СПЕКТРОСКОПИЯ ЯДЕРНОГО МАГНИТНОГО РЕЗОНАНСА ОСНОВЫ СПЕКТРОСКОПИИ ЯМР

СПЕКТРОСКОПИЯ ЯДЕРНОГО МАГНИТНОГО РЕЗОНАНСА

ОСНОВЫ СПЕКТРОСКОПИИ ЯМР • Отсутствие или наличие спина ядра и его значение определяется числом протонов и нейтронов, т. е. связаны с такими характеристиками ядра как заряд и массовое число. • · При четных значениях заряда и массового числа ядерный спин I=0. Например, у распространенных изотопов 12 С, 16 О, 32 S и др. Ядра с I=0 не обладают магнитным моментом, и их нельзя наблюдать методом спектроскопии ЯМР. • · У всех элементов с нечетным массовым числом при любом порядковом номере, ядра имеют полуцелочисленный спин I=1/2, 3/2, 5/2. Например, у изотопов 1 Н, 11 В, 13 С, 17 О, 19 F, 31 P и др.

поле МАГНИТ А) беспорядочная ориентация спинов ядер без наложения магнитного поля Б) переориентация спинов ядер во внешнем магнитном поле

Магнитный резонанс радиоизлучение МАГНИТ В) изменение спинового состояния ядер под действием радиочастотного излучения – магнитный резонанс

УСЛОВИЕ МАГНИТНОГО РЕЗОНАНСА h – постоянная Планка Н 0 – напряженность магнитного поля γ – гиромагнитный коэффициент, постоянен для определенного типа ядер

Спектр ЯМР, его характеристики Протонный спектр 2 – хлор – 2 – метилбутана

Спектр ЯМР, его характеристики Химический сдвиг Н' = –σН 0 Нi = Н 0 + Н' = (1–σ)Н 0, σ – константа экранирования, безразмерная величина, приводится в миллионных долях, м. д. или 106 Н 0 - внешнее магнитное поле Н' Нi - дополнительное магнитное поле - приложенное поле условие магнитного резонанса

Химическим сдвигом называют cдвиг сигнала ЯМР анализируемого образца относительно ТМС. Химический сдвиг ТМС δТМС = 0.

Шкала спектра ЯМР 1 Н увеличение напряженности магнитного поля H 0 Слабое поле Сильное поле увеличение частоты радиоизлучения ν

Спин – спиновое взаимодействие и мультиплетность сигналов ЯМР М = n + 1 n – число соседних взаимодействующих ядер

Число соседних взаимодействующих ядер Мультиплетность (название мультиплета) Соотношение интенсивностей компонент мультиплета 0 1 (синглет) 1 2 (дублет) 1: 1 2 3 (триплет) 1: 2: 1 3 4 (квартет) 1: 3: 3: 1 4 5 (квинтет) 1: 4: 6: 4: 1 5 6 (секстет) 1: 5: 10: 5: 1 6 7 (септет) 1: 6: 15: 20: 15: 6: 1

Площадь пиков

Применение спектроскопии ЯМР 1 Н (ПМР) в структурных исследованиях Для получения информации о структуре соединения используют следующие данные: • 1. число сигналов химически неэквивалентных протонов. • 2. химический сдвиг сигнала ПМР, определяемый по центру мультиплета. • 3. мультиплетность сигнала, связанная с числом взаимодействующих ядер и их спинами. • 4. константы спин-спинового взаимодействия ядер. • 5. соотношение интенсивностей компонент мультиплета. • 6. интегральная интенсивность мультиплетов.

Широкополосная развязка спектра ЯМР 13 С СН 2 СН 3

Внерезонансная развязка спектра ЯМР 13 С СН 2 СН СН 3

DEPT-спектр

Интерпретация спектров ЯМР 13 С Для получения информации о структуре соединения используют следующие данные: • 1. число сигналов химически неэквивалентных атомов углеродов • 2. химические сдвиги сигнала ЯМР

Химические сдвиги ядер 1 Н в органических соединениях

Химические сдвиги ядер 13 С в органических соединениях

11 мм 5 мм 7 мм

19 мм 15 мм

u. Spectral Problem 1; molecular formula C 5 H 10 O.

u. Spectral Problem 2; molecular formula C 7 H 14 O.