114年:藥學二(第1次)

在環烷化合物的1H NMR圖譜中,下列關於偶合常數之敘述,何者錯誤?

A兩個氫之雙面夾角為180度時,其偶合常數為極小值
B可由Karplus公式預測
C與磁場強度無關
D與取代基的種類有關

詳細解析

本題觀念:

本題主要測驗核磁共振光譜 (NMR) 中,質子偶合常數 (Coupling Constant, JJ) 的特性,特別是針對鄰位偶合 (Vicinal Coupling, 3J^3J)雙面角 (Dihedral angle) 之間的關係。這在分析環烷類化合物 (Cycloalkanes) 的立體化學時至關重要,其核心理論為 Karplus Equation

選項分析

  • A. 兩個氫之雙面夾角為180度時,其偶合常數為極小值 (錯誤)
    • 解析:根據 Karplus 曲線,鄰位質子的偶合常數 (3J^3J) 大小取決於兩個 C-H 鍵之間的雙面角 (ϕ\phi)。
      • 當角度為 00^{\circ} (順式共平面, syn-periplanar)180180^{\circ} (反式共平面, anti-periplanar) 時,軌域重疊效果最佳,JJ 值最大。一般來說,J180J_{180^{\circ}} (約 9-14 Hz) 通常比 J0J_{0^{\circ}} (約 6-10 Hz) 更大。
      • 當角度接近 9090^{\circ} 時,軌域正交,偶合作用最弱,**JJ 值為極小值 (接近 0

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