三、自旋耦合和自旋裂分 1.自旋耦合的起因 用分辨率比较高的核磁共振仪测定化合物的核磁振谱时,所得到的谱图中有些质子的吸 牧峰不是单峰而是一组多重峰。例如,乙醇的高分辨核磁共振谱中C2和CH3质子的峰都是 多重峰,前者是四重峰,后者是三重峰(图12-10)。 CHCH: OH CHCI, CH2 CI (i7.8) (124) 8/mg. 图79乙醇的高分辨核磁共振谱 图7.101,1,2一三氯乙烷核磁共振谱 这种同一类质子吸收峰增多的现象叫做裂分。裂分是邻近质子的自旋相互干扰而引 起的。这种相互干扰叫做自旋偶合,由此所引起的吸收峰的裂分叫做自旋裂分。偶合表 示核的相互作用,裂分表示谱线增多的现象。在1,1,2一三氯乙烷分 子中CH质子除受外加磁场的影响,还要受到相邻CH2质子自旋影响。CH2质子有两个,当 它们在外加磁场中的自旋方向相同且磁矩的取向与外加磁场一致()时,增强了磁场强度,于 是℃H质子在较低的外加磁场中即可发生共振而出现吸收峰。当CH2中两个质子自旋方向相 同,但其磁矩取向与外加磁场相反()时,削弱了磁场强度,于是CH质子就要在较的外加磁 场中才能发生共振。当CH2中两个质子自旋方向相反(↑或1)时,对磁场强度没有影响,对CH 质子峰出现的位置也就没有影响。这样,CI质子的共振吸收在图评中就出现了三次,也就是说 裂分为三重峰,而它们的相对强度与CH2质予自旋组成的几种可能形式相对应,是1:2:1。与此 同时,CH2质子也要受到CH质子自旋的影响,CH质子只有一个,它有两种自旋方向,一种自 旋使外加磁场增强,另一种自旋使外加磁场减弱。故CH2质子的吸收峰裂分为二重峰,且强度 相等。一般说来,当质子相邻上有n个同类质子时,吸收峰裂分为n+1个。 自旋偶合通常只在两个相邻碳上的质子之间发生。因此在乙醇的高分辨核磁共振谱中,只是 CH2和CH2的质子因自旋偶合而分别裂分为三重鲦和四重蠔,OH质子仍为单峰。又如 CCH2CCl2CH4分子中,CH2和CH3之间隔有一个碳原子,这两种质子不发生自旋偶合。故 CICH, CClCH3即使用高分辨核磁共振仪,其核磁共振谱中也没有裂分现象。 2偶合常数 自旋偶合的量度称为自旋的偶合常数,用符号J表示,J值的大小表示了偶合作用的强弱。 J的左上方常标以数字它表示两个偶合核之间相隔键的数目,J的右下方则标以其它情报例如 Jn-c--n表示两个相邻磯上的质子发生偶合,它们间相隔有三个键。Jn表示质子a被质子 裂分。处于同一个碳上的两个氢的偶合称为同碳偶合,偶合常数用J或Jrc-H表示。表