有有 机机 波波 谱谱 分分 析析14.4 各类碳的化学位移各类碳的化学位移 碳原子在碳原子在13C-NMR中的中的 C C与很多因素有关,主与很多因素有关,主要是杂化轨道状态及化学环境要是杂化轨道状态及化学环境 sp3-C在在-2.1~43 ppm sp2-C在在100~165 ppm sp-C在在67~92 ppm 各类各类碳的化学位移顺序碳的化学位移顺序与氢谱中各类与氢谱中各类碳上对应质子的碳上对应质子的化学位移顺序化学位移顺序有很好的有很好的一致性一致性若质子在高场,则该质子连接的碳也在高场;反之,若质子在高场,则该质子连接的碳也在高场;反之,若质子在低场,则该质子连接的碳也在低场若质子在低场,则该质子连接的碳也在低场234.4.1 烷烃烷烃在链烷烃中每一个碳的在链烷烃中每一个碳的 C与它直接相连的碳原子数和与它直接相连的碳原子数和相近的碳原子有关相近的碳原子有关 ((1)饱和碳的)饱和碳的 C在在-2.1~43 ppm其中CH4屏蔽最大,屏蔽最大, C 在在-2.l ppm ((2))CH4的氢被的氢被CH3取代,则中心碳的取代,则中心碳的 C对应取代甲对应取代甲基的增多基的增多,分别为分别为5.9;;16.1;;25.2及及27.9 ppm。
每增加一每增加一个个CH3中心碳中心碳 C发生近似发生近似9ppm的去屏蔽效果,这叫的去屏蔽效果,这叫 取取代效应代效应如甲烷甲烷C为为-2.1、、乙烷乙烷C为为5.9,,5.9、、丙烷丙烷 C为为15.6,,16.1,,15.6 )) 取代烷烃取代烷烃:H3CCH2CH2CH2CH334.722.813.9碳数碳数n >4 端甲基端甲基 C=13-14 ppm C> CH> CH2 > CH3,,邻碳上邻碳上取代基增多取代基增多 C 越大越大4((3)若)若 -H被甲基取代,如被甲基取代,如C -C -H C -C -CH3,则则C 的的 C向向低场移动低场移动9 ppm左右,叫左右,叫 效应效应 ((4)若)若 -H被甲基取代,被甲基取代,C -C -C -H C -C -C -CH3,则,则C 的的 C向向高场移动高场移动2.5ppm左右此效应与左右此效应与 、、 效应相反,叫效应相反,叫 效应效应 ((5)) 及更远的甲基影响很小及更远的甲基影响很小。
((6)直链烷烃及开环支链烷烃中第)直链烷烃及开环支链烷烃中第K个碳原子的化个碳原子的化学位移学位移 C(K)可以用经验公式可以用经验公式Lindeman和和Adams方法方法计算,其表达式为:计算,其表达式为: C(K)=BS+ 5 C(K) = BS+ 其中其中Bs、、Asm 、、 s、、 s为下表中的常数为下表中的常数 S为直接与第为直接与第K个碳原子连接的碳原子数个碳原子连接的碳原子数 Dm是与第是与第K个碳原子相邻并且含有个碳原子相邻并且含有m个个(m为为2、、3、、4)相相邻碳的碳原子数,邻碳的碳原子数,D2、、D3、、D4可以为零可以为零 Nk3和和Nk4分别为与第分别为与第K个碳原子相距个碳原子相距3个及个及4个键的碳原个键的碳原子数6 表表4-8 Lindeman和和Adams参数参数7例例:3-甲基庚烷的甲基庚烷的C-5的的 C计算如下计算如下: 1 2 3 4 5 6 7 CH3-CH2-CH(CH3)-CH2-CH2-CH2-CH3(a)与与C5直接相连的碳原子数是直接相连的碳原子数是2, S=2。
