共振碳谱的特点 1. 灵敏度低 由于γc= γH /4，且13C的天然丰度只有1.1%，因此13C核的测定灵敏度很低，大约是H核的1/6000，测定困难。 2. 分辨能力高 氢谱的化学位移δ值很少超过10ppm，而碳谱的δ值可以超过200ppm，最高可达600ppm。这样，复杂和分子量高达400的有机物分子结构的精细变化都可以从碳谱上分辨。同时13C自身的自旋-自旋裂分实际上不存在，虽然质子和碳核之间有偶合，但可以用质子去偶技术进行控制。 3. 能给出不连氢碳的吸收峰 有机化合物分子骨架主要由 C 原子构成，因而13C NMR 能更全面地提供有关分子骨架的信息。而1HNMR 中不能给出吸收信号的 C=O、C=C、C≡C、C≡N以及季碳等基团，在13CNMR 中都可以直接给出特征吸收峰。13CNMR 可直接观测不带氢的含碳官能团，如羰基、氰基等。 4. 不能用积分高度来计算碳的数目 13C NMR的常规谱是质子全去偶谱。对大多数碳，尤其是质子化碳，他们的信号强度都会由去偶的同时产生的NOE效应而大大增强。因此不到呢国家的碳原子的数目不能通过常规共振谱的谱线强度来确定。 5. 弛豫时间T1可作为化合物结构鉴定的波谱参数 在化合物中，处于不同环境的13C核，他们的弛豫时间数值相差较大，可以达到2~3个数量级，通过T1可以致人结构归属，窥测体系的运动情况等。 4.2 核磁共振碳谱的测定方法 4.2.1 脉冲傅里叶变换法 同核磁共振氢谱。 4.2.2 核磁共振碳谱中的几种去偶技术 13C核的天然丰度很低，分子中相邻的两个 C 原子均为13C 核的几率极低，因此可忽略13C 核之间的偶合。 13C-1H 之间偶合常数很大，高达 120～320Hz，而13C 被偶合氢按 n＋1 规律分裂为多重峰，使谱图不易解析，为提高灵敏度和简化谱图，须去掉1H 对13C 的偶合，方法有如下几种。 1. 质子带宽去偶法 又称噪声去偶，是最重要的去偶技术。在观察13C的同时，用一覆盖所有质子共振频率的射频照射质子，消除全部氢核对13C 的偶合，使每一个磁等价的13C 核成为一个信号，13CNMR呈现一系列单峰，同时由于 NOE 效应使13C 峰大为增强，信噪比提高。
碳谱、氢谱的解析
碳谱、氢谱的解析 碳谱与氢谱一般解析 分析氢谱有如下的步骤。 (1)区分出杂质峰、溶剂峰、旋转边带。 杂质含量较低，其峰面积较样品峰小很多，样品和杂质峰面积之间也无简单的整数比关系。据此可将杂质峰区别出来。 氘代试剂不可能100％氘代，其微量氢会有相应的峰，如CDCl3中的微量CHCl3在约7.27ppm处出峰。边带峰的区别请阅6.2.1。 (2)计算不饱和度。 不饱和度即环加双键数。当不饱和度大于等于4时，应考虑到该化合物可能存在一个苯环（或吡啶环）。 (3)确定谱图中各峰组所对应的氢原子数目，对氢原子进行分配。根据积分曲线，找出各峰组之间氢原子数的简单整数比，再根据分子式中氢的数目，对各峰组的氢原子数进行分配。 (4)对每个峰的δ、J都进行分析。 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。
通过此途径可找出邻碳氢原子的数目。 当从裂分间距计算J值时，应注意谱图是多少兆周的仪器作出的，有了仪器的工作频率才能从化学位移之差Δδ(ppm)算出Δν(Hz)。当谱图显示烷基链3J耦合裂分时，其间距（相应6－7Hz）也可以作为计算其它裂分间距所对应的赫兹数的基准。 (5)根据对各峰组化学位移和耦合常数的分析，推出若干结构单元，最后组合为几种可能的结构式。每一可能的结构式不能和谱图有大的矛盾。 (6)对推出的结构进行指认。 每个官能团均应在谱图上找到相应的峰组，峰组的δ值及耦合裂分（峰形和J值大小）都应该和结构式相符。如存在较大矛盾，则说明所设结构式是不合理的，应予以去除。通过指认校核所有可能的结构式，进而找出最合理的结构式。必须强调：指认是推结构的一个必不可少的环节。 如果未知物的结构稍复杂，在推导其结构时就需应用碳谱。在一般情况下，解析碳谱和解析氢谱应结合进行。从碳谱本身来说，有一套解析步骤和方法。 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。用偏共振去耦，可以确定碳原子的级数，但化合物中碳原子数较多时，采用此法的结
核磁碳谱和氢谱的解析
碳谱、氢谱的解析 分析氢谱有如下的步骤。 (1) 区分出杂质峰、溶剂峰、旋转边带。 杂质含量较低，其峰面积较样品峰小很多，样品和杂质峰面积之间也无简单的整数比关系。据此可将杂质峰区别出来。氘代试剂不可能100％氘代，其微量氢会有相应的峰，如CDCl3中的微量CHCl3在约7.27ppm 处出峰。边带峰的区别请阅6.2.1。 (2) 计算不饱和度。 不饱和度即环加双键数。当不饱和度大于等于4时，应考虑到该化合物可能存在一个苯环（或吡啶环）。 (3) 确定谱图中各峰组所对应的氢原子数目，对氢原子进行分配。 根据积分曲线，找出各峰组之间氢原子数的简单整数比，再根据分子式中氢的数目，对各峰组的氢原子数进行分配。 (4) 对每个峰的δ、J 都进行分析。 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。通过此途径可找出邻碳氢原子的数目。 当从裂分间距计算J 值时，应注意谱图是多少兆周的仪器作出的，有了仪器的工作频率才能从化学位移之差Δδ(ppm)算出Δν(Hz)。当谱图显示烷基链3J 耦合裂分时，其间距（相应6－7Hz）也可以作为计算其它裂分间距所对应的赫兹数的基准。 (5) 根据对各峰组化学位移和耦合常数的分析，推出若干结构单元，最后组合为几种可能的结构式。每一可能的结构式不能和谱图有大的矛盾。 (6) 对推出的结构进行指认。 每个官能团均应在谱图上找到相应的峰组，峰组的δ值及耦合裂分（峰形和J 值大小）都应该和结构式相符。如存在较大矛盾，则说明所设结构式是不合理的，应予以去除。通过指认校核所有可能的结构式，进而找出最合理的结构式。必须强调：指认是推结构的一个必不可少的环节。 如果未知物的结构稍复杂，在推导其结构时就需应用碳谱。在一般情况下，解析碳谱和解析氢谱应结合进行。从碳谱本身来说，有一套解析步骤和方法。
溶剂的化学位移(碳谱和氢谱)
