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二维核磁(相关谱)


二维核磁

       (相关谱)

前期我们对核磁氢谱、碳谱等常见谱进行了系统介绍。事实上,核磁共振谱学领域还存在一个功能更为强大的分支——二维核磁共振谱(2D NMR)。该技术凭借其多维信息获取能力,在解析未知物质结构方面展现出显著优势,成为结构化学、药物研发等领域不可或缺的分析工具。本期我们将聚焦二维核磁家族中的典型代表——相关谱(Correlation Spectroscopy),深入探讨其原理与应用价值。


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二维核磁相关谱


















核磁相关谱是是一个大家族,1H-1H-Cosy,HSQC,HMBC,NOESY等都属于相关谱的范畴,为什么相关谱有这么多种?又为什么会有这么多种?

简单的来说,相关谱就是相互之间有关系的意思。二维核磁相关谱所描述的也就是一种相互关系。放到物质结构上就是描述上面原子与原子之间的关系。氢原子与氢原子的关系(COSY),氢原子与碳原子的关系(HSQC),碳原子与碳原子的关系。以及直接关系还是间接关系等都可以用核磁相关谱进行描述,因此才会有各种各样的谱。具体如下图所示:
image.png


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 二维核磁相关谱案例分析


















具体介绍一下相关谱如何解读,让大家具体了解下如何使用谱图。

如下图所示,图中为一张H-H-COSY的二维核磁谱图。横坐标与纵坐标分别是一张一维的核磁氢谱,以及相对应的化学位移值。

H-H-COSY可以理解为:确认指定H原子核附近的原子上有没有H。

例如:图中选择横坐标的H7,竖着往下看,有3个点,分别对应了纵坐标的H7 H5 H8。说明H7和H7 H5 H8具有相关性,因此应该表示为H5和H8应该是H7原子相邻碳上的H。根据结构图发现确实H8就在H7旁边(因为这里是苯环,有共轭大π键存在,因此5位置上的H也可以和7产生相关性)。

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H-H-COSY


根据这样一个H通过相关性确定位置,就可以推出更多的结构信息,结合不同的谱图就可以得到完整的结构信息。

如下图所示,图中是一个HMQC的谱图,它是一个H-C的相关谱,横轴是H的一维谱,纵轴是C的一维谱。

HMQC可以理解为:确认H与C有没有直接相连接。

例如:我们找4号位置的H,向下看发现了一个点,对应了C谱上的位置就是4号碳。他们是一对的,同理其他点位也是一样。通过这样我们就能很快确认H谱和C谱上的原子的哪些是相互连接在一起的,帮助解析物质结构。

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              HMQC 

二维核磁作为一种极为强大的物质结构解析工具,在化学、材料科学等领域发挥着关键作用。除相关谱之外,还包含J分解谱等,后续将针对这些谱图展开具体介绍,敬请期待~

欢迎关注,共同探讨交流!


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创建时间:2025-10-31 16:37
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