偶合常数的定义

在一个自旋体系内，核磁共振的谱线发生了分裂；由分裂所产生的裂距反映了核的相互偶合作用的强弱，称为偶合常数, 用J表示。通常情况下，通过单数键的偶合常数为正值（如1J、3J），通过双数键的偶合常数为负值（如2J）。

“同碳”偶合常数（J同或2J）

定义:²J表示跨越两根化学键的耦合常数。

在这里主要讨论氢氢之间的²J，其对应的耦合也称为同碳耦合 。

（1）大多数sp3杂化基团上的J同为12～15Hz 。

（2）sp2杂化的C=CH2型J同为0.5~3Hz。

（3）环丙烷型J同为3~9Hz 

影响²J大小的因素

①碳氢键夹角θ，随着θ角的增大，J同的绝对值相对地减小。 夹角θ的大小决定了两个C-H轨道的电子云交盖程度，从而直接影响化学键的电子对自旋信息的传递；θ角小（一般不可能小于109°28´）,轨道的重叠部分就大，有利于电子对自旋信息的传递，偶合作用就强，2J的绝对值就大。反之也反。

2）相连基团的电负性：一般情况下，当直接相连基团X的电负性增加时，J同的代数值增大。相隔一个碳的取代基X，其电负性增加时，J同的代数值相对地减小。

3）邻位π键：一般情况下，邻位有π键使J同的绝对值增加。对于可以自由转动的键, 邻位每增加一个π键，对J同的贡献为约1.9Hz。

例如：

邻位偶合常数（³J 或J邻，最常见）

定义：相隔三个化学键的质子，相互间的偶合常数称为邻位偶合常数，用3J或J邻表示。

影响³J因素：

1）二面角φ指两个质子所在H-C-C-H平面构成的二面角。

3J与二面角的关系可用Karplus公式表示：

由Karplus公式可以解释下列现象：

①H-C=C-H的J反>J顺； 因顺式二氢对应的二面角φ=0°，而反式二氢对应的二面角φ=180°。一般情况下：J顺＝6-14Hz,  J反＝11-18Hz

②具有刚性构象的环几烷衍生物中，³Jaa>³Jae≥³Jee

③环丙烷衍生物中，J cis>J trans

2）C-C键长：³J 随C-C键长的减小而增大。

3）C-C-H键角：³J 随C-C-H键角的减小而增大。

远程偶合

大于三键的偶合称之为远程偶合，远程偶合的偶合常数一般较小，一般在0-2Hz范围，但是在折线型和共轭体系中较大。

氢与其它原子核的偶合

能见到的与氢原子核发生偶合的其它原子核有²D、¹³C、¹⁴N、¹⁹F、³¹P。

 (1)¹H-²D偶合：遇到的机会很小。

 (2)¹H-¹⁹F偶合：¹⁹F的I=1/2，所以，¹H-¹⁹F偶合的裂分规律与¹H-¹H偶合相同，偶合常数可达90Hz。

 (3)¹H-³¹P偶合：³¹P的I=1/2，所以，¹H-³¹P偶合的裂分规律与¹H-¹H偶合相同，为n+1规律，偶合常数可达200Hz。

 (4)¹H-¹³C偶合：¹³C的I=1/2，所以，¹H-¹³C偶合的裂分规律与¹H-¹H偶合相同，为n+1规律，偶合常数可达200Hz。但是，由于¹³C的自然丰度仅为1.1% ,因此，一般情况下，这种偶合看不到。

化学全同与磁全同

1）同一分子中化学位移相等的质子称化学全同质子，化学全同质子具有相同的化学环境。

2）如果有一组质子是化学全同质子，当它与组外的任一磁核偶合时，其偶合常数相等，这组质子称磁全同质子。

一级图谱自旋偶合裂分规律（只适合于I为1/2的磁核）

1） 一个（或一组磁全同）质子与一组n个磁全同质子偶合，该质子的信号发生（n+1）重裂分。

2）一个（或一组磁全同）质子A与两组质子（M n、X m）偶合，且 JAM=JAX (即M n、X m类似磁全同质子），共振信号裂分为（n+m+1）重峰。

丙烷中亚甲基质子与两组甲基质子的偶合属此类情况，结果裂分为七重峰。

3）一个（或一组磁全同）质子A与两组质子（M n、Xm）偶合，且 JAM≠JAX，则共振信号裂分为（n+1）（m+1）重峰。

4）裂分峰的强度比符合二项式(a+b)n展开后各项系数之比。

5）一组多重峰的中点，就是该质子的化学位移值。

6）磁全同质子之间观察不到自旋偶合裂分，如C₁CH₂CH₂Cl中四个质子属磁全同，所以共振信号为单峰。

7）当20>△v/J>6时，为近似一级图谱。各峰强度不呈对称分布，对相互偶合的两组峰，外侧峰强度小于内侧峰。

来自网络