刘旭东　范慧俐　肖军平

(北京科技大学化学与生物工程学院，北京100083)



核磁共振碳谱中的重原子效应

刘旭东*范慧俐肖军平

(北京科技大学化学与生物工程学院，北京100083)

摘要：介绍了核磁共振碳谱中的重原子效应，分析了溴和碘的重原子效应对不同杂化状态和环境下碳的化学位移的影响，并总结了其影响规律。

关键词：核磁共振碳谱；重原子效应；溴；碘

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重原子效应最早由McClure[1]在1949年提出，包括内重原子效应[2]和外重原子效应[3]。使用含有重原子的溶剂(如碘乙烷、溴乙烷、1,2-二溴乙烷等)或在磷光物质中引入重原子(Cl、Br、I、Ir等)取代基，都可以提高磷光物质的磷光强度，这种效应称作“重原子效应”。前者称为外部重原子效应，后者称为内部重原子效应。重原子效应的机理是，重原子的高核电荷使得磷光分子的电子能级交错，容易引起或增强磷光分子的自旋轨道耦合作用，从而使S1→Tl的体系间窜跃(ISC)概率增大，有利于增大磷光效率。重原子效应还体现在光动力学治疗[4]、稳态紫外光谱、荧光光谱、时间分辨荧光光谱[5]、红外光谱[6]等学科和领域中。本文讨论的是核磁共振碳谱中的重原子效应。

核磁共振碳谱中碳的化学位移受多种因素影响，其中包括重原子效应。宁永成[7]在其著作中提到：重原子效应有时也称重卤素(heavy halogen)效应。在核磁共振碳谱中，碳原子上面的氢被电负性基团取代之后，化学位移(δ)将增大，但若被碘取代后，δ反而减小，溴也可表现这种性质。当卤素原子与碳原子连接后，它们众多的电子对于碳原子有抗磁屏蔽作用，从而使碳原子共振移向高场。……