Ukázky NMR spekter

Zde je několik NMR spekter, ukážu na nich přiřazení signálů jednoduchým sloučeninám.

Ethylbenzen

Sloučenina má pět aromatických protonů, dva protony CH2 skupiny a tři protony na CH3 skupině. Uhlíků máme celkem osm, z toho šest aromatických a dva z ethylové skupiny.

Spektra patří roztoku ethylbenzenu v deuterovaném chloroformu (CDCl3).

Na obrázku je protonové spektrum naměřené na 300 MHz spektrometru. Vidíme kvartet a triplet náležející protonům z ethylové skupiny a multiplet patřící aromatickým protonům.

Protonové NMR spektrum ethylbenzenu

CH3 skupina má signál o posunu přibližně 1,4 ppm a je štěpena na triplet sousedními vodíky CH2 skupiny. CH2 skupina je naopak štěpena na kvartet interakcí s CH3 skupinou. Štěpení aromatických protonů je složitější, poskytují multiplet.

Zajímavé je srovnání se spektrem stejné látky naměřené na stolním 60 MHz NMR spektrometru, vliv pole je pěkně vidět na signálu aromatických protonů, které dávají jeden nerozlišený, široký signál.

Srovnání 1H spekter ethylbenzenu ze spektrometrů o rezonanční frekvenci 300 (fialová) a 60 MHz (červená).

Uhlíkové NMR spektrum obsahuje dle očekávání šest signálů náležejících ethylbenzenu. Oba uhlíky v ortho a meta polohách benzenové jádra jsou chemicky stejné, proto poskytují jeden signál.

Uhlíkové NMR spektrum ethylbenzenu

Ethylová skupina poskytuje dva signály o posunu přibližně 15 a 30 ppm. Nižší posun odpovídá CH3 skupině, druhý signál pak CH2 skupině. Aromatické uhlíky jsou v oblasti 120-145 ppm, jejich přiřazení je trochu složitější. Tady nám trochu pomůže APT experiment.

Zbývá trojice signálů o posunu přibližně 77 ppm, ta patří solventu, CDCl3. Chloroform má jen jeden uhlík, který je štěpen deuteriem. Jelikož má deuterium jaderný spin 1, je štěpení složitější než v případě jádra 1H se spinem ½. Také se u něj neprojevuje 1H dekapler, kterým jsme potlačili štěpení 1H-13C v ethylbenzenu.

APT spektrum ethylbenzenu

APT (Attached Proton Test) je experiment, který do 1D NMR spektra přidává informaci o počtu vodíků vázaných na daný uhlík. Skupiny CH0 a CH2 mají stejné znaménko amplitudy, zatímco CH a CH3 mají amplitudu s opačným znaménkem. Tímto experimentem jsme si potvrdili přiřazení uhlíku ethylové skupiny.

V oblasti aromatických protonů vidíme jeden signál se zápornou amplitudou, ten náleží uhlíku, na který je vázána ethylová skupina. Dva signály s podobnou intenzitou náležejí dvojici uhlíků v poloze ortho a meta a poslední signál s menší intenzitou pak náleží uhlíku v poloze para. 13C NMR nepatří mezi kvantitativní metody (na rozdíl od 1H), takže je nutno brát intenzity signálů s rezervou.

Zajímavá jsou i spektra acetylacetonu. Tato sloučenina v kapalném stavu vytváří dvojici tautomerů, které se liší polohou protonu a dvojné vazby. Přiřazení signálů v 1H a 13C NMR spektrech je na následujících obrázcích.

Protonové NMR spektrum acetylacetonu
Uhlíkové NMR spektrum acetylacetonu