偶合常數(shù)的定義

在一個自旋體系內(nèi)，核磁共振的譜線發(fā)生了分裂；由分裂所產(chǎn)生的裂距反映了核的相互偶合作用的強弱，稱為偶合常數(shù), 用J表示。 通常情況下，通過單數(shù)鍵的偶合常數(shù)為正值（如1J、3J），通過雙數(shù)鍵的偶合常數(shù)為負值（如2J）。

“同碳”偶合常數(shù)（J同或2J）

定義:²J表示跨越兩根化學(xué)鍵的耦合常數(shù)。

在這里主要討論氫氫之間的²J，其對應(yīng)的耦合也稱為同碳耦合 。

（1）大多數(shù)sp3雜化基團上的J同為12～15Hz 。

（2）sp2雜化的C=CH2型J同為0.5~3Hz。

（3）環(huán)丙烷型J同為3~9Hz 

影響²J大小的因素

1）

①碳氫鍵夾角θ，隨著θ角的增大，J同的絕對值相對地減小。 夾角θ的大小決定了兩個C-H軌道的電子云交蓋程度，從而直接影響化學(xué)鍵的電子對自旋信息的傳遞；θ角小（一般不可能小于109°28′）,軌道的重疊部分就大，有利于電子對自旋信息的傳遞，偶合作用就強，2J的絕對值就大。反之也反。

2）相連基團的電負性：一般情況下，當直接相連基團X的電負性增加時，J同的代數(shù)值增大。相隔一個碳的取代基X，其電負性增加時，J同的代數(shù)值相對地減小。

3）鄰位π鍵：一般情況下，鄰位有π鍵使J同的絕對值增加。對于可以自由轉(zhuǎn)動的鍵, 鄰位每增加一個π鍵，對J同的貢獻為約1.9Hz。

例如：

鄰位偶合常數(shù)（³J 或J鄰，最常見）

定義：相隔三個化學(xué)鍵的質(zhì)子，相互間的偶合常數(shù)稱為鄰位偶合常數(shù)，用3J或J鄰表示。

影響³J因素：

1）二面角φ指兩個質(zhì)子所在H-C-C-H平面構(gòu)成的二面角。

3J與二面角的關(guān)系可用Karplus公式表示：

由Karplus公式可以解釋下列現(xiàn)象：

①H-C=C-H的J反>J順； 因順式二氫對應(yīng)的二面角φ=0°，而反式二氫對應(yīng)的二面角φ=180°。一般情況下：J順＝6-14Hz,  J反＝11-18Hz

②具有剛性構(gòu)象的環(huán)幾烷衍生物中，³Jaa>³Jae≥³Jee

③環(huán)丙烷衍生物中，J cis>J trans

2）C-C鍵長：³J 隨C-C鍵長的減小而增大。

3）C-C-H鍵角：³J 隨C-C-H鍵角的減小而增大。

遠程偶合

大于三鍵的偶合稱之為遠程偶合，遠程偶合的偶合常數(shù)一般較小，一般在0-2Hz范圍，但是在折線型和共軛體系中較大。

芳雜環(huán)上的偶合

氫與其它原子核的偶合

能見到的與氫原子核發(fā)生偶合的其它原子核有²D、¹³C、¹⁴N、¹⁹F、³¹P。

 (1)¹H-²D偶合：遇到的機會很小。

 (2)¹H-¹⁹F偶合：¹⁹F的I=1/2，所以，¹H-¹⁹F偶合的裂分規(guī)律與¹H-¹H偶合相同，偶合常數(shù)可達90Hz。

 (3)¹H-³¹P偶合：³¹P的I=1/2，所以，¹H-³¹P偶合的裂分規(guī)律與¹H-¹H偶合相同，為n+1規(guī)律，偶合常數(shù)可達200Hz。

 (4)¹H-¹³C偶合：¹³C的I=1/2，所以，¹H-¹³C偶合的裂分規(guī)律與¹H-¹H偶合相同，為n+1規(guī)律，偶合常數(shù)可達200Hz。但是，由于¹³C的自然豐度僅為1.1% ,因此，一般情況下，這種偶合看不到。

化學(xué)全同與磁全同

1）同一分子中化學(xué)位移相等的質(zhì)子稱化學(xué)全同質(zhì)子，化學(xué)全同質(zhì)子具有相同的化學(xué)環(huán)境。

2）如果有一組質(zhì)子是化學(xué)全同質(zhì)子，當它與組外的任一磁核偶合時，其偶合常數(shù)相等，這組質(zhì)子稱磁全同質(zhì)子。

一級圖譜自旋偶合裂分規(guī)律（只適合于I為1/2的磁核）

1） 一個（或一組磁全同）質(zhì)子與一組n個磁全同質(zhì)子偶合，該質(zhì)子的信號發(fā)生（n+1）重裂分。

2）一個（或一組磁全同）質(zhì)子A與兩組質(zhì)子（M n、X m）偶合，且 JAM=JAX (即M n、X m類似磁全同質(zhì)子），共振信號裂分為（n+m+1）重峰。

丙烷中亞甲基質(zhì)子與兩組甲基質(zhì)子的偶合屬此類情況，結(jié)果裂分為七重峰。

3）一個（或一組磁全同）質(zhì)子A與兩組質(zhì)子（M n、Xm）偶合，且 JAM≠JAX，則共振信號裂分為（n+1）（m+1）重峰。

4）裂分峰的強度比符合二項式(a+b)n展開后各項系數(shù)之比。

5）一組多重峰的中點，就是該質(zhì)子的化學(xué)位移值。

6）磁全同質(zhì)子之間觀察不到自旋偶合裂分，如C₁CH₂CH₂Cl中四個質(zhì)子屬磁全同，所以共振信號為單峰。

7）當20>△v/J>6時，為近似一級圖譜。各峰強度不呈對稱分布，對相互偶合的兩組峰，外側(cè)峰強度小于內(nèi)側(cè)峰。