《自旋耦合》PPT课件

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1、第4章核磁共振波谱分析法4.4.1自旋偶合产生的原因4.4.2偶合常数（J）4.4.3核的等价性4.4.4能对H核产生自旋干扰的核4.4.5裂分小峰数和面积比4.4自旋偶合nuclearmagneticresonancespectroscopy(NMR)spin－spincoupling4.4自旋偶合（spin-spincoupling)在化合物CH3CH2I的NMR谱图中，两类不同的H核产生了两组峰：δ1.8处的三重峰为-CH3产生，δ3.05处的四重峰为-CH2产生。两组相邻的不同基团上的H核

2、相互影响，使它们的共振峰产生了裂分，这种现象叫自旋偶合。也叫自旋干扰。4.4.1自旋偶合产生的原因自旋偶合是自旋核之间的相互作用，是一种自旋干扰现象。例如，HF分子中F核与H核之间的自旋偶合：19FI＝1/2mF＝＋1/2，－1/2当mF＝＋1/2时，自旋取向与外磁场平行，会增强外磁场作用，使H核实受磁场强度增大，故其共振峰移向低场。当mF＝－1/2时，自旋取向与外磁场相反，会减弱外磁场作用，使H核实受磁场强度减小，故其共振峰移向高场。mF＝＋1/2mF＝－1/2无自旋干扰有F核的自旋干扰1H核共

3、振峰同样的道理，HF分子中的H核也会对F核自旋干扰作用，使19F核的共振峰裂分为二等强度的峰。由自旋偶合引起的裂分小峰间的距离叫偶合常数，用J表示，单位为HZ。1H核之间的J≤20HZ。J反映了自旋干扰核之间相互干扰的强弱。J的大小与外磁场强度无关，与干扰核之间的键数、键的性质等有关，也与取代基的电负性、分子的立体结构、极化作用等有关，偶合常数是一个很重要的结构参数。相互偶合的核，其偶合常数必然相等。例如，JHF＝JFH。4.4.2偶合常数J（couplingconstantJ）4.4.3核的等价

4、性核的等价性包括化学等价和磁等价。一.化学等价核分子中化学环境相同的核，其化学位移相等，它们叫做化学等价核。例如，HaHcHO－C－C－HdHbHeHa和Hb，Hc、Hd、和He为快速旋转化学等价核。如果分子构型中存在对称性（点、线、面），通过对称操作后，分子中可以互换位置的H核，叫做对称性化学等价核。CH3NO2HaHa’HbHb’BrClClClBrHaHa’HbHb’HaHbHcHaCH3C＝CHbCH3二.磁等价核分子中若有一组自旋核，其化学位移相同，它们对组外任何一个磁性核的偶合常数都相

5、等，则这些自旋核称为磁等价核。例如，CH3－CH2－Cl中，－CH3的三个H核是磁等价的，－CH2的两个H核是磁等价的。下面的标记H是否是磁等价的？HaFC＝CHbFCH3NO2HaHbHb’Ha’三.磁不等价核1.化学环境不同的H核是磁不等价核。2.与不对称碳相连的－CH2上的两个H核是磁不等价核3.取代烯的同碳H核是磁不等价核。HaCH3C＝CHbCH34.单键带有双键的性质时，会产生磁不等价核。5.单键旋转受阻时，会产生磁不等价核。6.构象固定的环上的CH2的两个H核是磁不等价核。HHHHa

6、HbHaHbHbHaBrBrBrRRRRRR5.单键旋转受阻时，会产生磁不等价核。6.构象固定的环上的CH2的两个H核是磁不等价核。HHHHaHbHaHbHbHaBrBrBrRRRRRRHdHdHcHc7.邻位或对位二取代苯会产生磁不等价核。三取代苯呢？CH3NO2HaHa’HbHb’BrBrHaHa’HbHb’ClClClHaHbHcClClHaHbHcNO24.4.4能对H核产生自旋干扰的核一、自旋量子数I>0的核对相邻H核可能产生自旋干扰，I＝0的核不会产生自旋干扰。例如CH3－CH2－OH

7、二、35Cl、79Br、127I等原子的自旋量子数I分别为3/2、3/2、5/2，但其电四极矩很大，会引起相邻H核的自旋去偶作用，故不会H核的共振峰裂分，也不会出现卤－卤裂分的现象。例如CH3－CHCl－CH2－Cl三、只有磁不等价的H核之间发生偶合时，才会产生共振峰的裂分。例如CH3－CH2－CH3四、若H核之间的单键数>3，则二者通常不会产生自旋偶合作用，也不会产生共振峰的裂分。例如CH3－CH2－O－CH34.4.5裂分小峰数目及面积比一.干扰核的自旋组合方式和裂分小峰数对于某个H核来说，其

8、共振峰裂分小峰数目取决于干扰核的自旋组合方式。例如，HaHbCl－C－C－Hb’ClCl对Hb和Hb’起干扰作用的核为Ha，在外磁场中它有两种自旋取向：m＝＋1/2（），它对Hb和Hb’产生＋J/2的干扰；m＝－1/2（），它对Hb和Hb’产生－J/2的干扰。Hb和Hb’的自旋取向组合及对Ha的影响上述4种自旋组合使Ha产生3个裂分小峰。其峰面积比为1:2:1。自旋取向组合HbHb’对Ha的影响1.2.3.4.＋J/2＋J/2＝J裂分峰左移JHZ－J/2－J/2＝－J裂分峰右移JH