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解氫譜核磁譜圖時,必須對各種基團上的H的化學位移非常了解才能快速的歸屬各個峰所對應的基團。 只有歸屬好每個吸收峰所對應的基團才能說你解好了核磁,而不是單純的數一下H的個數。 但是各種基團這么多,而且連接的骨架千變萬化,完全記下來肯定不現實,小編曾發布過【 】,但是還是非常多,規律性很差,記下來也很難。 著名教材 《Organic chemistry》中介紹的方法非常好,小編在這里給大家普及一下。
首先介紹原則,化學位移大小取決于H原子的核外電子云密度,吸電子基團降低了氫核周圍的電子云密度,屏蔽效應也就隨之降低,所以質子的化學位移就會向低場(高化學位移)移動。反之亦然。
1、SP3雜化的碳原子上的氫
以乙烷的化學位移0.9為基準來推算,與相應的SP3雜化碳相聯的基團的吸電子能力與CH3基團的C-H的H的吸電子能力進行比較就能推算化學位移的移動方向。對于簡單的雜原子可以通過電負性來判斷,H的電負性為2.2, 因此大部分基團吸電子能力都強于H, 因此化學位移都往低場(高化學位移方向)移動。
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將 CH3 基中的每個氫原子換為碳原子,當然C原子的電負性2.5,也可以看成一種雜原子,每一個C原子(SP3雜化)會引起向低場區 0.4 ppm 的位移。 由在 0.9 ppm的甲基,可以推到 1.3 ppm 的亞甲基 (CH2)和在 1.7 ppm 的次甲基 (CH) 。 其他官能團都會導致 1 ppm 的低場化,氧、鹵素會導致 2 ppm。 下表總結了此方法。
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2、SP2和SP雜化的碳原子上的氫
由于各向異性效應影響,具體概念自己查下教科書吧,總是就是由于SP2和SP雜化后出現了π電子, π電子在磁場下又產生了環電流,環電流又產生了感應磁場(高中知識,磁生電,電生磁)。由于感應磁場的出現會導致有的氫在屏蔽區,有的氫在去屏蔽區。烯烴和芳環上的H處在去屏蔽區,化學位移較烷烴大,炔烴的H處在屏蔽區,化學位移偏小。 具體怎么記住,其實很簡單,不知道你是否還記得高中學的 楞次定律 , 表述為:感應電流的磁場總是阻礙引起感應電流的磁通量的變化。苯環就相當于一個閉合導線,這個苯環線圈里產生感應磁場是阻礙外加磁場的。由于磁感線是閉合的,因此圈外感應磁場和外加磁場方向相同,因此苯環上相連的氫,化學位移處在更低場的位置。
感覺又說復雜了,還是直接記住吧! 烯烴:4.5~6.5;一般芳環:6.3~8.5;雜芳環:6.0~9.0;炔烴:1.8~2.8,醛氫:9~10。最終判斷還是和電子云密度有關,有吸電子取代基往低場(高化學位移)移動,有給電子取代基往高場移動。
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3、活潑氫化學位移(CDCl3)
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參考資料:
一、《Organic chemistry》Jonathan Clayden等,P272~276。
二、基礎有機化學,邢其毅等。
一、HNMR化學位移
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二、活潑氫化學位移(CDCl3)
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三、CNMR化學位移
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