NMR Chemical Shifts of Common Laboratory Solvents as Trace Impurities Hugo E.Gottlieb,*Vadim Kotlyar,and Abraham Nudelman* Department of Chemistry,Bar-Ilan University, Ramat-Gan52900,Israel Received June27,1997 In the course of the routine use of NMR as an aid for organic chemistry,a day-to-day problem is the identifica-tion of signals deriving from common contaminants (water,solvents,stabilizers,oils)in less-than-analyti-cally-pure samples.This data may be available in the literature,but the time involved in searching for it may be considerable.Another issue is the concentration dependence of chemical shifts(especially1H);results obtained two or three decades ago usually refer to much more concentrated samples,and run at lower magnetic fields,than today’s practice. We therefore decided to collect1H and13C chemical shifts of what are,in our experience,the most popular “extra peaks”in a variety of commonly used NMR solvents,in the hope that this will be of assistance to the practicing chemist. Experimental Section NMR spectra were taken in a Bruker DPX-300instrument (300.1and75.5MHz for1H and13C,respectively).Unless otherwise indicated,all were run at room temperature(24(1°C).For the experiments in the last section of this paper,probe temperatures were measured with a calibrated Eurotherm840/T digital thermometer,connected to a thermocouple which was introduced into an NMR tube filled with mineral oil to ap-proximately the same level as a typical sample.At each temperature,the D2O samples were left to equilibrate for at least 10min before the data were collected. In order to avoid having to obtain hundreds of spectra,we prepared seven stock solutions containing approximately equal amounts of several of our entries,chosen in such a way as to prevent intermolecular interactions and possible ambiguities in assignment.Solution1:acetone,tert-butyl methyl ether,di-methylformamide,ethanol,toluene.Solution2:benzene,di-methyl sulfoxide,ethyl acetate,methanol.Solution3:acetic acid,chloroform,diethyl ether,2-propanol,tetrahydrofuran. Solution4:acetonitrile,dichloromethane,dioxane,n-hexane, HMPA.Solution5:1,2-dichloroethane,ethyl methyl ketone, n-pentane,pyridine.Solution6:tert-butyl alcohol,BHT,cyclo-hexane,1,2-dimethoxyethane,nitromethane,silicone grease, triethylamine.Solution7:diglyme,dimethylacetamide,ethyl-ene glycol,“grease”(engine oil).For D2O.Solution1:acetone, tert-butyl methyl ether,dimethylformamide,ethanol,2-propanol. Solution2:dimethyl sulfoxide,ethyl acetate,ethylene glycol, methanol.Solution3:acetonitrile,diglyme,dioxane,HMPA, pyridine.Solution4:1,2-dimethoxyethane,dimethylacetamide, ethyl methyl ketone,triethylamine.Solution5:acetic acid,tert-butyl alcohol,diethyl ether,tetrahydrofuran.In D2O and CD3OD nitromethane was run separately,as the protons exchanged with deuterium in presence of triethylamine. Results Proton Spectra(Table1).A sample of0.6mL of the solvent,containing1μL of TMS,1was first run on its own.From this spectrum we determined the chemical shifts of the solvent residual peak2and the water peak. It should