Kemisk Skift af Forbindelse til sp3 Hybridiseret Kulstofatomer

I den tidligere post, er vi talte om principperne bag den kemiske skift, idet spørgsmål som, hvordan de ppm værdier er beregnet, hvorfor de er uafhængige af den magnetiske feltstyrke, og hvad er fordelen ved at bruge et mere effektivt instrument.

i dag vil fokus være på specifikke regioner med kemisk skiftkarakteristik for de mest almindelige funktionelle grupper inden for organisk kemi.,

nedenfor er de vigtigste regioner i 1H NMR-spektret og ppm-værdierne for protoner i specifikke funktionelle grupper:

energiaksen kaldes en axis (delta) – akse, og enhederne er delvist angivet pr.million (ppm). Oftest varierer signalområdet for organiske forbindelser fra 0-12 ppm.

Den højre side af spektret, er det lave energi-regionen (upfield) og den venstre side er den høje energi-regionen (downfield)., Dette kan være en forvirrende terminologi, og vi talte om sin oprindelse i tidligere, så læse, at skrive, hvis du har brug for at vide mere, men du helt sikkert nødt til at huske på, at:

Downfield betyder højere energi – venstre side af spektret (højere ppm)

Upfield betyder lavere energi – rigtige side af spektret (lavere ppm)

Lad os starte med kemisk skift af protoner af alkyl-C-H-grupper.,

Vi kan se i tabellen, at sp3 hybridiserede C – H-bindinger i alkaner og cycloalkaner giver signal i upfield-regionen (afskærmet, lav resonansfrekvens) i området 1-2 ppm.

den eneste top, der kommer før mættede c-h-protoner, er signalet fra protonerne af tetramethylsilan, (CH3)4Si, også kaldet TMS. Dette er et standard referencepunkt med signalet indstillet nøjagtigt til 0 ppm, og du kan ignorere det, når du analyserer et NMR-spektrum., Der er mange forbindelser, især organometallik, der giver signal ved negativ ppm, men du har sandsynligvis ikke brug for dem i bacheloruddannelser.

der En tendens til at huske her er, at protoner bundet til mere erstattes kulstofatomer genlyd i højere ppm:

Den anden gruppe af protoner, der giver signal i denne region er dem, der er bundet til heteroatomer, såsom oxygen og nitrogen. Og selvom signalet kan ligge i området fra 1-6 ppm, er det normalt i do .nfield-enden af dette spektrum.,

Dette skyldes den højere elektronegativitet af disse atomer, der trækker elektrondensiteten og deshielding af protonerne. Som et resultat er de mere udsatte for magnetfeltet og kræver højere energistråling til resonansabsorption.

effekten af elektron-fratagelse af grupper på kemisk skift kan visualiseres ved billedet nedenfor:

Jo stærkere elektron-fratagelse af gruppen, jo mere deshielded den tilstødende protoner og højere ppm-værdi.,

nu er 1-6 ppm for protoner på heteroatomer en bred vifte, og for at genkende disse toppe lettere skal du huske, at de også ser bredere ud som et resultat af hydrogenbinding.

O-H-og N-H protoner er udskiftelige, og det er praktisk funktion, fordi når du er i tvivl, kan du tilføje en dråbe af deuterated vand (D2O) og signalet forsvinder, da deuterium ikke vinder genklang i den region, hvor protoner gøre:

Andre grupper, der giver bred, og nogle gange, deuterium-udskiftelige signaler er aminer, amider, og thioler.,

og en ting mere, som vi vil diskutere i signalopdelingen, er, at OH-signalet ikke opdeles af tilstødende protoner, medmindre prøven er meget godt tørret.

Den Kemiske Skift af Protoner på sp2-Hybridiserede Kulstofatomer

protoner af alkener er deshielded og deres signaler, vises downfield fra mættet C-H protoner i 4-6 ppm rækkevidde.

Der er to grunde til dette. For det første er SP2-hybridiserede carobs mere elektronegative end sp3-carbonatomer, da de har mere s-karakter (33% mod 25% s)., Så sp2 orbitaler holder elektroner tættere på kernen end sp3 orbitalerne gør, hvilket betyder mindre afskærmning, derfor en stærkere “følelse” af magnetfeltet og en højere resonansfrekvens.

den anden grund er fænomen kaldet magnetisk anisotropi., Når protoner på carbon–carbon-dobbeltbinding, er placeret i et magnetfelt, vil den cirkulerende π-elektroner skabe et lokalt magnetfelt, der tilføjer, at den anvendte felt, som får dem til at opleve et stærkere net felt, og derfor giver genlyd på højere frekvens:

Denne effekt er mere udtalt i aromatiske forbindelser, der har resonans i intervallet fra 7 til 8 ppm. Cirkulationen af p-elektronerne i ben .en kaldes en ringstrøm, og protonernes hensigtsmæssighed yderligere magnetfelt, der induceres af denne ringstrøm.,

det er Interessant, aromatiske forbindelser med indre hydrogenmolekyler, såsom, for eksempel, porfyriner, -annulene og dem med brintatomerne over ringen er afskærmet af det inducerede magnetfelt og vises videnskabeligt upfield:

Den Kemiske Skift af Alkyner

p elektroner af en tredobbelt binding generere et lokalt magnetfelt ligesom vi diskuterede for alkener og man ville forvente at se deres signal mere downfield da sp carbon er mere elektronegative end sp2 kulstofatomer.,

hydrogener af eksterne alkyner resonerer imidlertid ved lavere frekvens end vinyliske hydrogener ved forekommer ved 2-3 ppm-interval.

årsagen er, at i modsætning til alkener er det inducerede magnetfelt af p-elektronerne i den tredobbelte binding modsat det påførte magnetfelt. Dette sætter proton i et skærmet miljø og dermed det føles svagere magnetfelt:

De modstridende effekter af magnetiske anisotropi og højere elektronegativiteten af sp hybridiseret kulstofatomer sætter signal om acetylenic brintatomerne i mellem alkaner (1-1.,8 ppm) og alkener (4-6 ppm).,y – En Nem Introduktion