核磁共振波譜法-自旋偶合與自旋裂分

1、第十九章第十九章第十九章第十九章第十九章第十九章 核磁共振波譜核磁共振波譜核磁共振波譜核磁共振波譜核磁共振波譜核磁共振波譜分析法分析法分析法分析法分析法分析法一、自旋偶合與自旋裂分一、自旋偶合與自旋裂分spin coupling and spin splitting二、峰裂分?jǐn)?shù)與峰面積二、峰裂分?jǐn)?shù)與峰面積number of pear splitting and pear areas三、磁等同與磁不等同三、磁等同與磁不等同magnetically equivalent and nonequivalent第三節(jié)第三節(jié)第三節(jié)第三節(jié)第三節(jié)第三節(jié) 自旋偶合與自旋裂分自旋偶合與自旋裂分自旋偶合與自旋裂分自

2、旋偶合與自旋裂分自旋偶合與自旋裂分自旋偶合與自旋裂分nuclear magnetic resonance spectroscopy; NMR spin coupling and spin splitting一、自旋偶合與自旋裂分一、自旋偶合與自旋裂分一、自旋偶合與自旋裂分一、自旋偶合與自旋裂分一、自旋偶合與自旋裂分一、自旋偶合與自旋裂分 spin coupling and spin splittingspin coupling and spin splittingspin coupling and spin splitting 每類氫核不總表現(xiàn)為單峰，有時(shí)多重峰。原因：相鄰兩個(gè)氫核之間的自旋偶

3、合（自旋干擾）；峰的裂分峰的裂分峰的裂分峰的裂分峰的裂分峰的裂分峰的裂分原因峰的裂分原因:自旋偶合自旋偶合相鄰兩個(gè)氫核之間的自旋偶合（自旋干擾）；多重峰的峰間距：偶合常數(shù)（J），用來衡量偶合作用的大小。自旋偶合自旋偶合自旋偶合自旋偶合自旋偶合自旋偶合二、峰裂分?jǐn)?shù)與峰面積二、峰裂分?jǐn)?shù)與峰面積二、峰裂分?jǐn)?shù)與峰面積二、峰裂分?jǐn)?shù)與峰面積二、峰裂分?jǐn)?shù)與峰面積二、峰裂分?jǐn)?shù)與峰面積 number of pear splitting and pear areasnumber of pear splitting and pear areasnumber of pear splitting and pear ar

4、eas 峰裂分?jǐn)?shù)：n+1 規(guī)律；相鄰碳原子上的質(zhì)子數(shù)； 系數(shù)符合二項(xiàng)式的展開式系數(shù)； 峰面積與同類質(zhì)子數(shù)成正比，僅能確定各類質(zhì)子之間的相對比例。峰裂分?jǐn)?shù)峰裂分?jǐn)?shù)峰裂分?jǐn)?shù)峰裂分?jǐn)?shù)峰裂分?jǐn)?shù)峰裂分?jǐn)?shù)峰裂分?jǐn)?shù)峰裂分?jǐn)?shù)峰裂分?jǐn)?shù)峰裂分?jǐn)?shù)峰裂分?jǐn)?shù)峰裂分?jǐn)?shù)C CH3HC CH HH1:11:3:3:11:11:2:1峰裂分?jǐn)?shù)峰裂分?jǐn)?shù)峰裂分?jǐn)?shù)峰裂分?jǐn)?shù)峰裂分?jǐn)?shù)峰裂分?jǐn)?shù)CCHHHHHCCH3HCH31H核與核與n個(gè)不等價(jià)個(gè)不等價(jià)1H核相鄰時(shí)，裂分峰數(shù)：核相鄰時(shí)，裂分峰數(shù)：（n+1)( n +1)個(gè)；個(gè)；CCCCHaHcHbHd(nb+1)(nc+1)(nd+1)=22 2=8Ha裂分為裂分為8重峰重峰1:3:3:1

