步骤解析(结构式碳原子氢原子数目指认)「怎样数结构式中的碳氢原子数量」

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,故现在一般采用脉冲序列如DEPT。
碳谱解析步骤如下:  (1) 鉴别谱图中的真实谱峰  ① 溶剂峰  氘代试剂中的碳原子均有相应的峰,这和氢谱中的溶剂峰不同(氢谱中的溶剂峰仅因氘代不完全引起)。
幸而由于弛豫时间的因素,氘代试剂的量虽大,但其峰强并不太高。
常用的氘代氯仿呈三重峰,中心谱线位置在77.0ppm。
  ② 杂质峰  可参考氢谱中杂质峰的判别。
  ③ 作图时参数的选择会对谱图产生影响。
当参数选择不当时,有可能遣漏掉季碳原子的谱峰。
  (2) 由分子式计算不饱和度  (3) 分子对称性的分析  若谱线数目等于分子式中碳原子数目,说明分子无对称性;若谱线数目小于分子式中碳原子的数目,这说明分子有一定的对称性,相同化学环境的碳原子在同一位置出峰。
  (4) 碳原子δ值的分区  碳谱大致可分为三个区:  ① 羰基或叠烯区δ>150ppm,一般δ>165ppm。
δ>200ppm只能属于醛、酮类化合物,靠近160-170ppm的信号则属于连杂原子的羰基。
  ② 不饱和碳原子区(炔碳除外)δ=90-160ppm。
  由前两类碳原子可计算相应的不饱和度,此不饱和度与分子不饱和度之差表示分子中成环的数目。
  ③ 脂肪链碳原子区δ<100ppm。
饱和碳原子若不直接连氧、氮、氟等杂原子,一般其δ值小于55ppm。
炔碳原子δ=70-100ppm,其谱线在此区,这是不饱和碳原子的特例。
  (5)碳原子级数的确定  由偏共振去耦或脉冲序列如DEPT确定。
由此可计算化合物中与碳原子相连的氢原子数。
若此数目小于分子式中氢原子数,二者之差值为化合物中活泼氢的原子数。
  (6) 结合上述几项推出结构单元,并进一步组合成若干可能的结构式。
  (7) 进行对碳谱的指认,通过指认选出最合理的结构式,此即正确的结构式。
  以上我们分别介绍了氢谱的解析和碳谱的解析。
需再次强调的是:在一般情况下,需把这两者的解析结合起来。
  通过这两者谱图解析,找出若干结构单元,进而组合成若干可能的结构式。
  通过对氢谱和碳谱的指认,选出最合理的结构式,此即正确的结构式。
  无论是在推结构时还是在指认时,我们应特别注意氢谱的峰形分析,在大部分情况下,峰形分析比δ值的分析更为可靠。
因此当二者有矛盾时,作者建议首先考虑峰形分析的结果。
步骤解析(结构式碳原子氢原子数目指认)
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