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~1H-NMR波谱潜手性基团质子氢的化学不等价探讨
一、引言
核磁共振(Nuclearmagneticresonance,NMR)是一种重要的结构分析方法，可以解析分子中的原子结构和化学环境。其中，氢核磁共振(Nuclearmagneticresonanceofhydrogen,NMR)是最常用的一种，其谱图可以提供相对丰度、化学位移和耦合常数等信息。本文将着重探讨NMR中的化学不等价性，以及其在潜手性基团中的表现。
二、概述
潜手性基团是指分子中对称性不相同的官能团，存在手性异构体。手性异构体是指在非超对称平面下，分子结构不能与其镜像重合的分子。而手性异构体的核磁共振谱产生化学不等价性现象，则是由于这些分子中存在化学位移与耦合常数的不一致。其中，位移是指磁场下氢原子吸收能量的频率，而耦合常数是指与化学不等价氢原子相邻的氢原子对其造成的影响。因此，化学不等价性的观察包括两个方面：位移和耦合。
三、位移的化学不等价性
位移通常是以参比化合物或控制试验，来确定一个化学物质中氢原子在氢核磁共振下的位置。在潜手性基团中，位移的不等价性主要来源于手性异构体的构象不同，进而固有的化学不同。图1是L-和D-乳糖标准品的1H-NMR谱，可以看出：
1.对于羟基，L-乳糖标准品的对称性较低，其位于4.3ppm的峰明显分裂成两个，而D-乳糖标准品则呈单峰结构。
2.所有四个四面体构型的氢原子，化学位移不能被平均，因此分别在不同的位置出现，产生化学不等价性。例如，L-乳糖标准品中，C2和C2'上的两个CH2羟基以不同的化学位移峰出现，而D-乳糖标准品中，则呈现单峰结构。
图1L-(左)和D-(右)乳糖标准品的1H-NMR谱
四、耦合的化学不等价性
在潜手性基团中，化学不等价性也会影响氢原子之间的耦合情况。耦合是指两个氢原子之间通过核磁相互作用而被加强或减弱的信号。而对于手性异构体，耦合常数的不同则与其构象状态有关。例如，对于L-和D-葡萄糖，其羟基的耦合常数可以若干倍于它们自身的耦合常数，如图2所示。
图2L-(上)和D-(下)葡萄糖的1H-NMR谱
五、结论
潜手性基团中化学不等价性的体现主要包括位移和耦合。它们的存在是由于晶体对称性不同，因此金属络合物和手性分子中特别常见。通过1H-NMR谱图可以观察到这些化学不等价性现象，从而推断出潜在的结构信息。对于这些现象，未来的研究将会更深入的探讨其规律和机理。