(b)连接连接C5的两个碳皆为仲碳,所以的两个碳皆为仲碳,所以D2=2; D3=0; D4=0 (c)与与C5相隔三个键的碳原子数为相隔三个键的碳原子数为2,相隔四个键的碳原子,相隔四个键的碳原子数为数为1,因此,因此Nk3=2, Nk4=1 (d)Bs为为B2=15.33; Asm为为A22=9.57; s为为 2= -2.69; 为为 2=0.25;(e)将有关参数值代入,得将有关参数值代入,得 C5= B2+ D2 A22+ 2 Nk3+ 2 Nk4 =15.34+2 9.75+((-2.69) 2+0.25 1 =29.7((ppm)) (实测值实测值29.7ppm) 84.4.2 环烷烃环烷烃环烷烃中环烷烃中 C与环的大小无明显内在关系,除环丙烷与环的大小无明显内在关系,除环丙烷外,环烷烃中碳的外,环烷烃中碳的 C变化幅度不超过变化幅度不超过 6ppm环丙烷环丙烷 C在在 2.6 ppm,其余环烷烃,其余环烷烃(环丁烷到环十七环丁烷到环十七烷烷) C在在23.3~29.4 ppm。
94.4.3 烯烃烯烃 烯碳为烯碳为sp2杂化,杂化, C为为l00~165 ppm,与芳环碳,与芳环碳 C范范围相同围相同. 线性及开链枝化烯烃中的烯碳线性及开链枝化烯烃中的烯碳 C可以用下式计算可以用下式计算: C((K))=123.3+ + + 校正项校正项 k k’ , , , -C–C-C-C=C-C-C-C- 其中其中Aki(Ri)表示在碳链中第表示在碳链中第i位置引入取代基位置引入取代基Ri对对烯碳烯碳K的化学位移的增值的化学位移的增值i’为双键另一边的取代基为双键另一边的取代基位置 10化学位移规律:烯烃化学位移规律:烯烃 C= 100-165 ppm(成对出现)(成对出现)端端碳碳 =CH2 110;邻碳上取代基增多;邻碳上取代基增多 C越大:越大:11 表表4-12 单烯烃中烯碳化学位移计算用的经验参数单烯烃中烯碳化学位移计算用的经验参数1213例:求下列顺式化合物中例:求下列顺式化合物中C-2的的 C值。
值 K K’ ’ ’ CH3CH CHCH2CH3 1 2 3 4 5 解:解: C((2))=123.3+A( )+A( ’)+A( ’)+ ,, ‘(cis) =123.3+10.6+(-7.9)+(-1.8)+(-1.1) =123.1 ppm 实测值为实测值为122.8 ppm144.4.4 炔烃炔烃 炔的炔的sp杂化碳原子杂化碳原子 C为为65~90 ppm端基炔键的端基炔键的C1的的 C与与C2的的 C差别约差别约15 ppm,而不对称,而不对称的的2-炔及炔及3-炔烃中,炔碳炔烃中,炔碳 C值差仅为值差仅为3~4及及1~2 ppm在取代炔烃中炔碳的在取代炔烃中炔碳的 C变化范围可达变化范围可达100 ppm 15表表4-15 线性炔烃中线性炔烃中sp-C之之 C值值164.4.5 芳烃及取代苯芳烃及取代苯 苯的苯的 C为为128.5 ppm,除联苯撑以外,所有芳烃的,除联苯撑以外,所有芳烃的 C在在123~142 ppm。
而取代芳烃的而取代芳烃的 C基本在基本在110~170 ppm与碘碘相连的相连的芳碳芳碳 C可在可在96.7 ppm的较高场的较高场 取代苯中取代基对苯环碳取代苯中取代基对苯环碳 C的影响是具有加和性的影响是具有加和性的,环上第的,环上第K个碳的个碳的 C值可由下式计算:值可由下式计算: C((K))=128.5 十十 Ai(R) Ai是在环上第是在环上第i个位置上的取代基个位置上的取代基Ri对第对第K个碳的个碳的化学位移的贡献化学位移的贡献 17 的范围及的范围及影响因素:影响因素:1)) 苯:苯:128.5 ppm,取代苯环:,取代苯环:100~~160 ppm;被取;被取代碳原子代碳原子 值有明显变化,邻、对位碳原子值有明显变化,邻、对位碳原子 值有较大值有较大变化,间位碳原子变化,间位碳原子 值几乎不变化;值几乎不变化;2)) 一般,取代基电负性越强,被取代碳原子一般,取代基电负性越强,被取代碳原子 