Magnetyczny rezonans jądrowy

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Magnetyczny rezonans jądrowy"

Stanisława Nowicka
8 lat temu
Przeglądów:

1 Magnetyczny rezonans jądrowy Widmo NMR wykres absorpcji promieniowania magnetycznego od jego częstości Częstość pola wyraża się w częściach na milion (ppm) częstości pola magnetycznego pochłanianego przez wzorzec (np. TMS tetrametylosilan) Informacje o budowie związku pochodzą z: - ilości sygnałów świadczących o liczbie protonów różnego rodzaju w cząsteczce - przesunięcia chemicznego (położenia sygnałów) mówiącą o gęstości elektronowej wokół jądra - intensywności sygnałów proporcjonalnych do ilości jąder danego rodzaju w cząsteczce/próbce - rozszczepienia sygnałów świadczącego o ilości jąder w najbliższym sąsiedztwie Jądra równocenne znajdują się w identycznym otoczeniu, jądra enancjotopowe (są wzajemnymi odbiciami lustrzanymi, nierozróżnialne w NMR) i diastereotopowe (np. w układach o hybrydyzacji sp, rozróżnialne w NMR). Każda grupa jąder różnocennych daje oddzielny sygnał w NMR W analizie związków organicznych wykorzystuje się widma H i C (odsprzęgnięte od protonów)

TMS tetrametylosilan) Informacje o budowie związku pochodzą z: - ilości sygnałów świadczących o liczbie protonów różnego rodzaju w cząsteczce - przesunięcia chemicznego (położenia sygnałów) mówiącą o

2 Przesunięcie chemiczne w NMR Grupa δ H [ppm] δ C [ppm] CH 0,9 0-0 CH, CH,5 HC=C 4,6-5, HC C Przesunięcie chemiczne wynika z przesłaniania (jądro absorbuje promieniowanie magnetyczne o wyższych częstotliwościach, przesunięcie w prawo na widmie) lub odsłaniania (absorpcja promieniowania o niższych częstościach, przesunięcie w lewo) jądra przez gęstość elektronową HC-C=C,7 HC-C C ArH HC-Ar HC-Hal,8 6-8,5,-, Dla prostych związków można przewidywać wartości przesunięć dodając inkrementy podstawników do wartości podstawowej: HC-O-R HC-O-C(O)-R HC-C=O HC=O HO-R,-4,7-4, -, , H-NMR:,5 dla X-CH -Y,5 dla X-CH(Y)-Z 7,6 dla H-Ar HO-Ar HO-C=O 4-0,5- -5 HN-R HC-NR,-, HC-NO 4,-4,6 C-NMR: -, dla alifatycznych atomów węgla, dla aromatycznych atomów węgla

HC-C=C,7 HC-C C ArH HC-Ar HC-Hal,8 6-8,5,-,9-4 80-40 5-55 Dla prostych związków można przewidywać wartości przesunięć dodając inkrementy podstawników do wartości podstawowej: HC-O-R HC-O-C(O)-R

3 Krotność sygnału w NMR Spinowo-spinowe rozszczepienie sygnału (sprzężenie) ma miejsce w obecności innych jąder aktywnych magnetycznie odległych max. o wiązania (wyjątki: układy sprzężonych wiązań podwójnych i aromatyczne więcej wiązań; układy alifatyczno-aromatyczne brak sprzężenie pomiędzy częścią alifatyczną i aromatyczną) Krotność rozszczepienia sygnału: ni+ dla n równocennych jąder sąsiadujących o spinie I, tzn. dla H i C singlet przy braku jąder sąsiadujących, dublet dla, tryplet dla, kwartet dla, etc. Obecność różnocennych jąder sąsiednich powoduje wzajemne rozszczepienie sygnału przez poszczególne jądra sąsiednie Stałe sprzężenia (odległości między komponentami multipletu wynikającego ze sprzężenia z równocennymi jądrami wyrażone w Hz) są tym wyższe, im jądra silniej oddziałują. Zależą od kątów torsyjnych wiązań (tzw. zależności Karplusa) Intensywność komponentów rozszczepionego sygnału jest opisywana kolejnymi rzędami trójkątu Pascala, tzn. dublet :, tryplet ::, kwartet :::, etc. Kształt multipletu jest symetryczny, gdy różnica w przesunięciach sprzęgających się jąder jest dużo wyższa od stałej sprzężenia (układ AX). Jeśli jest inaczej (układ AM i AB), obserwuje się tzw. efekt dachowy

rozszczepienia sygnału: ni+ dla n równocennych jąder sąsiadujących o spinie I, tzn. dla H i C singlet przy braku jąder sąsiadujących, dublet dla, tryplet dla, kwartet dla, etc.

4 NMR węglowodorów () Źródło: C 5 H C 5 H C 5 H

5 NMR węglowodorów () C 4 H 8 C 4 H 6 C 4 H 6

6 NMR węglowodorów () C 6 H 6 C 7 H 8 C 8 H 0 5 5

7 NMR węglowodorów (4) C 8 H 0 C 8 H 0 6 C 8 H 0

8 NMR chlorowcopochodnych () C H 7 Cl C H 7 Br C H 7 I 6 6 6

9 NMR chlorowcopochodnych () C 6 H 5 Cl C 6 H 5 Br C 6 H 5 I

10 NMR alkoholi Opracował: Wojciech Augustyniak Przesunięcie protonu hydroksylowego zależy od temperatury i stężenia wskutek szybkiej wymiany z innymi cząsteczkami zawierającymi labilne protony. W rozpuszczalnikach zawierających labilne protony (de facto deuterony) sygnał nie pojawia się. Podobna sytuacja ma miejsce dla protonów aminowych i karboksylowych. C H 6 O C 4 H 0 O C 7 H 8 O 9 5

11 NMR fenoli C 7 H 8 O C 7 H 8 O C 7 H 8 O

12 NMR eterów i nitrozwiązków C 7 H 8 O C 7 H 7 NO C H 7 NO

13 NMR amin () Zwykle sygnał protonów aminowych jest silnie poszerzony ze względu na moment kwadrupolowy atomu azotu, przy szybkiej wymianie z innymi protonami labilnymi sygnał może ulec zwężeniu C H 9 N C 6 H 5 N C 9 H N

atomu azotu, przy szybkiej wymianie z innymi protonami

14 NMR amin () C 6 H 7 N C 9 H N C H 9 N 6 4 4

15 NMR aldehydów i ketonów C H 6 O C 5 H 0 O C 7 H 6 O

16 NMR kwasów karboksylowych, estrów i nitryli C H 6 O C 4 H 8 O C H 5 N

17 C 4 H 9 NO NMR amidów Wygląd widma protonowego silnie zależy od ograniczenia rotacji wokół wiązania amidowego wskutek tautomerii C 4 H 9 NO C 5 H NO 9

Podobne dokumenty

SPEKTROSKOPIA NMR PODEJŚCIE PRAKTYCZNE DR INŻ. TOMASZ LASKOWSKI CZĘŚĆ: II

SPEKTROSKOPIA NMR PODEJŚCIE PRAKTYCZNE DR INŻ. TOMASZ LASKOWSKI CZĘŚĆ: II SPEKTROSKOPIA NMR PODEJŚIE PRAKTYZNE ZĘŚĆ: II DR INŻ. TOMASZ LASKOWSKI O TO JEST WIDMO? WIDMO NMR wykres ilości kwantów energii promieniowania elektromagnetycznego pochłanianego przez próbkę w funkcji