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核磁共振NMR波譜法常見問題

嘉峪檢測網(wǎng)        2022-03-09 17:18

Q:NMR能做什么?

 

NMR(核磁共振波譜法)是研究原子核對射頻輻射的吸收,是對各種有機和無機物的成分、結構進行定性分析的最強有力的工具之一,有時亦可進行定量分析。

核磁共振是有機化合物結構鑒定的一個重要手段,一般根據(jù)化學位移鑒定基團;由偶合分裂峰數(shù)、偶合常數(shù)確定基團聯(lián)結關系;根據(jù)各H峰積分面積定出各基團質(zhì)子比。核磁共振譜可用于化學動力學方面的研究,如分子內(nèi)旋轉(zhuǎn),化學交換等。核磁共振還用于研究聚合反應機理和高聚物序列結構。二維核磁共振譜已經(jīng)可以解析分子量較小的蛋白質(zhì)分子的空間結構。

核磁共振譜是有機化學家們心目中的“四大名譜”之一(包括:紫外光譜、紅外光譜和質(zhì)譜)。H譜、C譜是應用量廣泛的核磁共振譜,較常用的還有F、P、N等核磁共振譜。下載化學加APP,閱讀更有效率。

 

Q:元素周期表中所有元素都可以測出核磁共振譜嗎?

 

不是。首先,被測的原子核的自旋量子數(shù)要不為零;其次,自旋量子數(shù)最好為1/2(自旋量子數(shù)大于1的原子核有電四極矩,峰很復雜);第三,被測的元素(或其同位素)的自然豐度比較高(自然豐度低,靈敏度太低,測不出信號)。

 

Q:怎么解析核磁共振氫譜?

 

一般先確定孤立甲基及類型,以孤立甲基峰面積的積分高度,計算出氫分布;其次是解析低場共振吸收峰(如醛基氫、羰基氫等),因這些氫易辨認,根據(jù)化學位移,確定歸屬;最后解析譜圖上的高級偶合部分,根據(jù)偶合常數(shù)、峰分裂情況及峰型推測取代位置、結構異構、立體異構等二級結構信息。

 

Q:怎么解析核磁共振碳譜?

 

一般先查看全去偶碳譜上譜線數(shù)與分子式中所含碳數(shù)是否相同?數(shù)目相同說明每個碳的化學環(huán)境都不同,分子無對稱性;數(shù)目不相同(少)說明有碳的化學環(huán)境相同,分子有對稱性;然后由偏共振譜,確定與碳偶合的氫數(shù);最后由各碳的化學位移,確定碳的歸屬。

 

Q:怎么結合應用碳譜和氫譜?

 

A:C譜和H譜可互相補充。H譜不能測定不含氫的官能團,如羰基和氰基等;對于含碳較多的有機物,如甾體化合物,常因烷氫的化學環(huán)境相似,而無法區(qū)別,這是氫譜的弱點;而碳譜彌補了氫譜的不足,它能給出各種含碳官能團的信息,幾乎可分辨每一個碳核,能給出豐富的碳骨架信息。但是普通碳譜的峰高常不與碳數(shù)成正比是其缺點,而氫譜峰面積的積分高度與氫數(shù)成正比,因此二者可互為補充。

 

Q:如何計算偶合常數(shù)?

 

在網(wǎng)上有這樣一個求助帖:請教偶合常數(shù)的計算, 比如 :—OCH2CH3 這兩個碳上的氫之間的化學位移差值一般超過2了,400M核磁,那再乘以400的話,偶合常數(shù)豈不是快一千了?

首先我們得搞明白偶合常數(shù)的定義:自旋偶合會產(chǎn)生共振峰的分裂后,兩裂分峰之間的距離(以Hz為單位)稱為偶合常數(shù)。不是兩組氫之間化學位移的差值,而是一組峰中相鄰兩個峰之間的化學位移的差值!

可以從偶合常數(shù)看出基團間的關系,鄰位偶合常數(shù)較大,遠程偶合常數(shù)較小。還可以利用Kapulus公式計算鄰位氫的二面角。對于有雙鍵的化合物,順式的氫之間偶合常數(shù)為6~10Hz,反式的氫之間偶合常數(shù)為12~16Hz。

 

Q:配制樣品為什么要用氘代試劑?怎樣選擇氘代試劑?

 

因為測試時溶劑中的氫也會出峰,溶劑的量遠遠大于樣品的量,溶劑峰會掩蓋樣品峰,所以用氘取代溶劑中的氫,氘的共振峰頻率和氫差別很大,氫譜中不會出現(xiàn)氘的峰,減少了溶劑的干擾。在譜圖中出現(xiàn)的溶劑峰是氘的取代不完全的殘留氫的峰。另外,在測試時需要用氘峰進行鎖場。

由于氘代溶劑的品種不是很多,要根據(jù)樣品的極性選擇極性相似的溶劑,氘代溶劑的極性從小到大是這樣排列的:苯、氯仿、乙腈、丙酮、二甲亞砜、吡啶、甲醇、水。還要注意溶劑峰的化學位移,最好不要遮擋樣品峰。

 

Q:怎么在H譜中更好的顯示活潑氫?

 

A:與O、S、N相連的氫是活潑氫,想要看到活潑氫一定選擇氘代氯仿或DMSO做溶劑。在DMSO中活潑氫的出峰位置要比CDCl3中偏低些。活潑氫由于受氫鍵、濃度、溫度等因素的影響,化學位移值會在一定范圍內(nèi)變化,有時分子內(nèi)的氫鍵的作用會使峰型變得尖銳。下載化學加APP,閱讀更有效率。

 

Q:怎么做重水交換?

 

為了確定活潑氫,要做重水交換。方法是:測完樣品的氫譜后,向樣品管中滴幾滴重水(不宜加入過多,一般1-2滴即可),振搖一下,再測氫譜,譜中的活潑氫就消失了。醛氫和酰胺類的氨基氫交換得很慢,需要長時間放置再測譜或者用電吹風加熱一下,放置一會再進行檢測。此時會發(fā)現(xiàn)譜圖中水峰信號增強,在CDCl3中此時的HDO峰會在4.8ppm的位置。此外,甲醇和三氟醋酸都有重水交換作用,看不到活潑氫的峰。

 

Q:解析合成化合物的譜、植物中提取化合物的譜和未知化合物的譜,思路有什么不同?

 

合成化合物的結果是已知的,只要用譜和結構對照就可以知道化合物和預定的結構是否一致。對于植物中提取化合物的譜,首先應看是哪一類化合物,然后用已知的文獻數(shù)據(jù)對照,看是否為已知物,如果文獻中沒有這個數(shù)據(jù)則繼續(xù)測DEPT譜和二維譜,推出結構。對于一個全未知的化合物,除測核磁共振外,還要結合質(zhì)譜、紅外、紫外和元素分析,一步步推測結構。

 

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來源:Internet

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