Protoner på aromatiske ringe i NMR

Dette er sandt, at alle de aromatiske protoner kommer tæt på regionen med $ \ delta $ : $ \ pu {7 \! – \! 8 sider pr. Minut} $ . Men du kan altid let finde eksempler, hvor alle de aromatiske protoner ikke har det samme kemiske skift (som bestemt inkluderer dine eksempler). Faktisk findes de tilfælde, hvor alle de aromatiske protoner har nøjagtigt samme kemiske skift, næppe.

Hovedideen er forskellen mellem ordene Kemisk ækvivalens & Magnetisk ækvivalens , som ofte fortolkes forkert. I det første eksempel, du har givet, har alle protoner ikke det samme kemiske stof skifter, og dette ses også fra multipletmønsteret. Hvad du naturligvis kan forudsige er, at de to ortho protoner er kemisk ækvivalente, og de to meta protoner er også kemisk ækvivalente, og para protonen er en separat anden type proton. For at observere disse forskelle er det, du skal gøre, at registrere NMR med høj frekvens ( f.eks. , $ 500 $ eller $ \ pu {600 MHz} $ ). Der kan du se de tre forskellige toppe tydeligt. Nu kun i dette tilfælde er de to ortho protoner også magnetisk ækvivalente, da de parrer med alle de andre protoner ens, ie $ ^ 3 \! J_ {HH} $ og $ ^ 4 \!J_ {HH} $ -værdier er ens for de to ortho protoner, men generelt er dette muligvis slet ikke tilfældet (hvilket simpelthen er at overveje en anden forskellig paraerstatning ved ringen, så vil de to ortho protoner blive magnetisk ikke-ækvivalente og vil derfor have forskellige kemiske forskydninger, som kan observeres). Lignende er tilfældet med meta potoner dvs. de er også magnetisk ækvivalente. Så de to protoner vil have samme kemiske skift. Men ortho , meta og para protoner vil helt sikkert have forskellige kemiske skift i dit første eksempel. Hvis du zoomer ind eller optager spektrene i en højfrekvent maskine, skal du se en dublet af dublettoppen (på grund af $ ^ 3 \! J_ {HH} $ og $ ^ 4 \! J_ {HH} $ ) til både ortho og meta protoner og en triplet af triplet til para protonen.

I det andet eksempel også de to protoner ortho til $ \ ce {-N (CH3) 2} $ er kemisk såvel som magnetisk ækvivalente, da de begge parrer sig med det resterende proton på samme måde. Så hvis du anvender den samme logik, skal du se en dublet-top (kun på grund af $ ^ 4 \! J_ {HH} $ ) for disse to protoner og en tripletop for den resterende og disse to toppe skal være ved to forskellige kemiske skift.

For at opmuntre dig mere her er nogle spektre fra bogen Introduktion til spektroskopi som lægger vægt på aromatiske regioner og overvejer forskellige spin-spin opdeling og viser, hvor kompliceret en struktur kan være:

Ovenstående spektre viser forskelle i spektrene mellem ortho , meta og para substitution i benzenringen. Nedenstående to er nogle typiske eksempler på komplicerede spektre på grund af spin-spin-opdeling såvel som magnetisk ikke-ækvivalens.

Fra disse eksempler kan du se, at de aromatiske protoner helt sikkert kan komme til forskellige regioner, og hvad du har brug for, er at bare optage dem i NMR-maskine med højt felt og zoome ind i den pågældende region.

Kommentarer

• Jeg don ‘ t er enige om, at ortho-protonerne i OPs første eksempel er magnetisk ækvivalente, da de har forskellige koblinger til andre protoner på ringen, men de duplikerer koblingsmønsteret, og langdistance-koblinger er ubetydelige. I det andet tilfælde er jeg enig med forbehold for, at enhver kobling mellem methylgruppen og de aromatiske protoner er meget lille.