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词条 自旋偶合裂分
释义

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在分子中,不仅核外的电子会对质子的共振吸收产生影响,邻近质子之间也会因互相之间的作用影响对方的的核磁共振吸收,引起共振谱线增多。这种相邻原子核之间的相互作用称为自旋偶合。因自旋偶合而引起的谱线增多现象称为自旋裂分。

自旋偶合与自旋裂分

偶合与裂分

在外磁场H0的作用下,自旋的质子产生一个小的磁矩(磁场强度为H1),通过成键价电子的传递,对邻近的质子产生影响。质子的自旋有两种取向,自旋时与外磁场取顺向排列的质子,使受它作用的邻近质子感受到的总磁场强度为(H0+H1);自旋时与外磁场取逆向排列的质子,使邻近质子感受到的总磁场强度为(H0-H1)。因此,当发生核磁共振时,一个质子发出的信号就被邻近的另一个质子裂分成了两个,这就是自旋裂分。1,1,2-三溴乙烷中氢原子的自旋偶合与裂分情况如图15-8所示。

自旋分裂

在上图中,⑴为Ha对Hb的作用:上面一条线代表未受偶合影响的Hb的吸收峰,由于Hb的两种自旋取向的影响,当Hb感受到的磁场强度比外加磁场强度略大时,则Hb的吸收应稍向低场移动(左移),反之则向右移,两种情况的几率相同,所以Hb的吸收峰便被Ha裂分为左右两个等同的信号。

自旋偶合

同理,Hb核的自旋也将对Ha产生同样的影响,但不同的是Hb有两个,每个Hb对磁场都可以有相反的两种影响,所以两个Hb对外加磁场的影响也有⑵式中的三种组合:即两个Hb的作用一致,其作用都对外磁场稍有影响,哐都稍有减弱,即箭头都向上或都向下;另一种情况是一个加强一个减弱,总结果则是对外不起作用。因此,Ha感受到的Hb的影响就有三种,所以Ha被裂分为三重峰。

如果对Ha及Hb的两组峰做积分,则积分曲线所代表的两组峰的总面积比为1:2。质子的自旋裂分是有规律的,若一组化学等价的质子,它只有一组数目为n的相邻碳原子上的等价质子,那么它的吸收峰裂分为(n+1)个,这就是(n+1)规律。

分裂峰的相对峰面积

基本上满足二项展开式的各项系数比,即双峰(1:1),三重峰(1:2:1),四重峰(1:3:3:1),五重峰(1:4:6:4:1)等。在核磁共振谱中常以s(singlet)表示单峰;d(doublet)表示双峰,t(triplet)表示三重峰;q(quartet)表示四重峰;m(multiplet)表示多重峰。

图15-9为1-硝基丙烷的核磁共振谱图,从图中可以看出,由于硝基为吸电子基团,Ha离它最近,受它的影响最大所以Ha的吸收信号向低场移动,故A为Ha的吸收峰。同时Ha受到两个Hb的影响,裂分为三重峰,峰面积比例接近1:2:l这与理论上是一致的。Hc离硝基最远,受它的影响最小,所以Hc的吸收信号在高场,故C为Hc的吸收峰。同时Hc也受到两个Hb的影响,也裂分为三重峰,峰面积比例接近1:2:1。Hb离硝基比Ha远,比Hc近,故B为Hb的吸收峰,Hb被两个Ha和三个Hc裂分六重峰。

量度

常用耦合常数作为自旋耦合的量度,用符号J表示,单位是赫兹(Hz)。J的大小表示了耦合作用的强弱。Jab表示质子a被质子b裂分的耦合常数,它可以通过吸收峰的位置差别来体现,这在图谱上就是裂分峰之间的距离。

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更新时间:2024/11/15 19:41:21