自旋耦合是指相邻原子核之间的相互影响,自旋裂分是指因自旋耦合而引起谱线增多的现象
自旋偶合与自旋裂分
一、自旋偶合:
分子中相邻的磁不等性质子之间自旋相互作用称自旋--自旋偶合,简称自旋偶合。
I=0:12C、16O等,不会引起任何偶合干扰。I≠0:35Cl、79Br、127I等,对相邻氢核有自旋偶合干扰作用,但因它们的电四极矩很大,会引起相邻氢核的自旋去偶作用,看不到偶合干扰现象。I=1/2:13C、17O,对氢核可以发生自旋偶合干扰,但因自然丰度比小,影响甚微,常被噪音所掩盖。
氢核相互之间也可发生自旋偶合,这种偶合叫做同核偶合,在lH-NMR谱中影响最大。两个(组)氢核之间的相互干扰叫做自旋偶合。干扰强度可用偶合常数J值表示。J的数值等于两峰之间的裂距。有偕偶、邻偶和远程偶合3种。
1.偕偶(geminal coupling)
两个氢核位于同一碳原子上所引起的自旋偶合为偕偶,也叫同碳偶合,偶合常数用J偕(Jgen)或2J表示。通常在10~16Hz,并与结构密切相关。
2.邻偶(vicinal coupling)
两个(组)相互偶合的氢核位于相邻的两个碳原子上,偶合常数可用J邻(Jvic)或3J表示。
J邻值大小与许多因素有关,如键长、取代基的电负性、两面角以及C-C-H间键角大小等J邻与两面角(φ)的关系对决定分子的立体化学结构具有重要的意义。
φ=90°时,J邻值约为0~3Hz;而φ为0°或180°时,J邻值最大。
3、远程偶合(long range coupling)
间隔三根以上化学键的偶合叫做远程偶合,偶合常数用J远表示。
饱和化合物中,间隔三根以上单键时,J远≈0,一般可以忽略不计。但下列情况例外:
①当两个氢核正好位于英文字母“W”的两端时,相互之间仍可发生远程偶合,J值很小,仅约为1Hz,称W型偶合。
②π系统:如烯丙基、高烯丙基以及芳环系统中,因电子流动性较大,故即使超过了三根单键,相互之间仍可发生偶合,但作用较弱(J远0~3Hz),
4.偶合常数互相偶合的两组峰分a和b,每组峰中各峰间的距离称为偶合常数,用Jab表示,单位Hz,下标a.b表示a.b两组磁等性质子互相偶合。如下图1,1-二氯乙烷的裂分图。互相偶合的两组峰的偶合常数相等。不相偶合的偶合常数不等。
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