化学不等价是指分子中两个相同原子或基团因化学环境不同而表现出不同的化学位移。以下是常见的化学不等价情况:
对映异构体
在手性溶剂中,两个对映异构体的同一原子(如CH₃)因空间构型不同,其化学环境存在差异,导致化学位移不同。
例如:手性溶剂中,对映异构体的两个CH₃基团化学不等价;非手性溶剂中则化学等价。
手性碳原子相连的氢原子
与手性碳原子直接相连的-CH₂-上的两个氢原子,因空间构型不同(如R/S构型),其化学环境不同,属于化学不等价。
例如:2-氯丁烷中3号碳上的两个氢(Ha和Hb)是化学不等价。
烯烃双键氢
若双键上的一个碳原子连接两个相同基团,另一个双键碳连接两个氢,则这两个氢因化学环境不同而化学不等价。
例如:2-甲基丙烯中,与甲基相连的双键氢化学等价;与氯相连的双键氢化学不等价。
环状结构中的氢原子
环状结构中,当构象可旋转时,亚甲基上的氢原子可能随构象变化而改变化学环境,导致化学位移差异。
例如:环己烷中,当构象固定时,亚甲基氢化学不等价;构象可旋转时化学等价。
手性溶剂与非手性溶剂
同一基团在手性溶剂中可能因空间位阻或溶剂分子作用不同而化学不等价,在非手性溶剂中则可能化学等价。
例如:手性溶剂中,对映异构体的CH₃基团化学不等价;非手性溶剂中化学等价。
缺陷化学不等价
由于分子缺陷(如取代基位置不同)导致的化学环境差异,例如正丁醇中二位和三位的氢因与不同取代基的相互作用而化学不等价。
核间相互作用差异
即使化学位移相同,若两个氢原子对其他核的偶合常数不同,则仍属化学不等价。
判断化学不等价需结合分子结构、溶剂类型及构象变化综合分析。在核磁共振谱中,化学不等价通常表现为峰形分裂(如多重峰),而磁不等价则通过化学位移和偶合常数综合判断。