ЯМР. Часть 7 . Спектры 1 h
DESCRIPTION
ЯМР. Часть 7 . Спектры 1 H. Характеристики ядра. Диапазон химических сдвигов (м.д.): 0 – 12. Стандарты:. ЯМР. Часть 7 . Спектры 1 H. Дейтерированные растворители в качестве стандарта. ЯМР. Часть 7 . Спектры 1 H. Характерные диапазоны химсдвигов основных классов органических соединений. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
1
ЯМР. Часть 7. Спектры 1H
Характеристики ядра
Изотоп СпинПрир. сод.
%γ,
10-7 рад с-1T-1
Чувствительность Частота ЯМР при
B0 = 2.3488 T
МГцОтн. Абс.
1 H ½ 99,9885 26,7522208 1.00 1.00 100.000Диапазон химических сдвигов (м.д.): 0 – 12Стандарты:
Название Сокращ. Формула Ткип./Тпл.(0С) δ(м.д.)
Тетраметилсилан ТМS (CH3)4Si Ткип = 26,3 0
Гексаметилдисилан HMDS (CH3)3Si-Si(CH3)3 Ткип = 112,3 0,037
Гексаметилдисилоксан HMDSO (CH3)3Si-O-Si(CH3)3 Ткип = 100 0,055
Гексаметилдисалазан HMDSA (CH3)3Si-NH-Si(CH3)3 Ткип = 125 0,042
2
Растворитель CDCl3 (CD3)2CO (CD3)2SO C6D6 CD3OD D2O
δ (м.д.) 7,24 2,05 2,50 7,16 3,31 (CH3) 4.79
Мультиплетность 1 5 5 1 5 1 (b.s.)
J (H-D), Гц 2,2 1,9 1,7
ЯМР. Часть 7. Спектры 1H
Дейтерированные растворители в качестве стандарта
5.335.345.35 ppm
5.338
5.340
5.342
Scale: 0.00518 ppm/cm, 2.591 Hz/cm 2.482.50 ppm
3
ЯМР. Часть 7. Спектры 1H
Характерные диапазоны химсдвигов основных классов органических соединений
4
ЯМР. Часть 7. Спектры 1H
Влияние заместителей на хим. сдвиги ядер 1H в монозамещенных бензолах
j = 7,26 + Zj
5
Спектр ЯМР белка
ЯМР. Часть 7. Спектры 1H
6
R1
C
C
HR2
R3
H
H
геминальное взаимодействие
вицинальное взаимодействие
2J
3J
Константы спин-спинового взаимодействия
ЯМР. Часть 7. Спектры 1H
Уравнение Карплуса
+5 - -21 Гц
HH
2coscos3 CBAJ Для насыщенных углеводородов:A = 4Гц, В = -1 Гц, С = 9,5 Гц
Зависимость:1. Изменение электроотрицательностей
заместителей: J = J0(1-0.07∆X)2. Изменение углов H-C-C3. Изменение длин связей С-С4. Изменение гибридизации атома С
7
Константы спин-спинового взаимодействия (КССВ)
ЯМР. Часть 7. Спектры 1H
X 3Jcis3Jtrans
2J
H 11.6 19.1 2.5
Li 19.3 23.9 7.1
COOH 10.2 17.2 1.7
CN 11.75 17.92 0.91
C6H5 11.48 18.59 1.08
CH3 10.02 16.81 2.08
OCH3 7.0 14.1 -2.0
CI 1.3 14.6 -1.4
Br 7.1 15.2 -1.8
F 4.65 12.75 -3.2
H
C
H
C
H
X
H3C-CH2-X X 3J
Li 8.90
Si(C2H5)3 8.0
H 7.5
C6H5 7.62
CN 7.60
I 7.45
Br 7.33
CH3 7.26
CI 7.23
N(C2H5)2 7.13
O-C2H5 6.97
O(C2H5)2 4.7
8
КССВ ароматических соединений
ЯМР. Часть 7. Спектры 1H
9
3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.00.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
Химическая эквивалентность ядер
ЯМР. Часть 7. Спектры 1H
6.5 6.0 5.5 5.0 4.5 4.0 3.5 3.00.00
0.10
0.20
0.30
0.40
C
H
H
CH O
H
H
C
H
H
H C
H
C
H
O
H
C
H
H
H
10
COPY RIG HT 1998
Sigm a-Aldrich Co.
