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文檔簡介

1、.2.1核磁共振氫譜中的幾個重要參數1、化學位移(1)影響化學位移的主要因素:a.誘導效應。電負性取代基降低氫核外電子云密度,其共振吸收向低場位移,值增大,如 CH3FCH3OHCH3ClCH3BrCH3ICH4TMS(ppm)4.063.403.052.682.160.230X電負性4.03.53.02.82.52.11.6對于XCHYZ型化合物,X、Y、Z基對CH 值的影響具有加合性,可用shoolery公式估算,式中0.23為CH4的,Ci值見下表。 例如:BrCH2Cl(括號內為實測值)=0.23+2.33+2.53=5.09ppm(5.16ppm)利用此公式,計算值與實測值誤差通常小

2、于0.6ppm,但有時可達1pmm。值得注意的是,誘導效應是通過成鍵電子傳遞的,隨著與電負性取代基距離的增大,誘導效應的影響逐漸減弱,通常相隔3個碳以上的影響可以忽略不計。例如:b.磁各向異性效應。上面所述的質子周圍的電子云密度,能闡明大多數有機化合物的化學位移值。但是還存在用這一因素不能解釋的事實:如純液態下的乙炔質子與乙烯質子相比,前者在高場共振;相反苯的質子又在低場下發生共振。這些現象可用磁各向異性效應解釋。當分子中某些基團的電子云排布不是球形對稱時,即磁各向異性時,它對鄰近的H核就附加一個各向異性磁場,使某些位置上核受屏蔽,而另一些位置上的核受去屏蔽,這一現象稱為各向異性效應。在氫譜中

3、,這種鄰近基團的磁各向異性的影響十分重要。現舉例說明一下:叁鍵的磁各向異性效應:如乙炔分子呈直線型,叁鍵軸向的周圍電子云是對稱分布的。乙炔質子處于屏蔽區,使質子的值向高場移動。 雙鍵:電子云分布于成鍵平面的上、下方,平面內為去屏蔽區。與SP2雜化碳相連的氫位于成鍵的平面內(處于去屏蔽區),較炔氫低場位移。乙烯:5.25ppm;醛氫:9-10ppm。化學鍵的各向異性還可由下述化合物(1)至(4)看出:化合物(1)、(3)中的標記氫分別處于雙鍵和苯環的屏蔽區,而化合物(2)、(4)中相應的氫分別處于雙鍵和苯環的去屏蔽區,值增大。芳環的磁各向異性效應:芳香族化合物的環形電子云,在外磁場Bo的作用下形

4、成大電子環流。這電子環流所產生的感應磁場,使苯環平面上下兩圓錐體為屏蔽區,其余為去屏蔽區。苯環質子處在去屏蔽區,所心共振信號位置與大多數質子相比在較低場。單鍵: 碳碳單鍵的電子產生的各向導性較小。圖3.11中碳碳鍵軸為去屏蔽圓錐的軸。隨著CH3中氫被碳取代,去屏蔽效應增大。所以CH3,CH2,CH中質子的值增大(CH3CH2CH)。環已烷的椅式構象,Ha與He的值在0.20.7ppm之間,因二者受到的單鍵各向導性不等。C1C2,C1C6的各向異性對Ha與He的影響相近,但Ha處于C2C3,C5C6的屏蔽區,值位于較高場。而He處于C2C3,C5C6的去屏蔽區,值位于較低場。c.共軛效應 苯環上

5、的氫被推電子基(如CH3O)取代,由于P共軛,使苯環的電子云密度增大,值高場位移;拉電子基(如CO,NO2)取代,由于共軛,使苯環的電子云密度降低,值低場位移,見化合物(7)、(8)。這種效應在取代烯中也表現出來,見化合物(9)、(10)。(2)質子的化學位移 a.烷基質子的化學位移(點擊查看化學位移列表) b.烯烴質子化學位移由于CC雙鍵的磁各向異性效應,使烯烴質子的化學位移比烷基質子的化學位移要低47ppm,約在5.25ppm處共振。 c.芳香族質子的化學位移芳香族化合物由于大電子環流產生的磁各向異性效應比烯烴質更明顯,所以芳烴質子在更低場共振,約在7.27ppm左右。其中鄰位質子受取代基

6、的影響最大,對位次之,間位最小。 雜原子上質子的化學位移醇的羥基質子在非極性溶劑四氯化碳中,一般濃度條件下共振范圍在3.0-6.0ppm,隨著溶液稀釋向高場移動。另外羥基質子隨溫度升高向高場移動。羧酸的羧基質子在10-13ppm范圍內共振,由于羧酸有強氫鍵效應引起二聚體結構,即使使用非極性溶劑稀釋,羧基質子也幾乎不發生位移。脂肪族胺的氨基質子在0.5-5.5ppm范圍內出現,與醇一樣用非極性溶劑稀釋后也向高場位移。(附錄:各種不同結構的質子的化學位移) 2、質子之間的偶合常數任何自旋核之間通過成鍵電子產生相互干擾而裂分。所以質子之間通過成鍵電子能相互偶合而裂分。其裂矩稱為偶合常數J。 (1)質

7、子間偶合常數的大小。J值的大小與質子之間鍵數有關。鍵數越少,J 值越大;鍵數越多,J 值越小。按照相互偶合質子之間相隔鍵數的多少。可將偶合作用分為同碳偶合(同碳上質子之間的偶合)、鄰碳偶合和遠程偶合三類。偶合常數有正有負,通常通過偶數鍵偶合的偶合常數J為負值,通過奇數鍵偶合的偶合常數J為正值。目前有關理論還不能預言精確的偶合常數值。正如化學位移那樣,不同分子的偶合常數的觀察值和經驗規律對圖譜解析是很有用的。 (2)質子間偶合裂分的數目與強度。自旋偶合裂分的一般規律(只適用于一級譜中)a.裂分峰的數目取決于兩組相鄰H質子的數目(氫譜),符合N1規律b.裂分峰的強度比相當于(a+b)n的展開式的比c.裂分峰的中心位置即該組峰的化學位移值。裂分峰的裂矩等于其偶合常數 3、譜線強度又稱峰面積、譜線積分、積分強度等。核磁共振譜上譜線強度也是提供結構信息的重要參數。特別是氫譜中,在一般實驗條件下由于質子的躍遷幾

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