5、1:2:11:11:6:15:20:15:6:1峰裂分?jǐn)?shù)峰裂分?jǐn)?shù)峰裂分?jǐn)?shù)峰裂分?jǐn)?shù)峰裂分?jǐn)?shù)峰裂分?jǐn)?shù)CCCHaHcBrHbHbHcHbHaHa裂分為裂分為多少多少重峰？重峰？01234JcaJbaJca JbaHa裂分峰裂分峰:(3+1)(2+1)=12實(shí)際實(shí)際Ha裂分峰裂分峰:(5+1)=6強(qiáng)度比近似為：強(qiáng)度比近似為：1:5:10:10:5:1三、磁等同與磁不等同三、磁等同與磁不等同三、磁等同與磁不等同三、磁等同與磁不等同三、磁等同與磁不等同三、磁等同與磁不等同 magnetically equivalent and nonequivalentmagnetically equivalent an

6、d nonequivalentmagnetically equivalent and nonequivalent1. 1. 化學(xué)等價(jià)（化學(xué)位移等價(jià)）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)環(huán)境，其化學(xué)位移相同，它們是化學(xué)等價(jià)的?；瘜W(xué)不等價(jià)例子化學(xué)不等價(jià)例子： 對映異構(gòu)體對映異構(gòu)體 C HOHCHH3CCH3OHH3CH3CCH(CH3)2 在手性溶劑中：在手性溶劑中：兩個(gè)兩個(gè)CH3化學(xué)不等價(jià)化學(xué)不等價(jià) 在非手性溶劑中：在非手性溶劑中：兩個(gè)兩個(gè)CH3化學(xué)等價(jià)化學(xué)等價(jià)

7、固定在環(huán)上固定在環(huán)上CH2的兩個(gè)氫化學(xué)不等價(jià)。的兩個(gè)氫化學(xué)不等價(jià)。 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)。等價(jià)。COH3CNCH3CH3COH3CNHH 與手性碳相連的與手性碳相連的CH2的兩個(gè)氫化學(xué)不等價(jià)。的兩個(gè)氫化學(xué)不等價(jià)。 RH2C CR1R2R3H2C CCH3CH3CR1R3R2 分子中分子中相同種類的核（或相同基團(tuán)）相同種類的核（或相同基團(tuán)），不僅，不僅化學(xué)位移相化學(xué)位移相同同，而且還以而且還以相同的偶合常數(shù)相同的偶合常數(shù)與分子中其它的核相偶合，只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。表

8、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：磁等同例子：CHHHCHHFFCH2C CHHHHHH三個(gè)三個(gè)H核核化學(xué)等同化學(xué)等同磁等同磁等同二個(gè)二個(gè)H核化學(xué)核化學(xué)等同，等同，磁等同磁等同二個(gè)二個(gè)F核核化學(xué)等化學(xué)等同，同，磁等同磁等同六個(gè)六個(gè)H核核化學(xué)等同化學(xué)等同磁等同磁等同2. 2. 2. 磁等同磁等同磁等同磁等同磁等同磁等同兩核（或基團(tuán)）磁等同條件兩核（或基團(tuán)）磁等同條件兩核（或基團(tuán)）磁等同條件兩核（或基團(tuán)）磁等同條件兩核（或基團(tuán)）磁等同條件兩核（或基團(tuán)）磁等同條件化學(xué)等價(jià)化學(xué)等價(jià)（化學(xué)位移相同）（化學(xué)位移相同）對組外任一個(gè)核具有相同的偶合常數(shù)對組外任一個(gè)核具有相同的偶合常數(shù)（數(shù)值和鍵

9、數(shù)）（數(shù)值和鍵數(shù)）Ha，Hb化學(xué)等價(jià)，磁不等同?；瘜W(xué)等價(jià)，磁不等同。J Ha FaJ Hb FaFa，F(xiàn)b化學(xué)等價(jià)，磁不等同?；瘜W(xué)等價(jià)，磁不等同。C CHaHbFaFbYH2H3H4H2H33J5JCOH3CNHHXYH2H3H2H3磁不同等例子：磁不同等例子： 內(nèi)容選擇：內(nèi)容選擇：內(nèi)容選擇：內(nèi)容選擇：內(nèi)容選擇：內(nèi)容選擇： 第一節(jié)第一節(jié) 核磁共振基本原理核磁共振基本原理principle of nuclear magnetic resonance 第二節(jié)第二節(jié) 核磁共振與化學(xué)位移核磁共振與化學(xué)位移nuclear magnetic resonance and chemical shift 第三節(jié)第三節(jié) 自旋偶合與自旋裂分自旋偶合與自旋裂分spin coupling and spin splitting 第