ALL R IG HT S R ESERVED
7.55 7.50 7.45 7.40 7.35 7.30 7.25 7.20 7.15 7.10 7.05 7.00 6.95 6.90
ЯМР. Часть 7. Спектры 1H
S
Магнитная эквивалентность ядер
COPY RIG HT 1998
Sigm a-Aldrich Co.
ALL R IG HT S R ESERVED
4.0 3.5 3.0 2.5 2.0
O
H
H
H
H
H
H
HH
11
Симуляция.
ЯМР. Часть 7. Спектры 1H
PPM 2.52 2.48 2.44 2.40 2.36 2.32 2.28 2.24 2.20 2.16 2.12 2.08 2.04 2.00 1.96 1.92 1.88 1.84 1.80 1.76
file: expt: transmitter freq.: 500.000000 MHztime domain size: 0 pointswidth: 5000.00 Hz = 10.000000 ppmnumber of scans: 0
freq. of 0 ppm: 499.995000 MHzprocessed size: 16384 complex pointsLB: 0.000 GB: 0.0000
12
Уточнение КССВ и химических сдвигов сигналов. Симуляция.
ЯМР. Часть 7. Спектры 1H
O
O
R
H
H H
H
H
HH
13
6.0 5.5 5.0 4.5 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 ppm
0.871
0.885
0.900
1.321
1.335
1.350
1.365
1.447
1.459
1.460
1.491
1.504
2.046
2.051
2.055
3.499
3.509
4.707
3.00
2.00
1.99
2.00
0.18
1.01
Scale: 0.2983 ppm/cm, 149.2 Hz/cm
4.7 ppm 4.0 ppm 3.50 ppm 1.50 ppm
2.05 ppm
1.35 ppm
0.90 ppm
Эксперименты. 1D.
ЯМР. Часть 7. Спектры 1H
C
C
C
C
OH
H
H
H
H
H
H
H
HH
14
Эксперименты. 1D. Подавление. Гомодекаплинг.
ЯМР. Часть 7. Спектры 1H
C
C
C
C
OH
H
H
H
H
H
H
H
HH
1.01.52.02.53.03.54.04.55.05.5 ppm
3.00
2.01
2.02
0.18
1.00
Scale: 0.2018 ppm/cm, 100.9 Hz/cm
ppm
4.0 ppm
3.5 ppm
1.41.5 ppm
0.9 ppm
15
Эксперименты. 1D. Подавление. Преднасыщение.
ЯМР. Часть 7. Спектры 1H
C
C
C
C
OH
H
H
H
H
H
H
H
HH
1.01.52.02.53.03.54.04.55.05.5 ppm
3.00
1.18
0.97
0.04
0.41
Scale: 0.2018 ppm/cm, 100.9 Hz/cm
ppm
3.83.9 ppm3.5 ppm
1.31.41.5 ppmScale: 0.03494 ppm/cm, 17.47 Hz/cm
0.9 ppm
16
Эксперименты. 1D. Сравнение.
ЯМР. Часть 7. Спектры 1H
C
C
C
C
OH
H
H
H
H
H
H
H
HH
4.7 ppm 4.0 ppm ppm 1.351.401.451.50 ppm 0.9 ppm
4.7 ppm
4.7 ppm
4.0 ppm
3.94.0 ppm
ppm
ppm
1.351.401.451.50 ppm
1.351.401.451.50 ppm
0.9 ppm
0.9 ppm
1H
HD
Pr
17
Эксперименты. 2D. СOSY
ЯМР. Часть 7. Спектры 1H
C
C
C
C
OH
H
H
H
H
H
H
H
HH
ppm
1.01.52.02.53.03.54.04.55.0 ppm
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
ppm
0.91.01.11.21.31.41.51.6 ppm
0.9
1.0
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
18
Эксперименты. 2D. СOSY long range
ЯМР. Часть 7. Спектры 1H
C
C
C
C
OH
H
H
H
H
H
H
H
HH
ppm
1.01.52.02.53.03.54.04.55.0 ppm
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
19
Эксперименты. 2D спектр COSY белка ~ 20 кДа
ЯМР. Часть 7. Спектры 1H
20
Эксперименты. 2D спектр. NOESY
ЯМР. Часть 7. Спектры 1H
NOESY – Nuclear Overhauser Effect SpectroscopY
Интенсивность сигнала ~ ЯЭО между протонами i и j
~ 1/rij6
21
Эксперименты. 2D. СOSY
ЯМР. Часть 7. Спектры 1H
ppm
1.01.52.02.53.03.54.04.5 ppm
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
C
C
C
C
O
H
H
H
H
H
H
H
HH
O
H
H
H
22
1. Калибровка спектраТМСостаточные протоны растворителяреперные сигналысигналы известных групп (CH3, CH2, CHO)
2. Интегрированиеполное интегрированиеинтегрирование по частямрелаксация
3. Расщепление4. Регионы спектра5. Константы СТВ
Анализ спектра
ЯМР. Часть 7. Спектры 1H
23
COPY RIG HT 1998
Sigm a-Aldrich Co.
