Por que todos os prótons fenil no álcool benzílico são equivalentes no ¹ espectro de H-NMR?

Abaixo está um espectro de ressonância magnética nuclear (NMR) de $ \ ce {^ 1H} $ para álcool benzílico. O hidrogênio no grupo do álcool dá origem a um sinal único. Os dois hidrogênios em $ \ ce {CH2} $ dão origem a um sinal único com cerca de duas vezes a área do sinal. O que eu não entendo é por que todos os hidrogênios no grupo fenil são equivalentes. Meu palpite seria que haveria 3 sinais do anel fenil. Um par de $ \ ce {H} $ que estão igualmente distantes do metanol, outro par que também está igualmente distante e, por último, um único hidrogênio que está mais distante do metanol. É claro que não é esse o caso, e o hidrogênio 5 dá origem a um único sinal apenas.

Por quê ? Qual é uma boa maneira de pensar sobre átomos equivalentes e não equivalentes na espectrometria de NMR? Prefiro evitar regras como a que diz “se você pode substituir o hidrogênio por outro átomo e ele der o mesmo composto, os hidrogênios são equivalentes “. Prefiro uma maneira intuitiva de pensar sobre isso, se for possível!

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Resposta

Você está certo, esses cinco hidrogênios não são magneticamente equivalentes. Você esperaria ver três sinais para o p aromático rotons.

Se você olhar mais de perto, verá que o sinal aromático não é um singlete perfeito, mas é mais complicado com um pequeno pico adicional e uma base mais ampla, é um multipleto. Você tem três sinais distintos, mas eles estão tão próximos na mudança química que se sobrepõem e resultam neste multipleto.

Resposta

Os três sinais estão muito próximos na mudança química e têm um forte acoplamento. Se você já ouviu falar sobre $ AB $ sistemas de spin, onde a diferença CS é semelhante à constante de acoplamento, o que torna as duas linhas externas dos dois doubletts mais fracas, e o interior dois é mais forte e se aproxima um do outro: este é um sistema $ AB_2C_2 $ . As linhas internas coalescem completamente e as linhas externas tornam-se um pé irregular em torno da linha central.

Se você tivesse um ímã mais forte, onde a diferença CS (em Hz) é proporcionalmente maior, você obteria vários picos e pode até ser capaz de integrá-los e identificá-los.

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