ЯМР ¹³C и DEPT
Спектр ¹³C
linkОпора
- Урок 315. Число сигналов: эквивалентные протоны — считать число сигналов в спектре
Спектр ¹³C — это перепись атомов углерода: каждый тип атома даёт одну линию по тем же правилам эквивалентности, что и в уроке 315. Его снимают с подавлением взаимодействия с протонами, поэтому линии не расщеплены. Диапазон сдвигов ¹³C гораздо шире, чем у ¹H, и линии почти не перекрываются.
Как читать спектр ¹³C
- Изотопа ¹³C в природном углероде всего 1,1 %; спектр снимают с развязкой от протонов, и каждый тип атома углерода даёт одну узкую линию.
- Число линий равно числу неэквивалентных атомов углерода (по симметрии, как для ¹H).
- Сдвиги: алкильные атомы углерода — 0–50 м. д.; C–N — 30–60; C–O — 50–90; C≡C — 65–90; C=C и ароматические — 100–150; C≡N — 115–125; C=O кислот, сложных эфиров и амидов — 160–185; альдегидов и кетонов — 190–220.
- Интенсивности не пропорциональны числу атомов: четвертичные атомы углерода (без атомов водорода) дают слабые линии.
Примеры
1. Этанол. У этанола \(\ce{CH3CH2OH}\) две линии: 58 м. д. (группа \(\ce{CH2O}\)) и 18 м. д. (метильная группа).
2. Бензол и толуол. Бензол \(\ce{C6H6}\) даёт одну линию (128,5 м. д.), а толуол \(\ce{C6H5CH3}\) — пять: 21 м. д. и четыре линии ароматических атомов.
errorЧисло линий определяет симметрия
Как и в спектре ¹H, эквивалентные атомы углерода дают одну линию: у 1,4-диметилбензола три линии, а не восемь.
edit_noteПопробуйте сами
Сколько линий в спектре ¹³C пентан-3-она?
expand_moreПоказать решение
Три: C=O, группа \(\ce{CH2}\) и метильная группа.
DEPT: сколько H при атоме C
Методика DEPT отбирает линии спектра ¹³C из первой части урока по числу атомов водорода при углероде. Сравнивая обычный спектр с DEPT-90 и DEPT-135, определяют, какие атомы углерода несут один, два или три атома водорода, а какие — ни одного. Так спектр ¹³C подсказывает не только число, но и тип атомов углерода.
Как определить тип атома углерода
- В спектре DEPT-90 видны только группы CH.
- В спектре DEPT-135 группы CH и \(\ce{CH3}\) дают линии вверх, группы \(\ce{CH2}\) — вниз, а четвертичные атомы углерода не видны.
- Если линия есть в обычном спектре, но отсутствует в DEPT, это четвертичный атом (в том числе атом C=O кетона).
- Определив тип каждого атома углерода, находят число атомов водорода при нём; сумма должна совпасть с формулой.
Примеры
1. 2-Метилпропан-2-ол. У 2-метилпропан-2-ола \(\ce{(CH3)3COH}\) в обычном спектре ¹³C две линии — 69 м. д. (атом C–O) и 31 м. д. (метильные группы); в DEPT-135 остаётся только линия 31, направленная вверх: атом C–O четвертичный.
2. Циклогексанон. У циклогексанона \(\ce{C6H10O}\) линия 212 м. д. (C=O) в DEPT не видна, а линии 42, 27 и 25 м. д. направлены вниз — это группы \(\ce{CH2}\).
errorВниз — только группы CH₂
В спектре DEPT-135 отрицательные линии дают исключительно группы \(\ce{CH2}\); группы CH и \(\ce{CH3}\) различают по спектру DEPT-90.
edit_noteПопробуйте сами
Сколько отрицательных линий даст бутан-1-ол в спектре DEPT-135?
expand_moreПоказать решение
Три: группа \(\ce{CH2O}\) и две другие группы \(\ce{CH2}\).
push_pinГлавное
Изотоп ¹³C — 1,1 % углерода; спектр снимают с развязкой от протонов: каждый тип атома C — одна линия. Сдвиги: алкильные C 0–50, C–N 30–60, C–O 50–90, C≡C 65–90, C=C и ароматические 100–150, C≡N 115–125, C=O кислот и производных 160–185, альдегидов и кетонов 190–220. Интенсивности не пропорциональны числу атомов: четвертичные C слабые. DEPT-90 показывает только CH; DEPT-135 — CH и \(\ce{CH3}\) вверх, \(\ce{CH2}\) вниз, четвертичные атомы не видны.
Закрепите теорию: 8 заданий с проверкой и подсказками, урок зачитывается от 70 %.