(CH)_3(CH)_2(Cl)的NMR谱,以下几种预测正确的是()A. (CH)_2中质子比(CH)_3中质子共振磁场高B. (CH)_2中质子比(CH)_3中质子屏蔽常数大C. (CH)_2中质子比(CH)_3中质子外围电子云密度小D. (CH)_2中质子比(CH)_3中质子化学位移delta值小
A. $\text{CH}_2$中质子比$\text{CH}_3$中质子共振磁场高
B. $\text{CH}_2$中质子比$\text{CH}_3$中质子屏蔽常数大
C. $\text{CH}_2$中质子比$\text{CH}_3$中质子外围电子云密度小
D. $\text{CH}_2$中质子比$\text{CH}_3$中质子化学位移$\delta$值小
题目解答
答案
解析
本题考查核磁共振氢谱(NMR)中化学位移、屏蔽常数、电子云密度等相关知识以及它们之间的关系。解题的关键在于理解不同化学环境中质子的电子云密度对屏蔽效应、化学位移和共振磁场的影响。
1. 分析选项A
在核磁共振中,质子的共振磁场与化学位移$\delta$有关,化学位移$\delta$越大,共振磁场越低。$\text{CH}_2$和$\text{CH}_3$中的质子处于不同的化学环境,$\text{CH}_2$直接与氯原子相连,氯原子是吸电子基团,会使$\text{CH}_2$上的质子周围电子云密度降低,去屏蔽作用增强,化学位移$\delta$增大。而$\text{CH}_3$受氯原子的吸电子影响相对较小,化学位移$\delta$较小。所以$\text{CH}_2$中质子的化学位移$\delta$比$\text{CH}_3$中质子的化学位移$\delta$大,根据$\delta=\frac{\nu_{样品}-\nu_{标准}}{\nu_{仪器}}\times10^{6}$(其中$\nu_{样品}$是样品中质子的共振频率,$\nu_{标准}$是标准物质中质子的共振频率,$\nu_{仪器}$是仪器的工作频率),化学位移大意味着共振频率高,在固定的仪器工作频率下,共振磁场就低。因此$\text{CH}_2$中质子比$\text{CH}_3$中质子共振磁场低,选项A错误。
2. 分析选项B
屏蔽常数$\sigma$反映了质子周围电子云对质子的屏蔽作用。电子云密度越大,屏蔽作用越强,屏蔽常数$\sigma$越大。由于$\text{CH}_2$直接与吸电子的氯原子相连,其质子周围电子云密度比$\text{CH}_3$中质子周围电子云密度小,所以$\text{CH}_2$中质子的屏蔽作用弱,屏蔽常数$\sigma$小,选项B错误。
3. 分析选项C
氯原子是吸电子基团,$\text{CH}_2$直接与氯原子相连,氯原子会吸引电子,使得$\text{CH}_2$上的质子周围电子云密度降低。而$\text{CH}_3$距离氯原子相对较远,受氯原子吸电子的影响较小,所以$\text{CH}_2$中质子比$\text{CH}_3$中质子外围电子云密度小,选项C正确。
4. 分析选项D
化学位移$\delta$与质子周围的电子云密度有关,电子云密度越小,去屏蔽作用越强,化学位移$\delta$越大。因为$\text{CH}_2$中质子外围电子云密度比$\text{CH}_3$中质子外围电子云密度小,所以$\text{CH}_2$中质子比$\text{CH}_3$中质子化学位移$\delta$值大,选项D错误。