氢核磁共振中,乙烯、乙炔、苯中质子化学位移大小顺序为A. 三者相等B. 乙炔>乙烯>苯C. 苯>乙烯>乙炔D. 乙烯>苯>乙炔
A. 三者相等
B. 乙炔>乙烯>苯
C. 苯>乙烯>乙炔
D. 乙烯>苯>乙炔
题目解答
答案
解析
本题考查氢核磁共振中质子化学位移大小顺序的判断,解题思路是根据不同分子中质子所处的化学环境,分析其电子云密度,进而确定化学位移大小。化学位移与质子周围的电子云密度有关,电子云密度越低,质子受到的屏蔽作用越小,化学位移值越大。
1. 分析苯中质子的化学位移
苯分子具有大π键,π电子云分布在苯环平面的上下方。苯环上的质子处于π电子云的外侧,受到π电子云的去屏蔽作用较强。根据化学位移的计算公式$\delta=\frac{\nu_{sample}-\nu_{TMS}}{\nu_{instrument}}\times10^{6}$(其中$\nu_{sample}$是样品中质子的共振频率,$\nu_{TMS}$是四甲基硅烷的共振频率,$\nu_{instrument}$是仪器的工作频率),由于去屏蔽作用,苯中质子的共振频率$\nu_{sample}$较大,所以化学位移$\delta$较大,苯中质子的化学位移约为$7.3$ ppm。
2. 分析乙烯中质子的化学位移
乙烯分子中存在碳 - 碳双键,双键上的π电子云分布在双键平面的上下方。乙烯中质子处于双键的α - 位,受到π电子云的去屏蔽作用,但这种去屏蔽作用比苯中质子受到的去屏蔽作用弱。因为苯的大π键电子云更集中且范围更广,对质子的去屏蔽效果更明显。所以乙烯中质子的化学位移比苯中质子的化学位移小,乙烯中质子的化学位移约为$5.25$ ppm。
3. 分析乙炔中质子的化学位移
乙炔分子中存在碳 - 碳三键,三键上的π电子云呈圆柱形分布在三键轴线上。乙炔中质子处于三键的α - 位,由于三键的π电子云分布特点,使得质子周围的电子云密度相对较高,受到的屏蔽作用较强。根据化学位移的计算公式,屏蔽作用强则共振频率$\nu_{sample}$较小,化学位移$\delta$较小,乙炔中质子的化学位移约为$2.5$ ppm。
4. 比较三者化学位移大小
综合以上分析,苯中质子的化学位移最大,乙烯次之,乙炔最小,即苯>乙烯>乙炔。