I forrige innlegg snakket vi om prinsippene bak kjemiske skift å ta opp spørsmål som hvordan ppm-verdier beregnes, hvorfor de er uavhengige av den magnetiske feltstyrke, og hva er fordelen med å bruke en kraftigere redskap.
i Dag, vil hovedfokus være på spesifikke regioner av kjemiske skift karakteristiske for de vanligste funksjonelle grupper i organisk kjemi.,
Nedenfor er de viktigste regionene i 1H NMR spekter og ppm-verdier for protoner i spesifikke funksjonelle grupper:
energi-aksen kalles en δ (delta) aksen og enheter er gitt i deler per million (ppm). Oftest signal område for organiske forbindelser varierer fra 0-12 ppm.
høyre side av spekteret er lite energi regionen (upfield) og venstre side er det høye energi-regionen (downfield)., Dette kan være en forvirrende terminologi og vi snakket om sin opprinnelse i tidligere, så les innlegget hvis du trenger å vite mer, men du definitivt trenger å huske at:
Downfield betyr høyere energi – venstre side av spekteret (høyere ppm)
Upfield betyr lavere energi – høyre side av spekteret (lavere ppm)
La oss starte med den kjemiske skift av protoner av alkyl-C-T-grupper.,
Vi kan se i tabellen som sp3 hybridiserte C – H bindinger i alkaner og cycloalkanes gi signal i upfield regionen (skjermet, lav resonans frekvens) på utvalg av 1-2 ppm.
Den eneste toppen som kommer før mettet C-H protoner er signalet av protoner av tetramethylsilane, (CH3)4Si, også kalt TMS. Dette er en standard reference point med signalet angi nøyaktig på 0 ppm og du kan ignorere det når du analyserer et NMR spektrum., Det er mange forbindelser spesielt organometallics som gir signal på negative sider i minuttet, men du vil sannsynligvis ikke trenger de i lavere kurs.
En trend å huske her er at protoner bundet til mer erstatte karbon atomer appellerer til høyere ppm:
Den andre gruppen av protoner gi signal i denne regionen er de bundet til heteroatoms slik som oksygen og nitrogen. Og selv om signalet kan være i området fra 1-6 ppm, det er vanligvis i downfield enden av dette spekteret.,
Dette er på grunn av høyere electronegativity av disse atomene trekker electron tetthet og deshielding protoner. Som et resultat, de er mer eksponert for magnetfelt og krever mer energi stråling for resonans absorpsjon.
effekten av elektron-uttak grupper på kjemisk skift kan bli visualisert ved bildet nedenfor:
Jo sterkere elektron-uttak gruppen, den mer deshielded tilstøtende protoner og høyere ppm-verdi.,
Nå, 1-6 ppm for protoner på heteroatoms er et bredt spekter, og til å gjenkjenne disse toppene enklere, husk at de også vises bredere som følge av hydrogen binding.
O-H og N-H protoner er utskiftbare, og dette er en hendig funksjon fordi når du er i tvil, kan du legge til en dråpe av deuterated vann (D2O) og gjøre signalet forsvinner siden deuterium ikke appellerer i regionen der protoner gjør du:
Andre grupper som gir bred, og noen ganger, deuterium-utskiftbare signaler er den aminer, amides, og thiols.,
Og en ting til, som vi vil diskutere i signalet splitting, er at OH-signal blir ikke delt med tilstøtende protoner, med mindre prøven er svært godt tørket.
Kjemisk Skift av Protoner på sp2 Hybridiserte Karbonatomer
protoner i mellom hx og alkener er deshielded og deres signaler vises downfield fra mettet C-H protoner i 4-6 ppm utvalg.
Det er to grunner til dette. Første, sp2 hybridiserte carobs er mer electronegative enn sp3 karbonatomer, siden de har mer s karakter (33% mot 25% s)., Så, sp2 orbitals hold elektroner nærmere kjernen enn sp3 orbitals gjøre noe som betyr mindre skjerming, og er derfor en sterkere «følelse» av det magnetiske feltet, og en høyere resonans frekvens.
Den andre grunnen er fenomen som kalles magnetisk anisotropy., Når protoner på karbon–karbon dobbeltbindingen er plassert i et magnetfelt, sirkulerende π elektroner opprette en lokal magnetisk felt som legger til anvendt feltet som forårsaker dem til å oppleve en sterkere netto felt og derfor appellerer til høyere frekvens:
Denne effekten er mer uttalt i aromatiske forbindelser som har resonans i området fra 7 til 8 ppm. Sirkulasjonen av p elektroner i benzen er kalt en ring nåværende og protoner hensiktsmessig ekstra magnetfelt som er indusert av denne ringen gjeldende.,
det er Interessant, aromatiske forbindelser med indre hydrogens slik som, for eksempel, porphyrins, -annulene og de med hydrogens over ringen er beskyttet av indusert magnetiske feltet og vises vitenskapelig upfield:
Kjemisk Skift av Alkynes
p elektroner på en trippel bond generere en lokal magnetiske feltet på samme måte som vi diskuterte for mellom hx og alkener og en ville forvente å se sitt signal mer downfield siden sp karbon er mer electronegative enn sp2 karbonatomer.,
Imidlertid hydrogens av eksterne alkynes appellerer til lavere frekvens enn vinylic hydrogens på vises på 2-3 ppm utvalg.
grunnen er at, i motsetning mellom hx og alkener, det induserte magnetfeltet av p elektroner i triple bond ligger midt imot brukt magnetisk felt. Dette setter proton i et skjermet miljø og dermed det føles svakere magnetfelt:
De motstridende virkninger av magnetiske anisotropy og høyere electronegativity av sp-hybridiserte karbonatomer setter signal om acetylenic hydrogens i mellom alkaner (1-1.,8 ppm) og mellom hx og alkener (4-6 ppm).,y – En Enkel Innføring
Legg igjen en kommentar