核磁共振氢谱中的几个重要参数

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单键: 碳-碳单键的σ电子产生的各向导性较小。图3.11中碳-碳键轴为去屏蔽圆锥的轴 。随着CH3中氢被碳取代,去屏蔽效应增大。所以CH3-,

-CH2-,-CH<中质子的δ值增大(δCH3<δCH2<δCH)。

环已烷的椅式构象,Ha与He的δ值在0.2-0.7ppm之间,因二者受到的单键各向导性不等。 C1-C2,C1-C6的各向异性对Ha与He的影响相近,但Ha处于C2-C3,C5-C6的屏蔽区,δ值位于较高场。而He处于C2-C3,C5-C6的去

屏蔽区,δ值位于较低场。

c.共轭效应

苯环上的氢被推电子基(如CH3O)取代,由于P-π共轭,使苯环的电子云密度增大,δ值高场位移;拉电子基(如C=O,NO2)取代,由于π-π共轭,使苯环的电子云密度降低,δ值低场位移,见化合物(7)、(8)。这种

效应在取代烯中也表现出来,见化合物(9)、(10)。

(2)质子的化学位移

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a.烷基质子的化学位移

(点击查看化学位移列表)

b.烯烃质子化学位移

由于C=C双键的磁各向异性效应,使烯烃质子的化学位移比烷基质子的化学位移要低4-7ppm,约在5.25ppm处共振。 ? c.芳香族质子的化学位移

芳香族化合物由于大π电子环流产生的磁各向异性效应比烯烃质更明显,所以芳烃质子在更低场共振,约在7.27ppm左右。其中邻位质子受取代基的影响最大,对位次之,间位最小。 ? 杂原子上质子的化学位移

醇的羟基质子在非极性溶剂四氯化碳中,一般浓度条件下共振范围在3.0-6.0ppm,随着溶液稀释向高场移动。另外羟基质子随温度升高向高场移动。羧酸的羧基质子在10-13ppm范围内共振,由于羧酸有强氢键效应引起二聚体结构,即使使用非极性溶剂稀释,羧基质子也几乎不发生位移。 脂肪族胺的氨基质子在0.5-5.5ppm范围内出现,与醇一样用非极性溶剂稀释后也向高场位移。

(附录:各种不同结构的质子的化学位移)

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2、质子之间的偶合常数

任何自旋核之间通过成键电子产生相互干扰而裂分。所以质子之间通过成键电子能相互偶合而裂分。其裂矩称为偶合常数J。

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(1)质子间偶合常数的大小。

J值的大小与质子之间键数有关。键数越少,J 值越大;键数越多,J 值越小。按照相互偶合质子之间相隔键数的多少。可将偶合作用分为同碳偶合(同碳上质子之间的偶合)、邻碳偶合和远程偶合三类。偶合常数有正有负,通常通过偶数键偶合的偶合常数J为负值,通过奇数键偶合的偶合常数J为正值。

目前有关理论还不能预言精确的偶合常数值。正如化学位移那样,不同分子的偶合常数的观察值和经验规律对图谱解析是很有用的。

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(2)质子间偶合裂分的数目与强度。

自旋偶合裂分的一般规律(只适用于一级谱中)

a.裂分峰的数目取决于两组相邻H质子的数目(氢谱),符合N+1规律 b.裂分峰的强度比相当于(a+b)n的展开式的比 c.裂分峰的中心位置即该组峰的化学位移值。裂分峰的裂矩等于其偶合常数

3、谱线强度

又称峰面积、谱线积分、积分强度等。

核磁共振谱上谱线强度也是提供结构信息的重要参数。特别是氢谱中,在一般实验条件下由于质子的跃迁几率及高低能态上核数的比值与化学环境无关,所以谱线强度直接与相应质子的数目成正比。即同一化学位移的核群的谱峰的面积与谱带所相应的基团中质子数目成正比。

化学位移、偶合常数、谱线强度三个参数是氢谱为化合物定性、定量解析提供的重要依据。

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