第3節(jié) 自旋偶合與自旋裂分

第四章

核磁共振波譜分析法一、自旋偶合與自旋裂分spincouplingandspinsplitting二、峰裂分?jǐn)?shù)與峰面積numberofpearsplittingandpearareas三、磁等同與磁不等同magneticallyequivalentandnonequivalent第三節(jié)

自旋偶合與自旋裂分nuclearmagneticresonancespectroscopy;NMRspincouplingandspinsplitting一、自旋偶合與自旋裂分

spincouplingandspinsplitting自旋偶合

是指相鄰碳原子上兩個(gè)氫質(zhì)子之間的自旋干擾作用。一個(gè)氫質(zhì)子自旋產(chǎn)生的磁場(chǎng)對(duì)另一個(gè)的作用。2.自旋裂分由自旋偶合引起的氫質(zhì)子共振吸收峰數(shù)量增多的現(xiàn)象。某個(gè)氫質(zhì)子的自旋磁場(chǎng)使另一個(gè)氫質(zhì)子產(chǎn)生共振吸收所需要的外界磁場(chǎng)發(fā)生變化，引起化學(xué)位移變化。

但是更多的氫核會(huì)產(chǎn)生多重峰。原因是自旋偶合兩個(gè)氫核的化學(xué)環(huán)境和磁環(huán)境不同。如碘代乙烷，如右圖：如果氫質(zhì)子的化學(xué)環(huán)境和磁場(chǎng)環(huán)境都等同，則雖然存在自旋偶合，但是不發(fā)生自旋裂分現(xiàn)象。例如：乙烷的NMR圖，如右圖：自旋偶合示意圖3.核的等價(jià)性（1）化學(xué)等價(jià)化學(xué)位移等價(jià)。分子中相同的原子處于相同的化學(xué)環(huán)境。有相同的化學(xué)位移。（2）磁等價(jià)在化學(xué)等價(jià)的基礎(chǔ)上，對(duì)任意另一核的偶合常數(shù)相同。4.偶合作用的一般規(guī)則（1）偶合裂分峰數(shù)量應(yīng)用n+1規(guī)則。

2nI+1,(n+1)(m+1),n+m+1（2）多重峰強(qiáng)度分布用二項(xiàng)式展開系數(shù)表示。（3）偶合常數(shù)表示偶合質(zhì)子間作用力，與質(zhì)子間距離有關(guān)，與外界磁場(chǎng)無關(guān)。與裂分峰之間距離有關(guān)。（4）磁等價(jià)質(zhì)子間的偶合不產(chǎn)生峰裂分。二、峰裂分?jǐn)?shù)量與峰面積

numberofpearsplittingandpearareas峰裂分?jǐn)?shù)應(yīng)用n+1規(guī)則；2nI+1,(質(zhì)子I=1/2)(n+1)(m+1),(n+m+1)2.多重峰強(qiáng)度系數(shù)分布符合二項(xiàng)式的展開式系數(shù)；3.峰面積與同類質(zhì)子數(shù)成正比，僅能確定各類質(zhì)子之間的相對(duì)比例。峰裂分?jǐn)?shù)示意圖4.峰裂分?jǐn)?shù)舉例：1:11:3:3:11:11:2:1（1）1H核與n個(gè)不等價(jià)1H核偶合，裂分峰數(shù)為（n+1)個(gè)（2）1H核同時(shí)與n個(gè)和m個(gè)不等價(jià)1H核相鄰時(shí)，裂分峰數(shù)：（n+1)(m+1)個(gè)；(nb+1)(nc+1)(nd+1)=2×2×2=8Ha裂分為8重峰1:3:3:11:2:11:11:6:15:20:15:6:1Ha裂分為多少重峰？01234JcaJbaJca

JbaHa裂分峰:(3+1)(2+1)=12實(shí)際Ha裂分峰:(5+1)=6強(qiáng)度比近似為：1:5:10:10:5:1三、磁等同與磁不等同

magneticallyequivalentandnonequivalent1.化學(xué)等價(jià)（化學(xué)位移等價(jià)）若分子中兩個(gè)相同原子（或兩個(gè)相同基團(tuán)）處于相同的化學(xué)環(huán)境，其化學(xué)位移相同，它們是化學(xué)等價(jià)的。化學(xué)不等價(jià)例子：

⑴對(duì)映異構(gòu)體

在手性溶劑中：兩個(gè)CH3化學(xué)不等價(jià)在非手性溶劑中：兩個(gè)CH3化學(xué)等價(jià)⑵固定在環(huán)上CH2的兩個(gè)氫化學(xué)不等價(jià)。⑶單鍵不能快速旋轉(zhuǎn)，連于同一原子上的兩個(gè)相同基化學(xué)不等價(jià)。⑷與手性碳相連的CH2的兩個(gè)氫化學(xué)不等價(jià)。

分子中相同種類的核（或相同基團(tuán)），不僅化學(xué)位移相同，而且還以相同的偶合常數(shù)與分子中其它的核相偶合，只表現(xiàn)一個(gè)偶合常數(shù)，這類核稱為磁等同的核。磁等同例子：三個(gè)H核化學(xué)等同磁等同二個(gè)H核化學(xué)等同，磁等同二個(gè)F核化學(xué)等同，磁等同六個(gè)H核化學(xué)等同磁等同2.磁等同兩核（或基團(tuán)）磁等同條件①化學(xué)等價(jià)（化學(xué)位移相同）②對(duì)組外任一個(gè)核具有相同的偶合常數(shù)（數(shù)值和鍵數(shù)）Ha，Hb化學(xué)等價(jià)，磁不等同。JHaFa≠JHbFaFa，F(xiàn)b化學(xué)等價(jià)，磁不等同。磁不同等例子：

內(nèi)容選擇：第一節(jié)核磁共振基本原理principleofnuclearmagneticresonance第二節(jié)核磁共振與化學(xué)位移nuclearmagneticresonanceandchemicalshift第三節(jié)自旋偶合與自旋裂分spincouplingandspinsplitting第四節(jié)譜圖解析與結(jié)