γ-旁氏效应及其在立体异构体确定中的应用

来源：化学教育杂志2022年第18期北京时间：

作者：陈宁, 许家喜

单位：北京化工大学化学学院 北京 100029

摘要：核磁共振碳谱中,碳化学位移受立体结构影响很大。同族原子中,和含相对较小的电负性原子(如Br/I)分子相比,大电负性原子(如F/Cl)会使其相连的α-碳化学位移增大,而β-及γ-碳化学位移更小。多数教材对其解释过于抽象,让学生理解困难。本文通过立体电子效应和位阻效应详细解释了取代基对于β-和γ-碳化学位移的影响。这些影响中,γ-旁氏效应应用最为广泛,常用于确定立体异构体的构型。大电负性原子有助于提高分子中邻位交叉式构象的比例。进而通过空间排斥,使该原子处于γ-位C—H 键的电子云移向碳端,导致σ键中的氢原子去屏蔽而碳原子屏蔽,进而该γ-位C—H键中相应氢化学位移增大,而碳化学位移减小。这种空间排斥更多见于固定环体系,从而可广泛用于立体异构体的结构分析中。此外,还分享了部分文献和本课题组的数据,帮助读者更好地将其运用于教学和科研中。

关键词：波谱教学,核磁共振碳谱,γ-旁氏效应,结构鉴定,立体电子效应,

基金资助：* 北京化工大学有机化学本科育人团队项目;有机化学和中级有机化学一流课程建设项目;北京化工大学德智体美劳教学改革研究项目(2021BHDJGYB27)