值越大值越大;; 3)取代基烷基分枝多,被取代碳原子)取代基烷基分枝多,被取代碳原子 值增加较多值增加较多;;4)重原子效应:被碘、溴取代的碳原子)重原子效应:被碘、溴取代的碳原子 值向高场位值向高场位移移;;5)共振效应:第二类取代基使邻、对位碳原子)共振效应:第二类取代基使邻、对位碳原子 值向值向高场位移,第三类取代基则使邻、对位碳原子高场位移,第三类取代基则使邻、对位碳原子 值向低值向低场位移;场位移;6)电场效应:例:硝基取代的邻位碳原子)电场效应:例:硝基取代的邻位碳原子 值移向高值移向高场。
场18苯环碳谱出峰数目:苯环碳谱出峰数目:无对称性:无对称性: 6个峰个峰单取代:单取代: 4个峰个峰对位取代:对位取代: 4个峰个峰邻位相同取代基:邻位相同取代基: 3个峰个峰间位三相同取代基:间位三相同取代基: 2个峰个峰单个苯环不可能只有单个苯环不可能只有5 5个碳峰!个碳峰!19 表表4-18 取代苯中各种基团的取代苯中各种基团的Ai值值2021 例:化合物例:化合物 的的 C(a)和和 C(b)计算如下计算如下 C((a))=128.5-14.4+0=114.1 ppm C((b))=128.5+31.4-2.9=157.0 ppm224.4.6 卤代烷卤代烷 卤代烷中各个碳的卤代烷中各个碳的 C不仅要考虑诱导效应,还要考不仅要考虑诱导效应,还要考虑重原子效应卤素对虑重原子效应卤素对 -C、、 -C、、 -C有显著影响有显著影响。
取代效应的平均值列于下表取代效应的平均值列于下表 表表5-20 卤代烷中卤代烷中X的取代效应的取代效应234.4.7 醇醇醇中由于氧原子的吸电子性质,与相应烷烃比较,醇中由于氧原子的吸电子性质,与相应烷烃比较, -C-C、、 -C-C、、 -C-C分别向低场位移分别向低场位移3535~~5252, , 5 5~~1212及及0 0~~6 ppm6 ppm 4.4.8 胺胺伯胺基沿烷基链中各取代效应的平均值分别为伯胺基沿烷基链中各取代效应的平均值分别为 位位29.3 29.3 ppmppm;; 位位11.3 ppm11.3 ppm;; 位位4.6 ppm4.6 ppm;; 位位0.6 ppm0.6 ppm244.4.9 羰基化合物羰基化合物((1 1)羰基碳的)羰基碳的 C C特征特征 (a)(a)羰基碳一般在羰基碳一般在很低场很低场,干扰很少,只有丙二烯及叠,干扰很少,只有丙二烯及叠烯的中央碳及强去屏蔽的芳碳在此区域有峰烯的中央碳及强去屏蔽的芳碳在此区域有峰b)(b)醛基的质子被甲基取代后,醛基的质子被甲基取代后, C((C=O))仅向低场移动约仅向低场移动约5ppm5ppm。
(c)(c)与烯键或苯环共轭后,与烯键或苯环共轭后, C((C=O))向高场位移向高场位移 (d)(d)羰基上连接有未共用电子对的杂原子时,由于羰基上连接有未共用电子对的杂原子时,由于p-p- 共共轭使羰基屏蔽增加,移向高场轭使羰基屏蔽增加,移向高场 (e)(e)羰基碳变化范围约羰基碳变化范围约60ppm60ppm,所以对结构变化很敏感所以对结构变化很敏感 (f)(f)醛酮的羰基使邻近醛酮的羰基使邻近 -C-C去屏蔽 25 ((2)酮、醌、醛)酮、醌、醛 酮羰基和其他羰基相比,化学位移在最低场环状酮羰基和其他羰基相比,化学位移在最低场环状或开链的烷基取代的脂肪酮或开链的烷基取代的脂肪酮 C C在在200200~~220 ppm220 ppm 卤代酮卤代酮 C C在在170170~~200 ppm200 ppm 、、 一不饱和酮一不饱和酮 C C在在190190~~2l0 ppm2l0 ppm 醛羰基与相应的甲基酮相比,醛羰基与相应的甲基酮相比, C C一般小一般小5 5~~l0 ppml0 ppm。