be noted that the latter is quite temperature-dependent(vide infra).Also,any potential hydrogen-bond acceptor will tend to shift the water signal down-field;this is particularly true for nonpolar solvents.In contrast,in e.g.DMSO the water is already strongly hydrogen-bonded to the solvent,and solutes have only a negligible effect on its chemical shift.This is also true for D2O;the chemical shift of the residual HDO is very temperature-dependent(vide infra)but,maybe counter-intuitively,remarkably solute(and pH)independent. We then added3μL of one of our stock solutions to the NMR tube.The chemical shifts were read and are presented in Table 1.Except where indicated,the coupling constants,and therefore the peak shapes,are essentially solvent-independent and are presented only once. For D2O as a solvent,the accepted reference peak(δ)0)is the methyl signal of the sodium salt of3-(trimeth-ylsilyl)propanesulfonic acid;one crystal of this was added to each NMR tube.This material has several disadvan-tages,however:it is not volatile,so it cannot be readily eliminated if the sample has to be recovered.In addition, unless one purchases it in the relatively expensive deuterated form,it adds three more signals to the spectrum(methylenes1,2,and3appear at2.91,1.76, and0.63ppm,respectively).We suggest that the re-sidual HDO peak be used as a secondary reference;we find that if the effects of temperature are taken into account(vide infra),this is very reproducible.For D2O, we used a different set of stock solutions,since many of the less polar substrates are not significantly water-soluble(see Table1).We also ran sodium acetate and sodium formate(chemical shifts: 1.90and8.44ppm, respectively). Carbon Spectra(Table2).To each tube,50μL of the stock solution and3μL of TMS1were added.The solvent chemical shifts3were obtained from the spectra containing the solutes,and the ranges of chemical shifts (1)For recommendations on the publication of NMR data,see: IUPAC Commission on Molecular Structure and Spectroscopy.Pure Appl.Chem.1972,29,627;1976,45,217. (2)I.e.,the signal of the proton for the isotopomer with one less deuterium than the perdeuterated material,e.g.,C H Cl3in CDCl3or C6D5H in C6D6.Except for CHCl3,the splitting due to J HD is typically observed(to a good approximation,it is1/6.5of the value of the corresponding J HH).For CHD2groups(deuterated acetone,DMSO, acetonitrile),this signal is a1:2:3:2:1quintet with a splitting of ca.2 Hz. (3)In contrast to what was said in note2,in the13C spectra the solvent signal is due to the perdeuterated isotopomer,and the one-bond couplings to deuterium are always observable(ca.20-30Hz). Figure1.Chemical shift of H DO as a function of tempera-ture. https://www.wendangku.net/doc/156187300.html,.Chem.1997,62,7512-7515 S0022-3263(97)01176-6CCC:$14.00?1997American Chemical Society
核磁共振碳谱.
