刚入学不久的有机化学研究生会问:“研究生在实验室主要做哪些工作?”

答曰:“投反应,打核磁,养单晶,写文章!”

核磁几乎每天都在打,每天都在处理,我们知道展开一个NMR谱图在标峰,积分前要先定标,针对不一样的氘代试剂,除了定TMS峰为0外,我们可以定氘氯,氘二甲基亚砜,氘丙酮,氘甲醇……

我们熟悉氘氯,氘二甲亚砜,氘丙酮,氘甲醇(分子式分别为CDCI3,CD3SOCD3,CD3COCD3, CD3OD)等试剂信号峰的化学位移分别为7.26/2.49/2.05/3.31 ……,熟悉它们的氢谱裂分分别为: 1/5/5/5,碳谱的裂分分别为:3/7/7/7。

但是,大家有没有仔细想过:这些氘代试剂的信号峰是谁给出的?裂分又遵循什么规则呢?

仔细想一想,如果不明白,再往下看:

以氘二甲亚砜的1H NMR为例:

我们知道,氘的作用主要是锁场,并不会出信号(更多内容参见:);所以毫无疑问氘二甲亚砜的溶剂信号峰不可能是CD3SOCD3的信号,因为全氘代的二甲亚砜里没有氢只有氘。

那么信号是什么给出的呢?

不知道大家有没有注意到过刚买来的氘代试剂上铭牌信息,以下图为例,可以清晰的看到 [D. 99.8%] 的字样。

所以剩下的0.02%是重点,是氢NMR溶剂信号峰的由来。

这0.02%事实上是CD2HSOCD3,氢NMR中溶剂信号峰由其提供,裂分是因为CD2H的H受相邻两个D原子的耦合影响,裂分为5重峰。

遵循2ni+1规则,其中n为邻近自旋核的数目(题中为D,2个),i为相邻自旋核的自旋量子数(题中D=1)。

对于碳NMR,0.02%的CD2HSOCD3中H对碳的裂分已经可以忽略不计(但是还是有的,只不过不好见,如氘氯中把峰拉高偶尔就能看到氢对碳裂分两个峰中的一个(个人猜测),如下),溶剂信号由99.8%CD3SOCD3提供,其中CD3的C受相邻三个D原子的耦合影响,分裂为7重峰,同样遵循2ni+1规则:

其他氘代试剂的裂分可以套用上述规则。

注:氘水也遵循2ni+1规则,只不过由于氘的快速弛豫和质子交换,耦合常数被挤压,表现成了宽峰,这个个人深层次的了解不多,感兴趣的可以多看看。