ALL R IG HT S R ESERVED
4.5 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5
3.001.97
COPYRIGHT 1998
Sigma-Aldrich Co.
ALL RIGHTS RESERVED
3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0
3.002.122.121.062.10
COPY RIG HT 1998
Sigm a-Aldrich Co.
ALL R IG HT S R ESERVED
3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5
3.000.93 0.500.49
Анализ спектра
ЯМР. Часть 7. Спектры 1H
COPY RIG HT 1998
Sigm a-Aldrich Co.
ALL R IG HT S R ESERVED
4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0
3.000.35
COPYRIGHT 1998
Sigma-Aldrich Co.
ALL RIGHTS RESERVED
4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5
3.002.992.110.970.99
OH
OH
OH
OHO
C4H10O1
2 2 213
3
33
3
3
2 2
1
1
0,5 0,5
1
0,35
24
Анализ спектра
ЯМР. Часть 7. Спектры 1H
2-formyl-furan/ d6-acetone
6.57.07.58.08.59.09.510.0 ppm
6.718
6.725
6.729
6.732
6.739
6.743
7.420
7.424
7.428
7.431
7.435
7.439
7.442
7.446
7.927
7.930
7.934
7.937
7.940
7.944
9.517
9.667
9.670
9.674
1.002
1.047
0.960
1.000
9.67 ppm
7.937.94 ppm
7.437.44 ppm
6.726.736.74 ppm
J = 0.78 J = 0.78J = 1.73
J = 0.78
J = 3.59
J = 1.73J = 3,59
O
(2-3) 1.7 - 2.0(3-4) 3.3 - 3.8(2-4) 0.4 - 0.9(2-5) 1 - 2
O
O
H
25
ЯМР. Часть 8. Спектры 13C
Характеристики ядра
Изотоп СпинПрир. сод.
%γ,
10-7 рад с-1T-1
ЧувствительностьЧастота ЯМР при
B0 = 2.3488 T
МГцОтн. Абс.
13 C ½ 1,07 6,728286 1,59×10-2 1,76×10-4 25,144
Диапазон химических сдвигов (м.д.): 0 – 240Стандарты:
Название Сокращ. Формула δ(м.д.)
Тетраметилсилан ТМS (CH3)4Si 0
Сероуглерод CS2 192,8
Диоксан C4H8O2 67
Бензол C6H6 128,7
Иодистый метил CH3I -20,5
26
Растворитель CDCl3 (CD3)2CO (CD3)2SO C6D6 CD3OD
δ (м.д.) 77,16 29,84206,26
39,52 128,06 49,0
Мультиплетность 3 7 7 3 7
J (С-D), Гц 31,8 19,3 21,04
ЯМР. Часть 8. Спектры 13С
Дейтерированные растворители в качестве стандарта
76.877.077.277.477.677.878.078.2 ppm39.039.540.0 ppm
27
ЯМР. Часть 8. Спектры 13С
Характерные диапазоны химсдвигов основных классов органических соединений
28
ЯМР. Часть 8. Спектры 13С
Влияние заместителей на хим. сдвиги ядер 13С в монозамещенных бензолах
j = 128,5 + Zj
29
240 230 220 210 200 190 180 170 160 150 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 ppm
ЯМР. Часть 8. Спектры 13C
Спектр 13С
30
128129130131132133 ppm
ЯМР. Часть 8. Спектры 13C
Спектр 13С. Расщепление на ядрах 1H.