(丙酮(丙酮 C((C=O))约约205 ppm))26 表表6-23 醛酮羰基的醛酮羰基的 C 27((3)羧酸及其酯)羧酸及其酯 (丙酮(丙酮 C((C=O))约约205 ppm)) 羧酸羰基碳羧酸羰基碳 C C((C=OC=O))在在165165~~185 ppm185 ppm,形成相应,形成相应的阴离子后去屏蔽~的阴离子后去屏蔽~5 ppm(5 ppm(注意此特殊效应注意此特殊效应) ) 酯羰基碳酯羰基碳 C C((C=OC=O))在在160160~~180 ppm180 ppm在酯R'COORR'COOR中羰基碳的中羰基碳的 C C((C=OC=O))与与R'R'及及R R皆有关系皆有关系28(4)酸酐、酰卤、酰胺酸酐、酰卤、酰胺 酸酐羰基的化学位移与相应羧酸相比屏蔽增大~酸酐羰基的化学位移与相应羧酸相比屏蔽增大~l0 l0 ppmppm,, C C((C=OC=O))约约150150~~175 ppm175 ppm 酰氯羰基酰氯羰基 C C((C=OC=O))与相应羧酸相比屏蔽与相应羧酸相比屏蔽4 4~~8 ppm8 ppm,而酰,而酰溴和酰碘分别屏蔽溴和酰碘分别屏蔽5 5和和l0 ppml0 ppm。
酰胺羰基化学位移范围为酰胺羰基化学位移范围为160160~~180 ppm180 ppm,氮原子上取,氮原子上取代基相对于羰基的构象对羰基化学位移有明显影响代基相对于羰基的构象对羰基化学位移有明显影响 例如例如N-N-甲基甲酰胺中,两个异构体羰基化学位移差异甲基甲酰胺中,两个异构体羰基化学位移差异为为3.3 ppm3.3 ppm C((C=O)) 163.4ppm 166.7ppm 294.5 13C -NMR的解析及应用的解析及应用 13 13C-NMRC-NMR用于化合物结构分析,反应机理研究可以确用于化合物结构分析,反应机理研究可以确定碳原子个数,碳原子上氢原子的个数,碳原子的化学环定碳原子个数,碳原子上氢原子的个数,碳原子的化学环境及可能的联结基团境及可能的联结基团13C-NMR谱图解析通常按下列步骤进行谱图解析通常按下列步骤进行: ((1)充分了解已知的信息,如分子量、分子式、元素分)充分了解已知的信息,如分子量、分子式、元素分析数据和其他波谱分析数据若已知分子式则先算出不饱析数据和其他波谱分析数据。
若已知分子式则先算出不饱和度,从而判断出化合物中是否含有不饱和键或是环以及和度,从而判断出化合物中是否含有不饱和键或是环以及他们的数目他们的数目2))检检查查谱谱图图是是否否合合格格,,基基线线是是否否平平坦坦,,出出峰峰是是否否正正常常,,认清测试条件和方法认清测试条件和方法3)找出溶剂峰找出溶剂峰 30 ((4 4)从)从1313C NMRC NMR的质子宽带去偶谱,了解分子中含的质子宽带去偶谱,了解分子中含C C的数的数目,类型和分子的对称性确定谱线数目,推断碳原子数目,类型和分子的对称性确定谱线数目,推断碳原子数当分子中无对称因素时,宽带去偶谱的谱线数等于碳原子当分子中无对称因素时,宽带去偶谱的谱线数等于碳原子数;当分子中有对称因素时,谱线数少于碳原子数数;当分子中有对称因素时,谱线数少于碳原子数 由于宽带去偶谱中峰强度与碳原子数不成正比,所以由于宽带去偶谱中峰强度与碳原子数不成正比,所以当分子中有对称因素时要用反转门去偶当分子中有对称因素时要用反转门去偶( (非非NOENOE方式方式) )测定测定碳原子数碳原子数 ((5 5))根据分析谱线的化学位移,可识别根据分析谱线的化学位移,可识别sp3、、 sp2、、sp杂化碳和季碳;从化学位移和峰的强度,还可判断季碳杂化碳和季碳;从化学位移和峰的强度,还可判断季碳和羰基的类型。
