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【金秋计划】+核磁共振氢谱中的耦合裂分现象是怎么回事呢?满足什么规律呢?
通标小菜鸟
2024/09/03
私聊
核磁共振技术(NMR)
1、原子核
周围的电子云密度和它们对外加磁场的屏蔽作用
决定了它们的化学位移。除了核外电子云的作用以外,每种化学环境中的原子核还受到
邻近原子核两种自旋态的小磁场的作用
。
在磁场H0中,每种原子核都两个自旋态:与H0方向相同的I=+1/2和与H0方向相反的I=-1/2。如果用Hα和Hβ分别表示+1/2和-1/2自旋态产生的磁场强度,则相邻核将感受到 H+Hα和 H-Hβ的磁场强度,分别在原共振频率的低场和高场发生共振,裂分成等强度的双峰。如果相邻处存在2个原子核,则该核会受到 H+2Hα、H+Hα-Hβ、H-Hα+Hβ和 H-2Hβ的磁场,裂分成三重峰,强度比为1:2:1。
这种相邻核自旋态对谱带峰的影响叫作
自旋-自旋偶合
,由此产生的裂分叫作偶合裂分。谱带裂分的间距叫作偶合常数J,用赫兹(Hz)表示,J的大小表示核自旋相互干扰的强弱,与相互偶合核之间的距离(键数),核之间的相互取向以及官能团的类型等有关,
与外加磁场强度无关
。J的计算公式为:
J = Kppm裂分峰间距 * 仪器兆数 = 常数。
2、由于相邻核的耦合而产生的谱带裂分数遵循
2nI+1
规律。对于1H、13C 等原子核,I=1/2则变成
n+1
规律。如在氯乙烷的例子中,CH3相邻的CH2有二个氢核,裂分成2+1=3重峰。CH3则使CH2裂分成3+1=4重峰。
若观测的氢核相邻几组
化学上等价的原子核n1,n2,n3…,且耦合常数相等
时,则该氢核裂分成
(n1+ n2+n3+…)+1
重峰。如在异丙醇中,CH相邻两组等价的CH3,CH氢核裂分3+3+l=7重峰。在裂分的多重峰中,各峰的相对强度之比等于
二项式(a+b)n展开式各项系数之比
。
若观测氢核相邻几组化学上
不等价
的基团,且JH1,H≠JH2,H ≠JH3,H…时,则其裂分数为
(n1+1)( n2+1)(n3+1)
…。如在1,1,2-三氯丙烷中,中间CH峰裂分为(3+1)(1+1)=8重峰,但各峰强度之比不能根据二项展开式系数简单处理。
3、产生耦合裂分的条件:氢核必须是不等性的;两个氢核间少于或等于三个单键(中间插入双键或叁键可以发生远程偶合)。
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