J(C-H) ~ 120-200 Гц
31
Константы спин-спинового взаимодействия
ЯМР. Часть 8. Спектры 13C
Соединение 1J (C-H) Соединение 1J (C-H)
sp3 sp2
CH4 125 CH2=CH-H 156.2
CH3CH2-H 124.9 CH2=CF-H 200.2
CH2F-H 149.1 H-CO-H 172.2
CHF2-H 184.5 CH3CO-H 172.4
CF3-H 239.1 CH3O-CO-H 226.2
Циклогексан 123 Бензол 158.5
144 Фторбензол 155-161
164 Пиридин 152-170
H
H
32
Константы спин-спинового взаимодействия
ЯМР. Часть 8. Спектры 13C
Соединение 1J (C-С) Соединение 1J (C-F)
CH4 34,6 CH3-F 157.5
CH3CF3 39.3 CH2F-F 234.8
CH3COOH 56.7 СHF2-F 274.3
Бензол 57,0 CF3-F 259.2
CH3CN 56.5 Фторбензол 244.0
CH2=CH2 67.5 СH2=CF-F 271.0
CH≡CH 171.5 HCO-F 369.0
33
Эксперименты. 1D. Спектр 13С с подавлением ССВ по протонам. Broad Band (BB).
ЯМР. Часть 8. Спектры 13C
C
C
C
C
OH
H
H
H
H
H
H
H
HH
5101520253035404550556065707580 ppm
14.20
19.67
29.58
29.74
29.89
30.04
30.20
35.55
62.14
29.530.030.5 ppm
•Интегрирование•ЯЭО•Расщепление
62.062.162.262.3 ppm
62.14
1J(C-C)
34
Эксперименты. 1D. Спектр 13С с частичным подавлением ССВ по протонам. Off-resonance.
ЯМР. Часть 8. Спектры 13C
C
C
C
C
OH
H
H
H
H
H
H
H
HH
•Интегрирование•ЯЭО•Расщепление•Константы ССВ
101520253035404550556065 ppm
14.12
14.28
14.45
14.61
19.60
19.78
19.82
19.83
19.88
19.91
20.07
29.74
29.90
30.05
30.21
30.36
35.46
35.65
35.72
35.78
35.98
36.05
61.70
62.31
62.93
6263 ppm 3536 ppm 192021 ppm
1415 ppm
35101520253035404550556065 ppm
6263 ppm 3536 ppm 192021 ppm 141516 ppm
13.013.514.014.515.015.5 ppm
1J
15.615.715.8 ppm
2J 3J
Эксперименты. 1D. Спектр 13С без подавления ССВ.
ЯМР. Часть 8. Спектры 13C
C
C
C
C
OH
H
H
H
H
H
H
H
HH•Интегрирование•ЯЭО•Расщепление•Константы ССВ
36101520253035404550556065 ppm
6263 ppm 3536 ppm 192021 ppm 141516 ppm
13.013.514.014.515.015.5 ppm
1J
15.615.715.8 ppm
2J 3J
Эксперименты. 1D. Спектр 13С без подавления ССВ.
ЯМР. Часть 8. Спектры 13C
C
C
C
C
OH
H
H
H
H
H
H
H
HH
•Интегрирование•Расщепление•Константы ССВ.•2 варианта эксперимента: с ЯЭО и без него
37
101520253035404550556065 ppm
101520253035404550556065 ppm
28303234 ppm
x8
Эксперименты. 1D. Спектр 13С J-модулированного спинового эхо. JMOD
ЯМР. Часть 8. Спектры 13C
СX2n
СX2n-1
Спектр JMOD с верно подобранной константой 1JCH= 134 Гц
Спектр JMOD с неверно подобранной константой 1JCH= 220 Гц
38
5101520253035404550556065707580 ppm
5101520253035404550556065707580 ppm
5101520253035404550556065707580 ppm
5101520253035404550556065707580 ppm
x32
x4
BB
JMOD
PowerGated w/o decoupling
Offresonance
Эксперименты. 1D. Спектр 13С. Сигнал/шум
ЯМР. Часть 8. Спектры 13C
S/N = 52
S/N = 18
S/N = 53
S/N = 100
39
Эксперименты. 2D. С-H корреляция на ближних КССВ. COLOC, HSQC, HMQC.
ЯМР. Часть 8. Спектры 13C
ppm
1.01.52.02.53.03.54.0 ppm
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
40
Эксперименты. 2D. С-H корреляция на дальних КССВ. COLOC, HMBC.
