用 NMR 分析器由你的绘图预测 1H、13C 和 2D NMR 谱图

为什么要在归属之前先预测谱图？

归属 NMR 谱图就是把每个信号对应到结构中的原子上。面对一张真实谱图，难点在于不知道从哪里下手。预测谱图为每个信号提供了第一个猜测。

预测还可以帮你检验提出的结构。如果预测谱图与实测谱图相差很大，就需要重新审视结构或归属。学生也可以这样练习：预测、比较，然后解释每一处差异。

各种实验告诉你什么

• 1H NMR：化学位移反映每个质子所处的环境。积分显示有多少个质子产生该信号。裂分模式和耦合常数（J，单位 Hz）告诉你相邻质子的情况。
• 13C NMR：通常每组等价碳给出一个信号，分布的 ppm 范围比 1H 宽得多。这是数碳环境的快速方法。
• COSY：交叉峰把相互耦合的质子联系起来，通常相隔两到三个键。用它可以沿着一串 CH 基团逐个推进。
• HSQC：把每个质子与它所连的碳关联起来（一个键）。
• HMBC：把质子与相隔两到三个键的碳关联起来。它能跨越季碳和杂原子把各个片段连接起来。

常用的思路是：先读 1H 谱，用 HSQC 把每个质子归到它的碳上，用 COSY 建立自旋体系，再用 HMBC 把它们连接起来。刚接触基础知识？请先阅读如何解读 NMR 谱图。

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如何安装 NMR 分析器

1. 打开 MolDraw 编辑器并登录。免费账户即可。
2. 点击 Settings（齿轮图标），然后点击 Plugins。
3. 点击 NMR Analyser 旁边的 Install。分析面板中会出现 NMR 标签页。

如何预测并使用谱图

1. 画出结构，或用 Paste SMILES 粘贴 SMILES。
2. 打开 NMR 标签页并选择实验：1H、13C、COSY、HSQC 或 HMBC。
3. 点击 Predict。一维谱图需要几秒钟；二维谱图可能需要更长时间。
4. 把 Spectrometer 设置为你所用仪器的场强，这样多重峰的样子会与你的真实数据一致。
5. 拖出方框可放大某个 ppm 范围，滚动鼠标可缩放峰高，双击可复原。
6. 打开 Labels 和 Signals。把鼠标悬停在某一行上，查看它属于哪些原子。
7. 用下载按钮保存谱图或数据。

课堂和实验室中的用法

• 实验报告：预测产物的谱图，然后与实测谱图比较，解释位置发生变化的信号。要处理实测文件，可以在浏览器 NMR 查看器中进行定标、积分和选峰。
• 异构体问题：预测两个候选异构体，叠加它们的 1H 谱图，找出能区分二者的信号。
• 讲解裂分：在 60 MHz 和 600 MHz 之间切换。以 Hz 为单位的同一个 J 在低场下占据更多 ppm，因此多重峰看起来更宽、重叠更多。这解释了为什么台式核磁的谱图看起来很拥挤。
• 二维谱练习：为一个小分子预测 HSQC 和 HMBC，让学生自己把各个片段连接起来。
• 例题讲解：导出 SVG 谱图，用于幻灯片和讲义。

技巧与实际局限

• 预测来自 nmrdb.org：1H 使用 Spinus 模型，13C 使用 nmrshiftdb2 数据（HOSE 码）。需要联网。
• 预测器没有溶剂选项。尤其是 OH 和 NH 的化学位移会随溶剂、浓度和温度变化。
• 在需要的地方画出立体化学。非对映异位质子可能给出不同的预测化学位移。
• 把 R 基团和连接点（*）替换为真实原子。预测器对中性有机分子效果最好，所以请去掉金属和盐。
• 预测只是一种假设。请用自己的数据确认归属，尤其是二维谱图。

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