图谱解析的典型步骤及应用

在进行图谱解析之前，了解样品的原始背景，如物态、气味、色泽、物理常数、来源及合成方法等，对于图谱分析有一定的辅助作用。比较复杂的图谱，也可采用简化图谱的一些实验方法加以简化，使其接近一级图谱，必要时还可以结合其他波谱技术进行综合分析。

具体到某一有机物NMR谱图的分析，就是由图谱中吸收峰的位置（化学位移值）、峰的强度（积分面积）和峰形来分析确定各类质子的归属（定性分析），以及相对应的不同环境质子的数目（定量分析）等。

（1）利用化学位移（信号位置）确定各吸收峰与之对应质子的归属。因为信号的位置与每种质子的电子环境有关。

（2）由各峰的积分强度分析不等价质子数的相对比值，不同“种类”的质子数与积分面积呈线性关系。

（3）由各裂分峰的数目和峰形分析不等价质子之间的相互关系。对于低级偶合系统，利用n+1规律，分析一类质子相对于其他邻近质子的环境。

高级图谱亦可简化图谱后再进行一级近似处理。若分析达到确认程度时，为了证实推断结果，还可与标准图谱对照，或者结合其他方法加以验证。

下面举几个NMR谱解析的例子。

例3.2.1 化合物的分子式为C7H8O，NMR谱如图3-35所示，试写出其结构式。

[解析] 图谱中信号a、b、c的δ值分别为7.3、4.4、3.7，积分高度分别为7、2.9、1.4单位，故a∶b∶c=7∶2.9∶1.4=5∶2∶1，H总数为8，与分子式相符合。δ=7.3的5H在苯环上，分子式减去C6H5，余下的CH3O部分必须有两种信号，因此，它只能是—CH2OH，其中两个苄H的δ为4.4，OH的H为3.7，所以，结构式应为C6H5CH2OH。

图3-35　化合物C7H8O的NMR谱

例3.2.2 一化合物的分子式为C6H9NO3，UV在大于200nm处没有明显吸收。IR在3570cm-1、3367cm-1、1710cm-1、1664cm-1有特征峰，用D2O变换后的PMR谱表明只有两个相等强度的单峰，试写出化合物的结构式。

[解析] 化合物的不饱和度Ω=2，UV表明没有共轭体系，IR中的357 0cm-1是N—H的伸缩振动，1710cm-1和1664cm-1分别为酮（羧酸）和酰胺中的C═O伸缩振动，在D2O中，—OH和—CONH2中的H可被交换而失去信号，留下两个相等的单峰，故其结构式可能为：

例3.2.3 分子式为C5H10O2的有机化合物的NMR谱如图3-36所示，试推测其结构式。

图3-36　化合物C5H10O2的NMR谱

[解析] 积分图由左至右的吸收峰相对面积约为6.1、4.2、4.2和6.2，则10个质子的分布为3、2、2和3。δ=3.6处的单峰是由孤立CH3引起的，甲基的结合单元为CH3OC（═O）—，所余质子的分布为2∶2∶3，说明有一个正丙基存在，所以，结构式为CH3OC（═O）CH2CH2CH3。

例3.2.4 两种无色只含有碳和氢的同分异构体NMR谱图如图3-37所示，试鉴定这两种化合物的结构（CDCl溶剂中）。

图3-37　两种无色只含碳和氢的同分异构体的NMR谱

图3-37（b）中，异构化合物在δ=6.8处有一芳香峰，根据相对面积说明为三取代苯，即C6H3（CH3）3，但是，还无法判断是三种三甲基苯衍生物中的哪一种。(www.xing528.com)

例3.2.5 已知化合物的分子式为C4H6O2，其红外光谱和核磁共振谱图如图3-38所示，试推测其结构式。

[解析] 由分子式计算不饱和度为2，所以为非芳香化合物。红外光谱中的1770cm-1、1640cm-1、1120cm-1吸收峰，分别表明C═O，C═C、C—O—C的存在。NMR谱中积分高度比为3.0∶6.5∶10.8=1∶2∶3，因而，可能的结构式为（1）或（2）。

图3-38　分子式为C4H6O2化合物的红外光谱和核磁共振谱

图3-39　对氯甲苯的NMR谱

（1）的最低场是一个Hb，被Hc裂分为四重峰，最高信号由三个Ha所引起，Hc和Hd之间因偶合常数小，在一般谱仪中观察不到裂分。它们各自被Hb裂分成双重峰，处于Ha和Hb的信号之间，与谱图相符合。若为（2），则最低场应为三个Ha所引起的信号，最高场是Hc和Hd两个双重峰。一个Hb的四重峰处于Ha、Hc和Hd的信号之间，与谱图不符，因而，可以确定是（1）。

例3.2.6 对氯甲苯的NMR谱如图3-39所示，指出吸收峰归属。

[解析] δ=2.28的单峰为芳香环上的甲基，两个双峰为芳香环上的氢核。双峰的自旋偶合常数为8.5Hz，它是由邻位上氢核的相互作用得到的。双峰的中心为δ=7.04与δ=7.19，高磁场一端的吸收为甲基。