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Tutorial MenueKernresonanzspektroskopie (NMR)Lerneinheit 8 von 13

Auswertung von H-NMR-Spektren

Auswertung der indirekten Spin-Spin-Kopplungen

Die durch die indirekte Spin-Spin-Kopplung hervorgerufenen Aufspaltungen sind in vielen Fällen (Spektren erster Ordnung) einfach zu erklären. Dabei handelt es sich meist um die gut sichtbaren Kopplungen über drei Bindungen (H-C-C-H).

Kurzer Rückblick:

Die Protonen sind Spin-1/2-Kerne, d.h. bei Kopplung mit einer Nachbargruppe berechnet sich die Aufspaltung nach:

M = n + 1 n ... Anzahl der äquivalenten Nachbaratome

Für den Fall, dass der betrachtete Kern mit zwei unterschiedlichen Nachbarn koppelt, errechnet sich die Multiplizität des Signals durch:

M = ( n + 1 ) ( m + 1 ) n, m ... Anzahl der äquivalenten Nachbaratome

Die Intensitäten der einzelnen Linien der Multipletts ergeben sich bei Spin-1/2-Kernen aus der Binomialverteilung und können dem Pascal'schen Dreieck entnommen werden.

Tab.1
Intensitäten
Multiplizität 1 2 3 4 5 6
Name des Multipletts Singulett Dublett Triplett Quartett oder Quadruplett Quintett Sextett
Intensitäten 1 1 : 1 1 : 2 : 1 1 : 3 : 3 : 1 1 : 4 : 6 : 4 : 1 1 : 5 : 10 : 10 : 5 : 1
Beispiel

Im Folgenden sind typische Aufspaltungsbilder der H-NMR-Spektren dargestellt. Bei einiger Übung kann der Betrachter diese sofort mit einer Strukturgruppe verknüpfen, was zu einer Erleichterung der Spektrenauswertung führt.

Abb.1

Es kann zwischen Spektren nullter, erster und höherer Ordnung unterschieden werden.

In einem Spektrum nullter Ordnung erscheinen nur Singuletts.

In einem Spektrum erster Ordnung treten übersichtliche Multipletts mit einer regelmäßigen Linienaufspaltung auf, deren Intensitäten der Binomialverteilung gehorchen und und es gilt:

Δ ν ab > 6 · J ab a, b ... magnetische, miteinander koppelnde Kerne

In einem Spektrum höherer Ordnung gehorchen die Intensitäten der einzelnen Linien des Multipletts nicht mehr der Binomialverteilung, treten mehr Linien auf als für das Multiplett erwartet werden und es verschwindet die regelmäßige, äquidistante Linienaufspaltung.

Der Übergang von einem Spektrum erster Ordnung zu einem Spektrum höherer Ordnung ist fließend und macht sich durch den Dacheffekt bemerktbar.

Dacheffekt

Ausführliche Informationen sind im Kapitel "Spin-Spin-Kopplung / Spektrenordnung" zu finden.

Beispiel Ethoxytoluen

Verbindung mit Summenformel C9H12O

Strukturformel

Vorinformationen:

Tab.2
Informationen für Spektrenauswertung
Signal 1 2 3 4 5
δ in ppm 1,38 2,27 3,98 6,79 7,05
evtl. Strukturelement aliphatische CH3-, CH2- oder CH-Gruppe aromatische CH3-, CH2-C=C, CH2-CO- oder OH-Gruppe CH2-O- , CH-O- oder OH-Gruppe aromatische CH-Gruppe aromatische CH-Gruppe

Auswertung der Kopplungen:

Abb.2
Signal 2:
Spektrum 0. Ordnung → Signal ist Singulett → es gibt keine koppelnden Nachbarprotonen
Signal 1:
Spektrum 1.Ordnung → Signal ist Triplett → es gibt eine Nachbargruppe mit zwei Protonen. Die Kopplungskonstante beträgt 7,0 Hz (am Auswerterechner bestimmt).
Signal 3:
Spektrum 1. Ordnung → Signal ist Quadruplett → es gibt eine Nachbargruppe mit drei Protonen. Die Kopplungskonstante beträgt ebenfalls 7,0 Hz (am Auswerterechner bestimmt).
Informationen zu Signal 1 und 3:
Das Aufspaltungsmuster Triplett - Quadruplett mit ein und derselben Kopplungskonstante deutet auf eine -CH2CH3-Gruppe hin. Durch Zuhilfenahme der Information aus der Auswertung der chemischen Verschiebung könnte auf eine O-CH2CH3-Gruppe geschlossen werden.
Signal 4:
Teilspektrum höherer Ordnung
Signal 5:
Teilspektrum höherer Ordnung
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