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核磁共振化学位移

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氢的核磁共振谱提供了关键信息,包括化学位移、偶合常数和积分曲线,这些可用于推测质子在碳骨架上的位置。在特定的照射频率下,如60 MHz至600 MHz,质子在不同磁感应强度下产生共振。然而,当1H处于不同的化学环境,即分子中其核外电子及邻近原子核的电子运动状态不同时,即使频率相同,也会在不同的磁场下显示吸收峰,这就是所谓的化学位移。

例如,乙酸乙酯的核磁共振图谱显示,由于其8个氢原子处于a、b、c三种不同的化学环境中,它们在三种不同的磁场下显示吸收峰。化学位移的产生源于质子并非孤立,它们被价电子包围,这些电子在磁场作用下形成感应磁场,与外磁场相互作用。这种屏蔽效应导致质子感受的磁感应强度不同,即B有效=B0-σ,决定了共振吸收所需的不同磁场。

影响化学位移的主要因素有局部屏蔽效应和远程屏蔽效应,前者由成键电子的电子云密度决定,后者则受其他原子和基团电子云的影响。测定化学位移通常采用相对数值法,以TMS(四甲基硅)为标准,其共振峰位置作为零点,其他峰的化学位移通过与零点的距离确定。

实际测定中,化学位移与外加磁场B0成正比,通常用相对值δ表示,以消除不同磁感应强度设备对结果的影响。电负性、各向异性效应以及氢键、溶剂效应和van der Waals效应都会影响化学位移。例如,电负性较大的原子会使质子峰向低场移动,而各向异性效应则因电子云的非对称分布产生屏蔽和去屏蔽效应。

扩展资料

核磁共振是磁矩不为零的原子核,在外磁场作用下自旋能级发生塞曼分裂,共振吸收某一定频率的射频辐射的物理过程。核磁共振波谱学是光谱学的一个分支,其共振频率在射频波段,相应的跃迁是核自旋在核塞曼能级上的跃迁。