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Tutorial MenueKernresonanzspektroskopie (NMR)Lerneinheit 10 von 13

Interpretation von NMR-Spektren anderer Kerne

19F-NMR: Kopplungskonstanten

Die Kopplungen des Fluor-Kernes sind sehr vielfältig, neben den heteronuklearen Kopplungen gibt es hier auch die homonuklearen Spin-Spin-Kopplungen. Diese F-F-Kopplungen sind selbst über mehr als drei Bindungen zu beobachten, die J F-F zeigt aber kaum Korrelationen zu Strukuränderungen, beispielsweise besteht nicht die übliche Abhängigkeit der 3J F-F vom Diederwinkel.

Beispiel
Abb.1

Da der Fluor-Kern mit fast allen NMR-relevanten Kernen koppelt, weisen die heteronuklearen Kopplungen eine große Vielgestaltigkeit auf. Der Betrag dieser Kopplungskonstanten kann von wenigen Hz bis zu mehreren tausend Hz betragen. Zu beachten ist, dass die Kopplungskonstanten sowohl aus dem Fluor-Spektrum als auch aus dem Spektrum des jeweils koppelnden Kerns entnommen werden können.

Beispiel
Abb.2

Im 19F-NMR-Spektrum ist das F-Signal aufgrund der Kopplung mit dem P-Kern in ein Dublett aufgespalten. Die F-P-Kopplungskonstante über eine Bindung beträgt 1400 Hz, das sind bei einer Messfrequenz von 282,24 MHz (B=7,05 T) immerhin 5 ppm. Das 31P-NMR-Spektrum zeigt durch die Kopplung des P-Kerns mit den drei F-Kernen eine Aufspaltung des P-Signals in ein Quadruplett; die Kopplungskonstante beträgt 1400 Hz (11,5 ppm bei einer Messfrequenz von 121,496 MHz).

NMR-Spektren von Verbindungen, die Fluor enthalten (sowohl die 19F- als auch die Spektren der koppelnden Kerne) sind häufig Spektren höherer Ordnung.

Die umfassendsten Untersuchungen gibt es zu Kopplungen des 19F-Kerns mit Spin-1/2-Kernen und Kernen mit einer hohen natürlichen Häufigkeit, beispielsweise 1H und 31P.

Die F-H-Kopplungskonstanten über eine Bindung liegen zwischen 100 und 500 Hz, die geminale J F-H zwischen 0 und 130 Hz, die vicinale J F-H erreicht noch Werte bis 100 Hz. Es können noch Kopplungen über sieben Bindungen aufgelöst werden. Die 3J F-H zeigt wieder die Abhängigkeit vom Diederwinkel, weiterhin spiegeln sich bei aliphatischen Fluor-Verbindungen Unterschiede in der cis- und trans-Stellung signifikant in der vicinalen Kopplungskonstante wider.

Beispiel
Abb.3
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