第节 自旋偶合与自旋裂分.pptVIP

第四章 核磁共振波谱分析法 一、自旋偶合与自旋裂分 spin coupling and spin splitting 二、峰裂分数与峰面积 number of pear splitting and pear areas 三、磁等同与磁不等同 magnetically equivalent and nonequivalent 一、自旋偶合与自旋裂分 spin coupling and spin splitting 自旋偶合示意图 3. 核的等价性 二、峰裂分数量与峰面积 number of pear splitting and pear areas 峰裂分数示意图 4. 峰裂分数举例： 三、磁等同与磁不等同 magnetically equivalent and nonequivalent 2. 磁等同 两核（或基团）磁等同条件 内容选择： 第一节 核磁共振基本原理 principle of nuclear magnetic resonance 第二节 核磁共振与化学位移 nuclear magnetic resonance and chemical shift 第三节 自旋偶合与自旋裂分 spin coupling and spin splitting 第四节 谱图解析与结构确定 analysis of spectrograph and structure determination 第五节 13C核磁共振波谱 13C nuclear magnetic resonance * * 第三节 自旋偶合与自旋裂分 nuclear magnetic resonance spectroscopy; NMR spin coupling and spin splitting 自旋偶合 是指相邻碳原子上两个氢质子之间的自旋干扰作用。一个氢质子自旋产生的磁场对另一个的作用。 2. 自旋裂分 由自旋偶合引起的氢质子共振吸收峰数量增多的现象。某个氢质子的自旋磁场使另一个氢质子产生共振吸收所需要的外界磁场发生变化，引起化学位移变化。 但是更多的氢核会产生多重峰。原因是自旋偶合两个氢核的化学环境和磁环境不同。如碘代乙烷，如右图： 如果氢质子的化学环境和磁场环境都等同，则虽然存在自旋偶合，但是不发生自旋裂分现象。例如：乙烷的NMR图，如右图： （1）化学等价 化学位移等价。分子中相同的原子处于相同的化学环境。有相同的化学位移。 （2）磁等价 在化学等价的基础上，对任意另一核的偶合常数相同。 4. 偶合作用的一般规则 （1）偶合裂分峰数量应用n+1规则。 2nI+1,(n+1)(m+1),n+m+1 （2）多重峰强度分布用二项式展开系数表示。 （3）偶合常数表示偶合质子间作用力，与质子间距离有关，与外界磁场无关。与裂分峰之间距离有关。 （4）磁等价质子间的偶合不产生峰裂分。 峰裂分数应用n+1 规则；2nI+1,(质子I=1/2) (n+1)(m+1),(n+m+1) 2. 多重峰强度系数分布符合二项式的展开式系数； 3. 峰面积与同类质子数成正比，仅能确定各类质子之间的相对比例。 1:1 1:3:3:1 1:1 1:2:1 （1）1H核与n个不等价1H核偶合，裂分峰数为 （n+1)个 （2）1H核同时与n个和m个不等价1H核相邻时，裂分峰数：（n+1)( m+1)个； (nb+1)(nc+1)(nd+1)=2×2×2=8 Ha裂分为8重峰 1:3:3:1 1:2:1 1:1 1:6:15:20:15:6:1 Ha裂分为多少重峰？ 0 1 2 3 4 Jca Jba Jca? Jba Ha裂分峰:(3+1)(2+1)=12 实际Ha裂分峰:(5+1)=6 强度比近似为：1:5:10:10:5:1 1. 化学等价（化学位移等价） 若分子中两个相同原子（或两个相同基团）处于相同的化学环境，其化学位移相同，它们是化学等价的。 化学不等价例子： ⑴ 对映异构体 在手性溶剂中：两个CH3化学不等价 在非手性溶剂中：两个CH3化学等价 ⑵ 固定在环上CH2的两个氢化学不等价。 ⑶ 单键不能快速旋转，连于同一原子上的两个相同基化学不等价。 ⑷ 与手性碳相连的CH2的两个氢化学不等价。 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。 磁等同例子： 三个H核 化学等同 磁等同 二个H核化学等同，磁等同 二个F核化学等同，磁等同 六个H核 化学等同 磁等同 ①化学等价（化学位移相同