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文檔簡介
12.2屏蔽效應和化學位移一、屏蔽效應
以上討論了核磁共振的基本原理。對于一個特定的單獨存在的核，共振條件是相同的，這對分析結構并無意義。但在有機分子中，原子以化學鍵相連，不可能單獨存在，在原子的周圍總有電子運動。在外磁場作用下這些電子可產生誘導電子流，從而產生一個誘導磁場，該磁場方向與外加磁場方向恰好相反(圖12-5)。這樣使核受到外加磁場的影響（H純）要比實際外加磁場強度（H掃)小，這種效應叫做屏蔽效應（shieldingeffect)。此時，核受
到磁場的影響可用式（12-3)表示。式中H誘代表與外加磁場方向相反的誘導磁場強度。在一定輻射頻率條件下假定無屏蔽時氫核發生共振的磁場強度為H0。那么，此時H掃=H純=H0。當屏蔽效應存在下，要發生共振必須使外加磁場強度H掃大于H0，以抵消與外磁場方向相反的誘導磁場（H誘
）的影響。此時，外加磁場強度應為H掃=H0+H誘（參閱圖
12-6)。由于氫核在分子中所處環境不同，產生的抗磁誘導磁場強度不同，使不同氫核共振所需外加磁場強度不同，在核磁譜圖上就出現不同位置的共振吸收峰。如3-溴丙炔有兩種不同環境下的氫，在核磁譜圖上出現兩個不同位置的共振吸收峰（圖12-7)。
二、化學位移
由于核在分子中所處環境不同受到不同的屏蔽效應，它們的共振吸收位置出現在不同磁場強度，用來表這種不同位置的量叫做化學位移（chemicalshift)。一般是以一個參考化合物為標準求出其他核相對于它的位置，用△H或△v表示，這叫做相對化學位移。在氫核的磁共振中最常用的標準物為四甲基硅[(CH3)4Si]，簡稱TMS。它作為標準物是因為:①只有一種質子（12個質子都相同）。②硅的電負性比碳小，它的質子受到較大的屏蔽，抗磁的誘導磁場(H誘）比一般有機化合物的要大，所以它的共振吸收峰一般出現在高場。把TMS的化學位移定為0Hz，其他化合物質子的相對化學位移即為各質子共振吸收相對于TMS的位置。
如圖12-7中最右邊的峰為TMS，a和b峰是3-溴丙炔中≡C—H和—CH2—質子的共振吸收。在60MHz儀器上，a峰與TMS的距離△v為145Hz，b峰△v為232Hz。這兩個數值分別表示≡C-H和—CH2—質子的相對化學位移。但在不同兆赫儀器上質子共振所需外加磁場強
度不同，而核外電子的誘導磁場（H誘）又與該外磁場強度成正比，所以這種用△H和△v表示的化學位移在不同兆赫儀器上測得的數值也不同。如3-溴丙炔在100MHz儀器上，≡C—H和—CH2
—質子的△v值分別為242Hz和387Hz。為了使用不同儀器的工作者具有對照譜圖的共同標準，通常用δ值表示化學位移。δ值是樣
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