Идентификация органических соединений. Анисимова Н.А. - 76 стр.

UptoLike

Составители: 

76
на. Самопроизвольная, без внешнего воздействия переориентация спина ядра в
магнитном поле явление маловероятное. Поэтому очевидно, что для наблю-
дения ЯМР кроме системы магнитных ядер необходимо иметь постоянный маг-
нит, создающий внешнее магнитное поле (Н
о
) и источник радиочастотного поля
(Н
1
). Из изложенного следует, что схема спектрометра ЯМР должна включать
источник однородного магнитного поля (Н
о
, мощный магнит), генератор высо-
кочастотного переменного электромагнитного поля с частотой
о
и детекторное
устройство. Условий резонанса можно достигнуть либо путем плавного измене-
ния напряженности магнитного поля при постоянной частоте генератора (раз-
вертка по полю), либо изменением частоты при постоянном значении нап-
ряженности (развертка по частоте). В современных приборах реализуется пос-
ледний принцип.
Таким образом, спектроскопия ЯМР основана на взаимодействии электро-
магнитного излучения с энергией 10
-7
-10
-8
эВ с помещенным в постоянное маг-
нитное поле веществом, содержащим атомы элементов, ядра которых обладают
спином J=1/2. Наибольшее распространение получила спектроскопия магнитно-
го резонанса на ядрах атомов водорода спектроскопия протонного магнитного
резонанса (ПМР) или ЯМР
1
Н. По этой причине основные понятия и примене-
ние ЯМР спектроскопии будут рассмотрены на примере ПМР.
Основными параметрами ЯМР спектроскопии, позволяющей исследовать
структуру органических соединений, является химический сдвиг (гаусс)
и
константа спин-спинового взаимодействия J (КССВ).
Химический сдвиг
Спектр ЯМР
1
Н представляет собой систему сигналов протонов водорода
виде пиков) в определенной области спектра. Положение сигналов протонов
зависит от многих факторов.
Для примера рассмотрим спектр ЯМР смеси соединений рис. 87. В качест-
ве стандарта талона) в спектроскопии ЯМР используют сигнал протонов тет-
раметилсилана (ТМС) химический сдвиг которого принимается равным нулю.
Si
1
N
Т
М
С
ТМА
ДМЭ
CH
3
CH
3
H
3
C
CH
3
CH
3
H
3
C CH
3
ОH
3
C CH
3
м.д.
023
4
сильное поле (-)слабое поле (+)
химический сдвиг,
Рис. 87. Спектр ЯМР
1
Н эквимольной смеси: ТМС (
, 0 м.д.); ТМА (
, 2.12 м.д.);
ДМЭ (
, 3.27 м.д.)
                                     76
на. Самопроизвольная, без внешнего воздействия переориентация спина ядра в
магнитном поле – явление маловероятное. Поэтому очевидно, что для наблю-
дения ЯМР кроме системы магнитных ядер необходимо иметь постоянный маг-
нит, создающий внешнее магнитное поле (Но) и источник радиочастотного поля
(Н1). Из изложенного следует, что схема спектрометра ЯМР должна включать
источник однородного магнитного поля (Но, мощный магнит), генератор высо-
кочастотного переменного электромагнитного поля с частотой о и детекторное
устройство. Условий резонанса можно достигнуть либо путем плавного измене-
ния напряженности магнитного поля при постоянной частоте генератора (раз-
вертка по полю), либо изменением частоты при постоянном значении нап-
ряженности (развертка по частоте). В современных приборах реализуется пос-
ледний принцип.
     Таким образом, спектроскопия ЯМР основана на взаимодействии электро-
магнитного излучения с энергией 10-7-10-8 эВ с помещенным в постоянное маг-
нитное поле веществом, содержащим атомы элементов, ядра которых обладают
спином J=1/2. Наибольшее распространение получила спектроскопия магнитно-
го резонанса на ядрах атомов водорода – спектроскопия протонного магнитного
резонанса (ПМР) или ЯМР1Н. По этой причине основные понятия и примене-
ние ЯМР спектроскопии будут рассмотрены на примере ПМР.
     Основными параметрами ЯМР спектроскопии, позволяющей исследовать
структуру органических соединений, является химический сдвиг (гаусс)  и
константа спин-спинового взаимодействия J (КССВ).
                              Химический сдвиг
                   1
     Спектр ЯМР Н представляет собой систему сигналов протонов водорода (в
виде пиков) в определенной области спектра. Положение сигналов протонов
зависит от многих факторов.
     Для примера рассмотрим спектр ЯМР смеси соединений рис. 87. В качест-
ве стандарта (эталона) в спектроскопии ЯМР используют сигнал протонов тет-
раметилсилана (ТМС) химический сдвиг которого принимается равным нулю.
                                                        ТМС
                                                                 CH3
                                                             H3C Si CH3
                                                                 CH3
                       химический сдвиг, 

                                         N
        H3C О CH3                  H3C     CH3
                                         CH3
           ДМЭ
                                      ТМА
                                                                           м.д.
               4        3         2          1           0
                                      слабое поле (+)          сильное поле (-)
Рис. 87. Спектр ЯМР1Н эквимольной смеси: ТМС (, 0 м.д.); ТМА (, 2.12 м.д.);
ДМЭ (, 3.27 м.д.)