和羰基的类型6)(6)分析各个碳的分析各个碳的 c c,参考其他信息,推断碳原子上,参考其他信息,推断碳原子上所连的官能团及双键,三键存在的情况所连的官能团及双键,三键存在的情况 一般谱图从高场到低场可分为四大区一般谱图从高场到低场可分为四大区: : 0 0~~40ppm40ppm为饱和区;为饱和区;4040~~90 ppm90 ppm碳上有碳上有N N、、O O等取代;等取代;9090~~160 ppm160 ppm为芳碳为芳碳及烯碳区;及烯碳区;>160 ppm>160 ppm为羰基碳及叠烯碳为羰基碳及叠烯碳 31((7 7))从分子式和可能的结构单元,从分子式和可能的结构单元,推测可能的结构式推测可能的结构式用类似化合物的用类似化合物的 c c的文献数据作对照,按取代基参数估的文献数据作对照,按取代基参数估算算 c c,结合其他分析,找出合理结构式结合其他分析,找出合理结构式 ((8 8))分析偏共振去偶谱,判断分子中分析偏共振去偶谱,判断分子中CH3 、、 CH2 、、CH和季和季C的个数及其可能的连接方式,并通过比较各的个数及其可能的连接方式,并通过比较各基团含基团含H的总数和分子中的总数和分子中H的数目,判断是否存在含活的数目,判断是否存在含活泼氢的基团。
分析宽带质子去偶谱图中谱线的裂分情泼氢的基团分析宽带质子去偶谱图中谱线的裂分情况,如存在不能去除的谱线裂分,应考虑分子中况,如存在不能去除的谱线裂分,应考虑分子中F或或P等元素的存在;如有谱线变宽可考虑四级矩的影响等元素的存在;如有谱线变宽可考虑四级矩的影响9 9)对照标准谱图确定结构对照标准谱图确定结构综合考虑综合考虑1H NMR、、IR、、MS和和UV的分析结果,得到正确的结构式的分析结果,得到正确的结构式32例例1::某某未未知知物物,,分分子子式式为为C7H9N, 13C-NMR如如下下,,推推断结构式断结构式33解解:((1))不饱和度不饱和度U=4 U=4 ((2))1号峰为饱和碳,号峰为饱和碳,2~7号峰为号峰为sp2杂化碳 ((3))1号峰为四重峰,故是号峰为四重峰,故是CH3按 c值可能为值可能为CH3-Ph或或CH3-C=C (4) 2~7号峰从多重峰的组成及号峰从多重峰的组成及 c值看是双取代苯上的碳值看是双取代苯上的碳 (5)除以上两个结构单元除以上两个结构单元CH3和和C6H4外,还剩一个外,还剩一个NH26)故可能结构为故可能结构为CH3-Ph-NH2 (A) (B) (C) (7) (7)因为结构(因为结构(C C)的取代苯上的碳只出)的取代苯上的碳只出4 4个峰,可排除。
个峰,可排除A A和和B B可用计算碳原子可用计算碳原子 c c值,排除了值,排除了 A A化合物为化合物为B B 34例例2::35例例3::证证明明乙乙酰酰丙丙酮酮的的互互变变异异构构下下面面是是乙乙酰酰丙丙酮酮的的1H和和13C-NMR图谱36解:解: 乙酰丙酮的结构为乙酰丙酮的结构为CHCH3 3-CO-CH-CO-CH2 2-CO-CH-CO-CH3 3其1 1H-NMRH-NMR应应出现一个出现一个CHCH3 3单峰和一个单峰和一个CHCH2 2单峰,其强度比为单峰,其强度比为6 6::2 2但实际上有实际上有5 5个峰,证明有不同构型存在从个峰,证明有不同构型存在从1313C-NMRC-NMR看,看,除了二种除了二种>C=O>C=O外,尚在外,尚在100 ppm100 ppm左右有一个峰,此峰在左右有一个峰,此峰在偏共振谱中为双峰,故为偏共振谱中为双峰,故为-CH-CH型的烯碳在氢谱中型的烯碳在氢谱中14.70 14.70 ppmppm峰说明有氢键所以可以推断,有互变异构体在峰说明有氢键所以可以推断,有互变异构体在氢谱中各个峰对应的质子如下:氢谱中各个峰对应的质子如下: 37在碳谱中各个峰对应的质子如下:在碳谱中各个峰对应的质子如下: 38例例4 未未知知物物的的分分子子式式为为C6H12O2 ,,13C NMR质质子子偏偏共共振振去偶谱和宽带质子去偶谱图如图去偶谱和宽带质子去偶谱图如图4-7所示,求其结构。
