解氢谱核磁谱图时,必须对各种基团上的H的化学位移非常了解才能快速的归属各个峰所对应的基团。只有归属好每个吸收峰所对应的基团才能说你解好了核磁,而不是单纯的数一下H的个数。但是各种基团这么多,而且连接的骨架千变万化,完全记下来肯定不现实,小编曾发布过,但是还是非常多,规律性很差,记下来也很难。著名教材《Organic chemistry》中介绍的方法非常好,小编在这里给大家普及一下。
首先介绍原则, 化学位移大小取决于H原子的核外电子云密度,吸电子基团降低了氢核周围的电子云密度,屏蔽效应也就随之降低,所以质子的化学位移就会向低场(高化学位移)移动。反之亦然。
1、SP3杂化的碳原子上的氢
以 乙烷的化学位移0.9为基准来推算,与相应的 SP3杂化碳相联的基团的吸电子能力与CH3基团的C-H的H的吸电子能力进行比较就能推算化学位移的移动方向。对于简单的杂原子可以通过电负性来判断, H的电负性为2.2, 因此大部分基团吸电子能力都强于H, 因此化学位移都往低场(高化学位移方向)移动。
将 CH3 基中的每个氢原子换为碳原子, 当然C原子的电负性2.5,也可以看成一种杂原子,每一个C原子(SP3杂化)会引起 向低场区0.4 ppm的位移。 由在 0.9 ppm的甲基,可以推到 1.3 ppm 的亚甲基 (CH2)和在 1.7 ppm 的次甲基 (CH) 。其他官能团都会导致 1 ppm 的低场化,氧、卤素会导致 2 ppm。下表总结了此方法。
2、SP2和SP杂化的碳原子上的氢
由于各向异性效应影响,具体概念自己查下教科书吧,总是就是由于SP2和SP杂化后出现了π电子, π电子在磁场下又产生了环电流,环电流又产生了感应磁场(高中知识, 磁生电,电生磁)。由于感应磁场的出现会导致有的氢在屏蔽区,有的氢在去屏蔽区。烯烃和芳环上的H处在去屏蔽区,化学位移较烷烃大,炔烃的H处在屏蔽区,化学位移偏小。 具体怎么记住,其实很简单,不知道你是否还记得高中学的 楞次定律, 表述为:感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。苯环就相当于一个闭合导线,这个苯环线 圈里产生感应磁场是阻碍外加磁场的。由于磁感线是闭合的,因此圈外感应磁场和外加磁场方向相同,因此苯环上相连的氢,化学位移处在更低场的位置。
感觉又说复杂了,还是直接记住吧! 烯烃:4.5~6.5;一般芳环:6.3~8.5;杂芳环:6.0~9.0;炔烃:1.8~2.8,醛氢:9~10。最终判断还是和电子云密度有关,有吸电子取代基往低场(高化学位移)移动,有给电子取代基往高场移动。
3、活泼氢化学位移(CDCl 3)
参考资料:
一、《Organic chemistry》Jonathan Clayden等,P272~276。
二、基础有机化学,邢其毅等。
一、HNMR化学位移
二、活泼氢化学位移(CDCl 3)
三、CNMR化学位移