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构象柔性分子的 ¹H NMR:变温 NMR
16.2
变温核磁共振技术有助于区分环己烷中的两种类型质子——轴向质子和平伏质子。
为了防止相邻质子之间的自旋-自旋耦合,十二个质子中的十一个被氘取代——剩余的质子在轴向和赤道位置之间切换。
该样品标记为环己烷-d11,并在不同温度下记录相应的质子核磁共振谱。
在室温下,快速的椅式-椅式相互转化产生一个单一的尖锐峰。然而,在 −60°C 时速率降低,导致峰展宽。继续降低温度会进一步使峰展宽——首先形成一个鞍形,随后分裂为两个峰。
在 −89°C 以下,会出现两个尖锐且分辨良好的峰,化学位移分别为 δ 1.62 和 1.14,对应于平伏键和直立键质子。在此温度下,由于环己烷椅式构象之间的转换速率极低,核磁共振能够检测到这两组不同的质子信号。
通过进行变温 NMR 实验,可以区分环己烷中的轴向质子和赤道质子。在此过程中,除一个质子外,其余十一个质子均被氘取代。氘取代避免了相邻质子之间的自旋-自旋耦合可能引起的峰分裂。剩余的质子在轴向和赤道位置之间翻转。
图 1. 环己烷的温度相关质子 NMR 谱
图 1 描绘了在不同温度下记录的氘取代样品…