偶合常數

當自旋體系存在自旋-自旋偶合時，核磁共振譜線發生分裂。由分裂所產生的裂距反映了相互偶合作用的強弱，稱為偶合常數，單位為Hz。 ^[1] 

自旋裂分：氫核不是總表現為單峯，有時表現為多重峯。分辨率較低時，一般為單峯；但在高分辨率下，變為多重峯。

自旋偶合：這種分子中自旋核與自旋核之間相互作用稱自旋-自旋偶合。由自旋偶合產生的多重譜峯現象稱為自旋裂分。偶合是裂分的原因，裂分是偶合的結果。自旋一自旋偶合，可反映相鄰核的特徵，可提供化合物分子內相接和立體化學的信息。 ^[1] 

對簡單偶合而言，峯裂距即偶合常數。對於髙級偶合（

），n+1律不再適用，其偶合常數需通過計算才能求出。偶合常數的符號為

，n表示偶合核間隔鍵數，s 表示結構關係，c 表示互相偶合核。按偶合核間隔鍵數，可分為偕偶、鄰偶及遠程偶合。按核的種類可分為H-H 偶合及

-H偶合等，相應的偶合常數用

及

等表示 。偶合常數=化學位移差 x 儀器的赫茲數。 ^[1] 

偶合常數的影響因素可主要從三個方面考慮：偶合核間隔距離、角度及電子雲密度等。峯裂距只決定於偶合核的局部磁場強度，因此，偶合常數與外磁場強度

無關。

（1） 間隔的鍵數：相互偶合核間隔鍵數增多，偶合常數的絕對值減小。

偕偶（geminal coupling）：是同碳兩個氫的偶合，也稱同碳偶合。偶合常數用

表示。

—般為負值，但變化範圍較大，與結構有密切關係。一般來説，大多數

雜化基團上的氫的

為-10~-15HZ。在飽和溶液中，同碳偶合引起的分裂經常在NMR譜上看不到，如甲基上的三個氫因甲基的自由旋轉，化學位移相同，因此甲基峯為單峯。烯氫的

=0~5Hz，在 NMR上可以看到同碳偶合引起的分裂。

鄰偶（vicinal coupling）：是相鄰碳原子上的氫核間的偶合，即相隔三個鍵的氫核間的偶合，用

表示。在 NMR中遇到最多是鄰偶，一般

=6~8Hz。

遠程偶合（long range coupling）：是相隔四個或四個以上鍵的氫核偶合。例如，苯環的間位氫的偶合，

=1~4Hz；對位氧的偶合，

=0~2Hz 。除了具有大π鍵或π鍵的系統外，遠程偶合常數一般都很小。

（2 ） 角度：角度對偶合常數的影響很敏感。以飽和烴的鄰偶為例，偶合常數與雙面夾角α有關。α = 90度時 ，J 最小；在α < 90度時，隨α的減小，J增大；在α> 90度時，隨α的增大，J增大。這是因為偶合核的核磁矩在相互垂直時，干擾最小。 ^[3] 

（3）電負性：因為偶合作用是靠價電子傳遞的，因而取代基X的電負性越大，

的

越小。偶合常數是核磁共振譜的重要參數之一，可用它研究核間關係、構型、構象及取代位置等。 ^[1] 

一組磁等價的核如果與另外n個磁等價的核相鄰時，這一組核的譜峯將被裂分為2nI+1個峯，如I=1/2,裂分峯數目等於n+1個，通常稱為“n+1規律”。如某組核既與一組n個磁等價的核偶合，又與另一組m個磁等價的核偶合，且兩種偶合常數不同，則 裂 分 峯 數 目 為 （n+1）（m+1）。

因偶合而產生的多重峯相對強度可用二項式

展開的係數表示，n為磁等價核的個數；裂分峯組的中心位置是該組磁核的化學位移值。裂分峯之間的裂距反映偶合常數J的大小；磁等價的核相互之間有偶合作用，但沒有譜峯裂分的現象。 ^[1] 

原子核間的自旋·自旋偶合作用是通過化學鍵的成鍵電子傳遞的，因此只發生在化學鍵相隔不遠的原子核之間。如：飽和碳氫化合物中H與H的J-Coupling只發生在三鍵（鄰位）以下的原子間，它提供了原子核間相互連接的結構信息。鄰位氫核之間自旋偶合作用的大小（J值 ，偶合常數）與兩個氫核構成的兩面角的角度有關，它提供了原子間在空間取向上的結構信息 （空間結構）。這是NMR有別於其它分析方法的獨特之處。 ^[2]