Magnetyczny Rezonans Jądrowy MRJ

Nuclear Magnetic Resonance NMR

Własności magnetyczne jąder atomowych

H

0

Zmiana orientacji spinu jądra w 
zewnętrznym polu magnetyczym

 

 

 

E

n

er

gi

a

Natężenie pola magnetycznrego H

0

∆

E = h

ν

 

 

równolegle

antyrównoległe

H

o

 = 1,41 T     

∆Ε = 5,7

x

10

−6 

kcal/mol 

60 MHz

 

 

próbka

komputer

magnes

Generator

rf

Detektor 

rf

rejestrator

 

 

Wybrane jądra magnetycznie czynne pierwiastków

często występujących w połączeniach organicznych

 

1

H

13

C

14

N

15

N

19

F

31

P

77

Se

Jądra atomowe,

 które posiadają nieparzystą liczbę 

protonów,

 lub nieparzystą liczbę

 neutronów

są obdarzone spinem

Wykazują zjawisko

rezonansu magnetycznego

 

 

Przesunięcie chemiczne

Sygnał wzorca

TMS

Wzrost natężenia pola

In

te

ns

yw

no

ść

 

ab

so

rp

cj

i

Odległość od wzorca

 w   Hz

δ 

=

Odległość od wzorca w Hz

Częstość spektrometru w MHz

[ppm]

 

 

Spektroskopia protonowego rezonansu magnetycznego

1

H NMR

Równocenność protonów

CH

3

CH

2

CH

2

Br

Test podstawienia

Trzy różne grupy protonów

C

H

2

BrCH

2

CH

2

Br

CH

3

C

H

BrCH

2

Br

CH

2

CH

2

C

H

Br

2

równocenne

równocenne

równocenne

 

 

Ilość sygnałów w widmie 

1

H NMR jest równa ilości 

nierównocennych atomów wodoru w cząsteczce

 

 

Przesunięcie chemiczne w spektroskopii 1H NMR

 

 

Całkowanie krzywej absorpcji w widmie 

1

H  NMR

Powierzchnia pod krzywą opisującą sygnał

jest proporcjonalna do liczby protonów,

 od których pochodzi

 

 

etanol

krzywa integracyjna

2

1

3

 

 

sprzężone

sprzężone

niesprzężone

niesprzężone

Sprzężenie spinowo- spinowe w widmach 1H NMR

kwartet

kwartet

 

 

Sygnał pochodzący od protonów posiadających

 

w sąsiedztwie 

n 

równocennych protonów

 

jest rozszczepiony na

n + 1 linii

Równocenne protony nie wykazują sprzężenia spinowego

Odległość pomiędzy liniami w multiplecie wyrażona w Hz 

to stała sprzężenia

Dwie grupy protonów sprzęgających się ze sobą

 mają identyczna stałą sprzężenia 

 

 

bromoetan

TMS

H

2

O

 

 

Spektroskopia 13C NMR

Ilość sygnałów w widmie 13C NMR jest równa ilości 

nierównocennych rodzajów jąder 13C w cząsteczce

Sygnały są 

singletami

 bo brak sprzężeń 13C - 13C 

a sprzężenia 13C – 1H zostają usunięte w trakcie pomiaru widm

Intensywność sygnału w widmie zależy od wielu czynników -

brak integracji

 

 

etanol

 

 

Spektroskopia 13C NMR

przesunięcia chemiczne

200     180   160    140   120    100    80     60      40     20        0    ppm  

C=O

C-N

C-O

aromatyczne

C=C

C

CH

2

   CH

3

C   Cl

C   Br