ЯМР. Часть 7 . Спектры 1 H

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