13核磁共振碳谱(C-NMR)Produced by Jiwu Wen ?核磁共振碳谱的特点：1. 化学位移范围宽。 碳谱(13C-NMR)的化学位移通常在0～220 ppm之间(对于碳正离子可达330 ppm)。 比较：1H-NMR的化学位移通常在0～10 ppm之间。 2. 13C-NMR给出不与氢相连的碳的共振吸收峰。核磁共振碳谱(13 C-NMR)可以给出季碳，羰基碳，氰基碳，以及不含氢原子的烯碳和炔碳的特征吸收峰。 3. 13C-NMR的偶合情况复杂，偶合常数大。 核磁共振碳谱(13C-NMR)中偶合情况比较复杂，除了1H-1H偶合，还有1H-13C 以及1H，13C与其它自旋核之间的偶合。1H-13C的偶合常数通常在125-250 Hz。因此在谱图测定过程中，通常采用一些去偶技术。 13 ?核磁共振碳谱的去偶技术1. 质子宽带去偶 ( 也称为质子噪声去偶 )
。质子宽带去偶是一种双共振去偶技术，实验方法是：用一相当宽的频率(包括样品中所有氢核的共振频率)照射样品，消除13C-1H之间的偶合，使每种碳原子只给出一条谱线。 这种去偶技术的实验方法是：采用一个频率范围很小、比质子宽带去偶功率弱很多的射频场(B2)，其频率略高于待测样品中所有氢核的共振吸收频率，使1H与13C之间在一定程度上去偶，不仅消除2J ～4J的弱偶合，而且使1J减小到Jr(表观偶合常数)。Jr和1J之间的关系如下： 根据n+1规律，在偏共振去偶谱中，伯碳裂分为四重峰(用q表示)，仲碳为三重峰(t)，叔碳为两重峰(d)，季碳以及不与氢相连的碳为单峰(s) 。
2-丁醇的偏共振去偶谱 3. 质子选择性去偶。
溶剂的化学位移(碳谱)
https://www.wendangku.net/doc/156187300.html,.Chem.,Vol.62,No.21,1997Notes Table2.13C NMR Data a CDCl3(CD3)2CO(CD3)2SO C6D6CD3CN CD3OD D2O solvent signals77.16(0.0629.84(0.0139.52(0.06128.06(0.02 1.32(0.0249.00(0.01 206.26(0.13118.26(0.02 acetic acid CO175.99172.31171.93175.82173.21175.11177.21 CH320.8120.5120.9520.3720.7320.5621.03 acetone CO207.07205.87206.31204.43207.43209.67215.94 CH330.9230.6030.5630.1430.9130.6730.89 acetonitrile CN116.43117.60117.91116.02118.26118.06119.68 CH3 1.89 1.12 1.030.20 1.790.85 1.47 benzene CH128.37129.15128.30128.62129.32129.34 tert-butyl alcohol C69.1568.1366.8868.1968.7469.4070.36 CH331.2530.7230.3830.4730.6830.9130.29 tert-butyl methyl ether OCH349.4549.3548.7049.1949.5249.6649.37 C72.8772.8172.0472.4073.1774.3275.62 C C H326.9927.2426.7927.0927.2827.2226.60 BHT C(1)151.55152.51151.47152.05152.42152.85 C(2)135.87138.19139.12136.08138.13139.09 CH(3)125.55129.05127.97128.52129.61129.49 C(4)128.27126.03124.85125.83126.38126.11 CH3Ar21.2021.3120.9721.4021.2321.38 C H3C30.3331.6131.2531.3431.5031.15 C34.2535.0034.3334.3535.0535.36 chloroform CH77.3679.1979.1677.7979.1779.44 cyclohexane CH226.9427.5126.3327.2327.6327.96 1,2-dichloroethane CH243.5045.2545.0243.5945.5445.11 dichloromethane CH253.5254.9554.8453.4655.3254.78 diethyl ether CH315.2015.7815.1215.4615.6315.4614.77 CH265.9166.1262.0565.9466.3266.8866.42 diglyme CH359.0158.7757.9858.6658.9059.0658.67 CH270.5171.0369.5470.8770.9971.3370.05 CH271.9072.6371.2572.3572.6372.9271.63 