所示,求其结构39解析过程:解析过程:1.1.由分子式由分子式C C6 6H H1212O O2 2可计算出不饱和度为可计算出不饱和度为1 1,表明化合物中还有一,表明化合物中还有一个个C=OC=O或或C=CC=C双键2.2.观察观察 1313C NMR C NMR 谱图,推断分子结构单元:谱图,推断分子结构单元:1.1.δδ 209.7 ppm209.7 ppm( (单峰单峰) )表明分子中含有一个酮羰基表明分子中含有一个酮羰基2.2.100-150 ppm100-150 ppm没有吸收峰没有吸收峰, ,说明不存在其它说明不存在其它spsp2 2 杂化碳3.3.δδ 69.569.5、、 δδ 64.864.8、、 δδ 31.831.8、、 δδ 29.4 ppm29.4 ppm为为spsp3 3 杂杂化碳,其中化碳,其中δδ 29.4 ppm29.4 ppm峰的强度大,可认为等同于峰的强度大,可认为等同于2 2个化个化学环境相同的等价碳,推断出化合物中含有学环境相同的等价碳,推断出化合物中含有5 5个饱和个饱和C C原子原子和一个酮羰基,与分子中的碳数相符。
但氧原子数与分子和一个酮羰基,与分子中的碳数相符但氧原子数与分子式不符,少一个氧原子式不符,少一个氧原子, ,分子中可能存在一个-分子中可能存在一个-OHOH或一个或一个--OCHOCH3 3 403. 3. 综合分子式和推断出的可能单元结构来确定该化合物的结综合分子式和推断出的可能单元结构来确定该化合物的结构及各峰的归属构及各峰的归属δδ31.8ppm31.8ppm和和29.4ppm29.4ppm是是2 2组四重峰的重叠,表明分子中存在组四重峰的重叠,表明分子中存在3 3个个甲基甲基, ,其中其中δδ 31.8ppm31.8ppm是一个孤立甲基,是一个孤立甲基, δδ 29.4ppm29.4ppm是是2 2个等个等价的甲基,价的甲基,3 3个甲基都在较高场个甲基都在较高场, ,不可能与氧原子直接连接,即不可能与氧原子直接连接,即分子中不存在甲氧基,只可能有一个羟基分子中不存在甲氧基,只可能有一个羟基δδ 54.8ppm(54.8ppm(三重峰三重峰) )为-为-CHCH2 2-,按化学位移规律,可能与-,按化学位移规律,可能与C=OC=O相连相连, ,而不与氧原子直接相连而而不与氧原子直接相连。
而δδ 31.8ppm(31.8ppm(单峰单峰) )强度也相强度也相对较弱,为季碳原子对较弱,为季碳原子, ,--OHOH可能直接连在此季碳上可能直接连在此季碳上41例例5 某含氮未知物某含氮未知物,质谱显示分子离子峰为质谱显示分子离子峰为m/z 209,元素分析结,元素分析结果为果为C::57.4%,,H::5.3 %,,N::6.7%,,13C NMR谱图如图谱图如图4-8所所示s表示单峰,表示单峰,d表示双峰,表示双峰,t表示三重峰,表示三重峰,q表示四重峰,推导表示四重峰,推导其化学结构其化学结构42解析过程:解析过程:1.从质谱的分子离子峰质荷比和元素分析结果,计算出未知物从质谱的分子离子峰质荷比和元素分析结果,计算出未知物分子含有分子含有10个个C,,11个个H,,1个个N和和4个个O原子,即分子式为原子,即分子式为C10H11NO4,进而计算不饱和度为,进而计算不饱和度为6,说明未知物分子可能含有,说明未知物分子可能含有苯环或吡啶环苯环或吡啶环2. 13C NMR谱图中有谱图中有8条谱线,其中条谱线,其中sp3有三条谱线,有三条谱线, sp2杂化碳杂化碳有有5条谱线。
