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各向異性效應是影響化學位移很重要的因素
閱讀：127 發布時間：2024-11-15實驗測得乙炔(CH≡CH)質子的δ=2.88，乙烯(H2C=CH2)質子的δ：5.84,乙烷(CH3CH3)質子的δ=0.96。碳鍵的電負性：sp>sp2>sp3礦。若從誘導效應來看，則它們的δ值應按：δ乙烷<δ乙烯<δ乙炔的順序遞增，但與上述實驗事實不符。此外，醛基質子和芳香環質子的共振峰在很低的磁場出現，用誘導效應亦無法解釋。
炔質子、芳質子及醛質子等的異常化學位移，是由這些基團的各向異性效應所引起的。所謂各向異性效應就是由化學鍵電子云環流產生的各向異性小磁場，可通過空間影響質子的化學位移。
在外磁場的影響下，某些分子的化學鍵電子環流是各向異性的(不對稱的)，從而由此產生的對抗外磁場的感應磁場亦是各向異性的。這種各向異性效應可以引起鄰近質子區域的外加磁場的增強或減弱。增強外磁場的各向異性效應，將引起質子在較低磁場產生共振峰(順磁性的去屏蔽效應)。減弱外磁場的各向異性效應，將引起質子在較高的磁場產生共振峰(反磁性的屏蔽效應)。含有π鍵的分子(如芳香族化合物、烯烴和含羰基的化合物)，各向異性效應是很重要的影響化學位移因素。
(1)炔鍵的各向異性效應
分子內炔鍵平行于外加磁場時(炔鍵垂直于外磁場時，π鍵電子環流受到很大限制)，π鍵電子在軸對稱的軌道內環流，電子環流產生的感應磁場在鍵軸方向附近產生反磁性磁場。雖然sp碳鍵的誘導效應減少了炔質子附近的電子云密度，但由于各向異性效應，炔質子仍受到很高的屏蔽效應。因而，炔質子的δ值較小，δ2～3。而炔鍵π。電子環流在鍵軸周圍卻產生順磁性磁場，故這些區域的質子將受到去屏蔽效應。
(2)雙鍵的各向異性效應
雙鍵對其鄰近的質子也會產生各向異性效應。例如醛基質子的信號在很低的磁場(δ9～10)出現，就是由于羰基的各向異性效應引起的。在外磁場中，羰基形成的平面與外磁場垂直時(羰基形成的平面與外磁場平行時，π鍵電子的環流受到限制)，π鍵電子的環流在醛質子附近產生順磁性磁場，醛基質子受到去屏蔽效應，所以信號出現在低磁場區。
在雙鍵所在的平面上下方的質子，會受到反磁性屏蔽效應的影響。因此，這些區域質子信號的化學位移將減小。
烯質子與上述的醛基質子一樣，也受到順磁性磁場的影響，在較低的磁場發生共振。
(3)苯環的各向異性效應
在外磁場中，苯環的π鍵電子環流與苯環平行，電子環流引起的磁場與苯環垂直。苯環的外周區域為順磁性去屏蔽區，而苯環的上方或下方區域為反磁性屏蔽區。
芳環π電子是離域電子，由芳環口電子環流所產生的各向異性效應要比烯雙鍵及共軛雙鍵的各向異性效應強烈。因而，芳環去屏蔽區質子的δ值(苯環δ=7.26)大于烯質子的δ值。
(4)單鍵的各向異性效應
C～C單鍵的價電子(a電子)也能產生各向異性效應，但是，與π電子環流所產生的各向異性效應相比要弱得多。
C～C單鍵的鍵軸就是去屏蔽圓錐體的軸。因此，當碳上的氫逐個被烷基取代時，剩下的氫受到越來越強的去屏蔽效應，共振信號向低場位移。
綜上所述，各向異性效應存在于各種類型的化合物中。