12: Ядерно-магнітно-резонансна спектроскопія

$\newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} }$

$\newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}}$

$\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$

$\newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$

$\newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$

$\newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$

$\newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$

$\newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$

$\newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$

$\newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$

$\newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$

$\newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$

$\newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$

$\newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$

$\newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

Цілі навчання

Прочитавши цю главу і виконавши ВСІ вправи, учень може мати можливість

пояснити, як працюють спектрометри ЯМР ¹ Н - див. Розділ 12.1
інтерпретувати хімічні зрушення спектрів ЯМР ¹ Н, оскільки вони стосуються екранування та деекранування - див. Розділи 12.2 та 12.14
пояснити дельта-шкалу спектрів ЯМР ¹ Н - див. Розділ 12.3
розпізнати еквівалентні протони всередині органічної сполуки - див. Розділ 12.4
співвідносити структурні особливості функціональної групи з хімічними зрушеннями - див. Розділ 12.5
визначити співвідношення протонів за даними інтеграції пікових спектрів ЯМР ¹ Н - див. Розділ 12.6
пояснити і інтерпретувати спін-спінові розщеплення в спектрах ЯМР ¹ Н - див. Розділ 12.7
пояснити і інтерпретувати спін-спінові розщеплення в спектрах ЯМР ¹ Н - див. Розділ 12.8
описує приклади деяких застосувань спектроскопії ЯМР ¹ Н - див. розділ 12.9
пояснити, як працюють спектрометри ЯМР ¹³ С - див. Розділ 12.10
інтерпретувати хімічні зрушення спектрів ЯМР ¹³ С для визначення структурних особливостей органічних сполук - див. Розділи 12.11 і 12.14
пояснити, як DEPT (безспотворне посилення шляхом передачі поляризації) використовується для визначення кількості воднів, пов'язаних з кожним вуглецем - див. Розділ 12.12
описує деякі види застосування спектроскопії ЯМР ¹³ С - див. Розділ 12.13

12.1: Теорія ядерного магнітного резонансу (ЯМР)
Ядерно-магнітний резонанс (ЯМР) Спектроскопія використовує електромагнітне випромінювання радіохвиль для зондування локальних електронних взаємодій ядра.
12.2: ЯМР Спектра - вступ та огляд
Спектр ЯМР для метилацетату використовується як приклад для введення спектрів ЯМР.
12.3: Хімічні зрушення та екранування
Хімічний зсув - це резонансна частота ядра щодо стандарту в магнітному полі (часто ТМС). Положення та кількість хімічних зрушень забезпечують структурну інформацію про молекулу. Обговорюються деякі фактори, що впливають на хімічні зрушення.
12.4: ¹ H ЯМР-спектроскопія та еквівалентність протонів
У прикладному зовнішньому магнітному полі протони в різних місцях молекули мають різні резонансні частоти, оскільки знаходяться в неідентичних електронних середовищах. Еквівалентні протони відчувають те ж саме електронне середовище.
12.5: Функціональні групи та хімічні зрушення в спектроскопії ЯМР
Приблизне уявлення про хімічні зрушення найбільш поширених типів протонів корисно при інтерпретації спектрів 1H ЯМР.
12.6: Інтеграція поглинань ЯМР - підрахунок протонів
Співвідношення областей протонного сигналу корелює з протонним співвідношенням сполуки, що забезпечує корисну структурну інформацію.
12.7: Спін Спін Розщеплення в H ЯМР спектрах
Піки можуть бути розділені на мультиплети, коли на магнітне поле, яке відчувають протони однієї групи, впливає спінові розташування протонів у сусідній групі. Розщеплення відбувається переважно між нееквівалентними воднями, які розділені трьома зв'язками.
12.8: Більш складні Spin-Spin Розщеплення шаблонів
Введено деякі фактори, що створюють більш складні 1H ЯМР спектри.
12.9: Використання спектроскопії ЯМР
Ефективність двох синтетичних органічних реакцій порівнюється та обговорюється за допомогою даних спектрів 1H ЯМР.
12.10: ¹ ³C ЯМР-спектроскопія
Ізотоп вуглецю 12С - на який припадає близько 99% вуглецю в органічних молекулах - не має ядерного магнітного моменту і, таким чином, є ЯМР-неактивним. На щастя для хіміків-органіків, однак, ізотоп 13C, на який припадає більшість решти 1% атомів вуглецю в природі, має магнітний момент, як і протони. Більшість з того, що ми дізналися про 1H-ЯМР-спектроскопії, також відноситься до 13C-ЯМР, хоча є кілька важливих відмінностей.
12.11: Хімічні зрушення та інтерпретація ¹ ³C ЯМР-спектрів
Хімічні зрушення C-13 аналогічні протонним хімічним зрушенням і знаходяться під впливом електромагнітного середовища атомів вуглецю.
12.12: ¹ ³C ЯМР-спектроскопія та ДЕПТ
ДЕПТ (Distortionless Enhancement by Polarization Transfer) дозволяє визначити, скільки водню пов'язане з кожним вуглецем.
12.13: Використання спектроскопії ЯМР ¹ ³C
Обговорюється кілька лабораторних застосувань C-13 ЯМР.
12.14: Додаткові приклади ЯМР
Розглянуто додаткові приклади з'ясування структури за допомогою ЯМР. Деякі приклади поєднують протонні та C-13 ЯМР спектральні дані. Деякі приклади також включають масові спектральні дані.
12.15: Зразок ЯМР спектрів
Досліджено кілька анімованих протонних спектрів ЯМР.