ЯМР. Часть 8. Спектры 13C
ppm
1.01.52.02.53.03.54.0 ppm
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
ppm
1520253035404550556065 ppm
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
41
Эксперименты. 2D-спектроскопия. Каналы регистрации. Инверсная спектроскопия.
ЯМР. Часть 8. Спектры 13C
ppm
1.01.52.02.53.03.54.0 ppm
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
51015202530354045505560657075 ppm
5101520253035404550556065707580 ppm
1.01.52.02.53.03.54.04.55.05.5 ppm
1.01.52.02.53.03.54.04.55.05.5 ppm
F2 (H)
F1 (C)
42
1520253035404550556065 ppm
33.833.934.0 ppm
Эксперименты. 1D. Одномерная С-С корреляция. Adequate, Inadequate
ЯМР. Часть 8. Спектры 13C
C
C
C
C
OH
H
H
H
H
H
H
H
HH
43
Эксперименты. 2D С-C корреляция. Adequate, Inadequate.
ЯМР. Часть 8. Спектры 13C
C
C
C
C
OH
H
H
H
H
H
H
H
HH
ppm
101520253035404550556065 ppm
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
ppm
0.51.01.52.02.53.03.5 ppm
20
30
40
50
60
70
80
44
ЯМР. Часть 9. Спектры 19F
Характеристики ядра
Изотоп СпинПрир. сод.
%γ,
10-7 рад с-1T-1
ЧувствительностьЧастота ЯМР при
B0 = 2.3488 T
МГцОтн. Абс.
19 F ½ 100 25,16233 0,83 0,83 94,077
Диапазон химических сдвигов (м.д.): 50 – -300 (500 – -1500)Стандарты:
δ(м.д.) δ(м.д.)
CCl3F 0 CH2=CH-F -114
CF3COOH -76,53 CH2=CF2 -81.3
C6F6 -163 CF2=CF2 -135
CF4 -62,3 MoF6 -278
CF3-Ph -63.73 [SiF6]2- -127
45
ЯМР. Часть 9. Спектры 19F
Характерные диапазоны химсдвигов основных классов органических соединений*
*Шкала устаревшая. Значения необходимо умножить на (-1)
46
Константы спин-спинового взаимодействия 19F-19F
ЯМР. Часть 9. Спектры 19F
47
ЯМР. Часть 9. Спектры 19F
Константы спин-спинового взаимодействия 19F-1H
48
Константы спин-спинового взаимодействия 19F-13C
ЯМР. Часть 9. Спектры 19F
Соединение 1J (C-С) Соединение 1J (C-F)
CH4 34,6 CH3-F 157.5
CH3CF3 39.3 CH2F-F 234.8
CH3COOH 56.7 СHF2-F 274.3
Бензол 57,0 CF3-F 259.2
CH3CN 56.5 Фторбензол 244.0
CH2=CH2 67.5 СH2=CF-F 271.0
CH≡CH 171.5 HCO-F 369.0
49
ЯМР. Часть 10. Спектры N
Характеристики ядра
Изотоп СпинПрир. сод.
%γ,
10-7 рад с-1T-1
ЧувствительностьЧастота ЯМР при
B0 = 2.3488 T
МГцОтн. Абс.
14 N 1 99,63 1,9337798 1,01×10-3 1,01×10-3 7,224
15 N ½ 0,37 -2,7126189 1,04×10-3 3,85×10-6 10,133
Диапазон химических сдвигов (м.д.): -400 – 1000
Стандарты:
δ(м.д.) δ(м.д.)
NO3- 0 NH3(безв.) -391
HNO3 0 Me4N+ 332
CH3NO2 6 Et4N+ 312
Пиридин -74 NH4+ -354,5
50
Характерные диапазоны химсдвигов основных классов органических соединений*
*Шкала устаревшая. Значения необходимо умножить на (-1)
ЯМР. Часть 10. Спектры N
51
Характерные диапазоны химсдвигов основных классов органических соединений*
ЯМР. Часть 10. Спектры N
*Химические сдвиги относительно внешнего стандарта жидкого аммиака
52
Характерные диапазоны химсдвигов основных классов неорганических соединений
ЯМР. Часть 10. Спектры N
53
Спектр 14N
ЯМР. Часть 10. Спектры N
54
2D спектр гетероядерной (15N-1H) корреляции
ЯМР. Часть 10. Спектры N
55
Спектр 14N. Применение инверсной спектроскопии.
ЯМР. Часть 10. Спектры N