1,2-dimethoxyethane CH359.0858.4558.0158.6858.8959.0658.67 CH271.8472.4717.0772.2172.4772.7271.49 dimethylacetamide CH321.5321.5121.2921.1621.7621.3221.09 CO171.07170.61169.54169.95171.31173.32174.57 NCH335.2834.8937.3834.6735.1735.5035.03 NCH338.1337.9234.4237.0338.2638.4338.76 dimethylformamide CH162.62162.79162.29162.13163.31164.73165.53 CH336.5036.1535.7335.2536.5736.8937.54 CH331.4531.0330.7330.7231.3231.6132.03 dimethyl sulfoxide CH340.7641.2340.4540.0341.3140.4539.39 dioxane CH267.1467.6066.3667.1667.7268.1167.19 ethanol CH318.4118.8918.5118.7218.8018.4017.47 CH258.2857.7256.0757.8657.9658.2658.05 ethyl acetate C H3CO21.0420.8320.6820.5621.1620.8821.15 CO171.36170.96170.31170.44171.68172.89175.26 CH260.4960.5659.7460.2160.9861.5062.32 CH314.1914.5014.4014.1914.5414.4913.92 ethyl methyl ketone C H3CO29.4929.3029.2628.5629.6029.3929.49 CO209.56208.30208.72206.55209.88212.16218.43 C H2CH336.8936.7535.8336.3637.0937.3437.27 CH2C H37.868.037.617.918.148.097.87 ethylene glycol CH263.7964.2662.7664.3464.2264.3063.17“grease”CH229.7630.7329.2030.2130.8631.29 n-hexane CH314.1414.3413.8814.3214.4314.45 CH2(2)22.7023.2822.0523.0423.4023.68 CH2(3)31.6432.3030.9531.9632.3632.73 HMPA b CH336.8737.0436.4236.8837.1037.0036.46 methanol CH350.4149.7748.5949.9749.9049.8649.50c nitromethane CH362.5063.2163.2861.1663.6663.0863.22 n-pentane CH314.0814.2913.2814.2514.3714.39 CH2(2)22.3822.9821.7022.7223.0823.38 CH2(3)34.1634.8333.4834.4534.8935.30 2-propanol CH325.1425.6725.4325.1825.5525.2724.38 CH64.5063.8564.9264.2364.3064.7164.88 pyridine CH(2)149.90150.67149.58150.27150.76150.07149.18 CH(3)123.75124.57123.84123.58127.76125.53125.12 CH(4)135.96136.56136.05135.28136.89138.35138.27 silicone grease CH3 1.04 1.40 1.38 2.10 tetrahydrofuran CH225.6226.1525.1425.7226.2726.4825.67 CH2O67.9768.0767.0367.8068.3368.8368.68 toluene CH321.4621.4620.9921.1021.5021.50 C(i)137.89138.48137.35137.91138.90138.85 CH(o)129.07129.76128.88129.33129.94129.91 CH(m)128.26129.03128.18128.56129.23129.20 CH(p)125.33126.12125.29125.68126.28126.29 triethylamine CH311.6112.4911.7412.3512.3811.099.07 CH246.2547.0745.7446.7747.1046.9647.19 a See footnotes for Table1.b2J PC)3Hz.c Reference material;see text.