12. 2屏蔽效应和化学位移一、屏蔽效应以上讨论了核磁共振的基本原理。对于一个特定的单独存在的核,共振条件是相同的,这对分析结构并无意义。但在有机分子中,原子以化学键相连,不可能单独存在,在原子的周围总有电子运动。在外磁场作用下这些电子可产生诱导电子流,从而产生一个诱导磁场,该磁场方向与外加磁场方向恰好相反(图12-5)。这样使核受到外加磁场的影响(H纯)要比实际外加磁场强度(H扫)小,这种效应叫做屏蔽效应(shieldingeffect)。此时,核受到磁场的影响可用式(12-3)表示。(12-3)H纯=H#-H秀
12. 2 屏蔽效应和化学位移 一、屏蔽效应 以上讨论了核磁共振的基本原理。对于一个特 定的单独存在的核,共振条件是相同的,这对分析 结构并无意义。但在有机分子中,原子以化学键相 连,不可能单独存在,在原子的周围总有电子运动 。在外磁场作用下这些电子可产生诱导电子流,从 而产生一个诱导磁场,该磁场方向与外加磁场方向 恰好相反(图12-5)。这样使核受到外加磁场的影响 (H纯)要比实际外加磁场强度(H扫)小,这种效应叫 做屏蔽效应(shielding effect)。此时,核受 到磁场的影响可用式(12-3)表示
诱导电子流Ha图12-5诱导磁场导致屏蔽效应
式中H诱代表与外加磁场方向相反的诱导磁场强度。在一定辐射频率条件下假定无屏蔽时氢核发生共振的磁场强度为Ho。那么,此时H扫=H纯=Ho。当屏蔽效应存在下,要发生共振必须使外加磁场强度H扫大于Ho,以抵消与外磁场方向相反的诱导磁场(H诱)的影响。此时,外加磁场强度应为H扫=Ho+H诱(参阅图12-6) 。由于氢核在分子中所处环境不同,产生的抗磁诱导磁场强度不同,使不同氢核共振所需外加磁场强度不同,在核磁谱图上就出现不同位置的共振吸收峰如3-漠丙炔有两种不同环境下的氢,在核磁谱图上出现两个不同位置的共振吸收峰(图12-7)
式中H诱代表与外加磁场方向相反的诱导磁场强 度。在一定辐射频率条件下假定无屏蔽时氢核发生共 振的磁场强度为H0。那么,此时H扫=H纯 =H0。当屏蔽 效应存在下,要发生共振必须使外加磁场强度H扫大于 H0,以抵消与外磁场方向相反的诱导磁场(H诱 )的影 响。此时,外加磁场强度应为H扫= H0 + H诱(参阅图 12-6)。 由于氢核在分子中所处环境不同,产生的抗磁诱 导磁场强度不同,使不同氢核共振所需外加磁场强度 不同,在核磁谱图上就出现不同位置的共振吸收峰。 如3-溴丙炔有两种不同环境下的氢,在核磁谱图上出 现两个不同位置的共振吸收峰(图12-7)
无屏蔽-有屏蔽Ha-1HoHa磁场强度图12-6有、无屏蔽效应存在的核磁共振
b232HzbaBr-CH-C-CHaTMS145Hz7.06.08.05.04.01.03.00(ppm)2.0图12-73-浪丙炔HNMR谱图