从谱线的强度看,条谱线从谱线的强度看, sp2杂化碳区域有杂化碳区域有2条谱线,强度条谱线,强度分别相当于两个等价的碳,表明分子中存在某种对称因素分别相当于两个等价的碳,表明分子中存在某种对称因素 分析各峰的化学位移和偏共振去偶得到的谱峰裂分数,可知分析各峰的化学位移和偏共振去偶得到的谱峰裂分数,可知分子中可能含有如下结构单元分子中可能含有如下结构单元:sp2碳碳 123.6(d) 2CH 130.5(d) 2CH 141.9(s) 147.1(s) 170.2(s) C=Oδ / ppm:饱和碳::饱和碳:43δ 14.1 ppm和和61.3 ppm表表明明分分子子中中含含有有--OCH2CH3,,123.6 ~ 147.1 ppm的的4条条谱谱线线代代表表6个个sp2杂杂化化碳碳,,表表明明存存在在一一个个对对位位取取代代的的苯苯环环,, δ 170.2 ppm为为酯酯羟羟基基碳碳,,分分子子中中剩剩余余部部分分为为一一个-个-NO2和一个-和一个-CH2-。
-44综上分析,未知物分子结构有综上分析,未知物分子结构有2 2种可能:种可能: 45通过经验式计算两个化合物中苯环碳的通过经验式计算两个化合物中苯环碳的δ值,结果值,结果如下:如下:可以判断该未知物结构是可以判断该未知物结构是B B而不是而不是A A 46例例6 化合物的分子式为化合物的分子式为C8H6O3,其质子宽带去偶谱图如图,其质子宽带去偶谱图如图4-9所所示,各峰的化学位移值示,各峰的化学位移值δ /ppm和偏共振去偶谱得到的峰的裂分数和偏共振去偶谱得到的峰的裂分数为:为:190.2 (d),,153.0 (s),,131.8 (s),,128.6 (d),,108.3 (d),, 106.5 (d),, 102.3 (t),试推导其结构式试推导其结构式47解析过程:解析过程:1.由分子式由分子式C8H6O3可计算出不饱和度为可计算出不饱和度为6,可见化合物,可见化合物可能含有一个苯环可能含有一个苯环13C NMR谱图中有谱图中有8条谱线,对条谱线,对应分子式中的应分子式中的8个碳原子,说明分子中不存在等价碳个碳原子,说明分子中不存在等价碳2. 分析各峰化学位移,分析各峰化学位移, δ 190.2 ppm为醛基的羰基碳,为醛基的羰基碳, δ(153.0~~106.5) ppm为为6个苯环碳,因为苯环中个苯环碳,因为苯环中6个个C的化学位移均不相同,表明不可能为单取代、对位的化学位移均不相同,表明不可能为单取代、对位取代、相同基团的邻位二取代等具有对称元素的结构取代、相同基团的邻位二取代等具有对称元素的结构形式。
形式483. 从分子式中扣除一个-从分子式中扣除一个-CHO和一个苯环,共占和一个苯环,共占5个个不饱和度后,剩余部分为不饱和度后,剩余部分为CH2O2,占一个不饱和度,,占一个不饱和度,且此碳的化学位移且此碳的化学位移δ为为102.3ppm(三重峰),表明(三重峰),表明它是与强拉电子基团直接相连的-它是与强拉电子基团直接相连的-CH2-,可能结-,可能结构是与苯环相连构成环状的-构是与苯环相连构成环状的-O--CH2-O-单元其与苯环的连接和与醛基的相对位置有其与苯环的连接和与醛基的相对位置有2种可能:种可能:CH249通过计算苯环碳的通过计算苯环碳的δ值,表明此化合物的结构为值,表明此化合物的结构为A,而,而不是不是B,各碳的化学位移值归属如下:,各碳的化学位移值归属如下:50。