12.5: Функціональні групи та хімічні зрушення в спектроскопії ЯМР

Last updated
Save as PDF

Page ID: 23898

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Цілі

Після завершення цього розділу ви повинні мати можливість

вказати приблизний хімічний зсув (δ) для наступних типів протонів:
1. ароматичні.
2. вінілові.
3. ті, пов'язані з атомами вуглецю, які, в свою чергу, пов'язані з високоелектронегативним елементом.
4. ті, пов'язані з вуглецями, які знаходяться поруч з ненасиченими центрами.
5. ті, пов'язані з вуглецями, які є частиною насиченої системи.
прогнозують приблизні хімічні зрушення кожного з протонів в органічній сполуці, враховуючи його структуру і таблицю хімічних зсувів кореляцій.

Навчальні примітки

Не слід намагатися запам'ятати хімічні зрушення, перераховані в таблиці цього розділу, хоча цілком ймовірно, що вам доведеться посилатися на нього досить часто протягом усього решти цього курсу. Для виконання Цілі 1, вище, ви повинні бути ознайомлені з інформацією, представленою на малюнку діапазонів хімічного зсуву для органічних сполук. Якщо у вас є приблизне уявлення про хімічні зрушення деяких найпоширеніших типів протонів, ви знайдете інтерпретацію спектрів ЯМР ¹ Н менш важкою, ніж це могло б бути інакше. Зверніть увагу, що ми не будемо намагатися зрозуміти, чому ароматичні протони знешкоджуються або чому алкінілові протони не знешкоджуються стільки, скільки вінілові протони. Ці явища можна пояснити, але основна увага приділяється інтерпретації спектрів ЯМР ¹ Н, а не на основній теорії.

¹ H ЯМР Хімічні зрушення

Хімічний зсув пов'язаний з лармор частотою ядерного спина до його хімічного середовища. Тетраметилсилан [TMS; (CH ₃) ₄ Si] зазвичай використовується для стандарту для визначення хімічного зсуву сполук: δ _TMS = 0ppm. Іншими словами, частоти для хімічних речовин вимірюються для ¹ Н або ¹³ С ядра зразка з резонансу ¹ Н або ¹³ С ТМС. Важливо розуміти тенденцію хімічного зсуву з точки зору інтерпретації ЯМР. На хімічний зсув протонів ЯМР впливає близькість до електронегативних атомів (O, N, галоген.) та ненасичених груп (C = C, C = O, ароматичні). Електронегативні групи переміщаються в поле вниз (зліва; збільшення проміле). Ненасичені групи зміщуються в нижнє поле (зліва) при впливі на ядро знаходиться в площині ненасиченості, але зворотний зсув відбувається в областях вище і нижче цієї площини. ¹ Н хімічний зсув відіграє певну роль у виявленні багатьох функціональних груп. На малюнку 1. вказується важливий приклад для з'ясування функціональних груп.

альт — Малюнок 1. Діапазони хімічного зсуву 1H для органічних сполук

Значення хімічного зсуву знаходяться в частках на мільйон (ppm) щодо тетраметилсилану.

водневий тип	Хімічний зсув (проміле)
ЖК Н ₃	0,9 - 1,0
ЖК Н ₂ Р	1,2 - 1,7
Р ₃ С Ч	1.5 — 2.0
	2,0 — 2.3
	1.5 — 1.8
РН Н ₂	1 - 3
АрК Н ₃	2.2 — 2.4
	2.3 — 3.0
РПЦ Н ₃	3.7 — 3.9
	3.7 — 3.9
РО Н	1 - 5
	3.7 — 6.5
	5 - 9
Ар Н	6.0 — 8.7
	9.5 — 10.0
	10 - 13