1H NMR：常见峰型对应耦合常数的计算及影响因素

看到过一些学术公众号的转载，但是不清晰也不全，故而在此重新整理一下，希望对大家有所帮助

一般情况下，1H NMR中要标注耦合常数的峰涉及d峰，t峰，q峰，dd峰，dt峰，td峰，ddd峰七种。对于比较复杂的峰型，除非专门做这块研究的，一般都是以m峰代替，只记录范围，无需计算耦合常数，如

一、峰型和耦合常数计算

1. d 峰：即双峰，在核磁谱图上体现为两等高峰。

耦合常数是将两峰的化学位移（为了精准，保留有效小数越多越好，这里仅以3位有效数字为例）相减，然后乘以核磁频率。

如下是400M核磁下的一个d峰；

则耦合常数为：（6.830-6.810）*400 = 8.0 Hz

该峰被记做：6.82 (d, J = 8.0 Hz, 2H)

2. t 峰：即三重峰，在核磁谱图上体现的强度比 1:2:1。

耦合常数是将任意相邻两峰的化学位移（为了精准，保留有效小数越多越好，这里仅以3位有效数字为例。或有时候数值不一样，可以取平均）相减，然后乘以核磁频率。

如下是400M核磁下的一个t峰；

则耦合常数为：（1.238-1.220）*400 =（1.220-1.202）*400 = 7.2 Hz

该峰被记做：1.22 (t,J= 7.2 Hz, 3H)

3. q峰：四重峰，在核磁谱图上体现的强度比 1:3:3:1。

耦合常数是将任意相邻两峰的化学位移（为了精准，保留有效小数越多越好，这里仅以3位有效数字为例。或有时候数值不一样，可以取平均）相减，然后乘以核磁频率。

如下是400M核磁下的一个q峰；

则耦合常数为：（3.762-3.744）*400 =（3.744-3.726）*400 ≈（3.726-3.709）*400 = 7.2 Hz

该峰被记做：3.74 (q,J= 7.2 Hz, 2H)

4. dd峰：即双二重峰，由两组d峰叠加，有两组J值。和q峰有本质区别：dd峰是两组不同的磁不等价氢的耦合叠加，q峰仅来源于一组磁等价氢的耦合。

两组d峰在核磁谱图上体现的强度相等。

耦合常数有两种，大耦合为化学位移峰1-峰3或峰2-峰4，小耦合是化学位移峰1-峰2或峰3-峰4（为了精准，保留有效小数越多越好，这里仅以3位有效数字为例。或有时候数值不一样，可以取平均），最终乘以核磁频率。

如下是400M核磁下的一个dd峰；

大耦合常数为：（6.606-6.585）*400 ≈（6.602-6.580）*400 ≈ 8.6 Hz

小耦合常数为：（6.606-6.602）*400 ≈（6.585-6.580）*400 ≈ 1.8 Hz

该峰被记做：6.59 (dd,J= 8.6, 1.8 Hz, 1H)

5. dt峰：顾名思义，先是很明显的d峰，然后每个d里都有三组峰。直观体现为两组三重峰，有两组J值。

两组t峰在核磁谱图上体现的强度相等。

耦合常数有两种，大耦合为两个d峰之间，一般用尖尖，峰2-峰5；小耦合为t峰自身，方法等同于t峰计算方法（为了精准，保留有效小数越多越好，这里仅以3位有效数字为例。或有时候数值不一样，可以取平均），然后乘以核磁频率。

如下是400M核磁下的一个dt峰；

大耦合常数为：（8.471-8.451）*400 = 8.0 Hz

小耦合常数为：（8.474-8.471）*400 = 1.2 Hz

该峰被记做：8.46(dt,J= 8.0, 1.2 Hz, 1H)

注：dt峰中，t峰一般分裂的不太明显，可能不是太好标，可以通过我们分享的一个小技巧操作：

6. td峰：顾名思义，先是很明显的t峰，然后每个t里都有两组峰。直观体现为三组二重峰，有两组J值。

三组d峰在核磁谱图上体现的强度为1:2:1。

耦合常数有两种，大耦合体现t峰的性质，化学位移差值可以是1-3，2-4，和3-5；小耦合为d峰自身，化学位移差值可以是1-2，3-4，和5-6；（为了精准，保留有效小数越多越好，这里仅以3位有效数字为例。或有时候数值不一样，可以取平均），然后乘以核磁频率。

如下是400M核磁下的一个td峰；

大耦合常数为：（6.378-6.360）*400 = 7.2 Hz

小耦合常数为：（6.378-6.376）*400 = 0.8 Hz

该峰被记做：6.36 (td,J= 7.2, 0.8 Hz, 1H)

7.ddd峰：顾名思义，在d峰的基础上分裂一次为dd，分裂两次为ddd，本质是“3 组磁不等价氢的独立耦合”，谱线数量为2的3次方，8个。

ddd峰在核磁谱图上体现为8个强度均匀的峰。

耦合常数有3种：

但很多时候因 J 值差异较小、仪器分辨率等原因，会经常出现峰重叠的现象，即：8 个峰被压缩为 6~7个强度不一峰，所以一般研究普遍会将其认定为m峰；

8. 其他

更细致的研究如下表：

二、耦合常数的影响因素：

1. 间隔键的数目；可分为

①同碳耦合：耦合发生在同一个碳原子上的两个质子间，表现时耦合常数也非常小；

②邻碳耦合：发生于邻位碳原子上氢原子之间，途经三根键 (H–C–C–H)；

③远程耦合：通常 J<3 Hz，常见于共轭体系或烯丙基体系中。

2. 角度和构象，常见于：

①二面角：如环己烷中直立键氢（Jaa≈8-12 Hz）和平伏键氢（Jae≈2-3 Hz）的耦合差异显著。

②烯烃构型：反式耦合常数（J≈15 Hz）大于顺式（J≈10 Hz），可用于区分双键构型。

3. 电负性

一般而言，取代基电负性增大，J值会减小，如 CH₃CH₂OH 中 CH₂的 J 值（J≈5 Hz）小于 CH₃CH₂Cl（J≈7 Hz）。

4. 其他强调说明

①磁等价氢不产生裂分，如 CH₃的三个氢。

②J 值以 Hz 表示时与磁场强度无关，虽然化学位移（ppm）会随频率变化。

③极性溶剂可能改变分子构象，影响 J 值（如 DMSO 中氢键导致 J 值变化）。

三、从耦合常数反推结构：

当明白了耦合常数变化的底层逻辑，我们也可以从核磁谱图中反推化合物的结构，如通过 J 值区分烯烃顺反异构，环烷烃构象，还有芳环取代模式：邻位耦合 J≈8 Hz，间位 J≈2-3 Hz，对位 J≈0-1 Hz。