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1、自旋耦合与自旋裂分自旋耦合与自旋裂分这种峰的裂分是由于质子之间的相互作用引起的,这种作用称为自旋-自旋耦合,简称自旋耦合。由自旋耦合所引起的谱线增多的现象称为自旋-自旋裂分,简称自旋裂分。自旋耦合与自旋裂分一、自旋耦合与自旋裂分自旋耦合与自旋裂分自旋耦合自旋原子核通过成键电子相互作用,引起谱线裂分。自旋I=1/2的原子核相互耦合,谱峰裂分为多重峰。偶合常数1.自旋-自旋偶合与自旋-自旋裂分偶合:自旋核与自旋核之间的相互作用。自旋-自旋偶合引起的谱带增多的现象。峰之间的距离为偶合常数.J1,J2,J3,J4.用分岔法分析质子偶合—裂分例:
2、CH3CHOab试判断CH3CHO分子中各组氢分别呈几重峰?当一组等价质子与另一组数目为n的等价质子邻近时,该组质子的1HNMR信号峰将裂分为n+1重峰,其中每相邻两条谱线间的距离相等,即为偶合常数如:CH3CH2CH36+1=7重峰CH3CH2CH32+1=3重峰自旋耦合与自旋裂分的规律1:11:3:3:11:11:2:1自旋耦合与自旋裂分的规律自旋耦合与自旋裂分Ha裂分为多少重峰?Ha裂分峰:(3+1)(2+1)=12实际Ha裂分峰:(5+1)=6强度比近似为:1:5:10:10:5:12.偶合常数(J)自旋-自旋偶合裂分后,两峰之
3、间的距离,即两峰的频率差:Va-Vb。单位:HZA与B是相互偶合的核,n为A与B之间相隔的化学键数目。偶合常数与化学键性质有关,与外加磁场强度无关。数值依赖于偶合氢原子的结构关系。相互偶合的两组质子,彼此间作用相同,其偶合常数相同。1)同碳偶合同一碳原子上的化学环境不同的两个氢的偶合。2JH-CH2)邻碳偶合两个相邻碳上的质子间的偶合。3JH-C-C-H同种相邻氢不发生偶合。(一个单峰)3)远程偶合间隔四个化学键以上的偶合。通常分子中被键隔开。偶合常数的大小,表示偶合作用的强弱。它与两个作用核之间的相对位置、核上的电荷密度、键
4、角、原子序数以及核的磁旋比等因素有关。一般,间隔四个单键以上,J值趋于零。一些常见的偶合常数(J/HZ)孤立体系,H-H无偶合必须考虑耦合化合物C2H2BrCl的NMR图谱中有两个单峰,J=16HZ。试推测该化合物的结构。问题六.化学等价、磁等价、化学不等价分子中两个相同的原子处于相同的化学环境时称化学等价。化学等价的质子必然化学位移相同。1)化学等价核的等价性质(一)化学等价分子中若有一组氢核,它们的化学环境完全相同,化学位移也严格相等,则这些核称为化学等价的核。——可通过对称操作或快速机制(如构象转换)互换的质子是化学等价的。化学
5、等价例1:CH3-O-CH36个等价质子一个NMR信号例2:(CH3)2CHCH(CH3)2二组NMR信号例3:CH3-CH2-Br二组NMR信号例4:CH3-CH2COO-CH3三组NMR信号化学等价又如:对硝基苯甲醚中:与(与)的化学环境相同,化学位移也相同,它们是化学等价的。磁等价分子中相同种类的核(或相同基团),不仅化学位移相同,而且还以相同的偶合常数与分子中其它的核相偶合,只表现一个偶合常数,这类核称为磁等同的核。与手性碳原子相连的CH2上的两个质子是化学不等价的在烯烃中,若双键上的一个碳原子连有两个相同的基团,另一个双键碳原
6、子连有两个氢,则这两个氢是化学等价的。如双键上的一个碳原子连有两个不同基团,另一个碳原子连有两个氢,则这两个氢是化学不等价的。谱图解析及一般的规律积分曲线与峰面积有几组峰,则表示样品中有几种不同类型的质子;每一组峰的强度(面积),与质子的数目成正比。各个阶梯的高度比表示不同化学位移的质子数之比。1H的一级谱1.n+1规律(I=1/2)一组化学等价的质子,若只有一组数目为n的邻接质子,则其吸收峰数目为n+1,若有两组数目分别为n,n’的邻接质子,那其吸收峰数目为(n+1)(n’+1),实际上为n+n’+1。1H的一级谱条件△γ/J≥6,△
7、γ,J都用Hz表示,△γ=△δ×仪器的兆周数Eg:CHCl2-CH2Cl中,δCH2=3.96,δCH=5.85,J=6.5,60兆周的仪器上,△γ=(5.85-3.96)×60=113.4Hz,△γ/J=113.4/6.5=17>6所以它为一级谱小结:一级谱的规律1、NMR发生的条件及核磁共振概念2、化学位移不是一个绝对值而是一个相对值;积分值之比=对应H原子个数之比3、影响化学位移的因素(内在和外在因素)4、H—H偶合及偶合的结果是引起谱峰裂分5、磁等价的氢不分裂:Eg:CH3-CO-CH3,ClCH2-CH2Cl为单峰6、裂分的基
8、本规律,n+1,n+m+1,一级谱图,对I=1/2的核符合2In+1=n+1,各组质子的多重峰的强度比为二项式展开式(a+b)n的系数比一级谱的规律7、n+1只适合一级谱图即△γ/J=>68、多重峰的中心为