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Tutorial MenueKernresonanzspektroskopie (NMR)Lerneinheit 4 von 13

Spin-Spin-Kopplungen

Geminale Kopplung

1. Zwischen Protonen

Die geminale Kopplung tritt zwischen Protonen auf, die über ein gemeinsames C-Atom miteinander verknüpft und somit über zwei Bindungen voneinander getrennt sind (H-C-H).

Die geminale Kopplungskonstante 2J liegt in einer Größenordnung zwischen 0 und 30 Hz und hat ein meist negatives Vorzeichen (was jedoch für die normale Auswertung von Spektren keine Rolle spielt, da hier sowieso nur die Beträge abgelesen werden).

In offenkettigen aliphatischen Verbindungen ist die Kopplung über zwei Bindungen meist nicht beobachtbar, da die geminal gebundenen Protonen von CH3- und CH2-Gruppen oft chemisch äquivalent sind.

Beispiel

z.B. Tribromethan Br-CH2-CH-Br2: Keine geminale Kopplung zwischen den Protonen der CH2-Gruppe sichtbar.

Eine Rolle spielt die geminale Kopplung beispielsweise bei Derivaten des Cyclopropans oder -hexans bzw. an C=C-Doppelbindungen, da hierbei die betrachteten Protonen oft nicht chemisch äquivalent sind.

Abb.1

Beeinflusst wird die Größe von 2J insbesondere durch den H-C-H-Bindungswinkel und durch Substituenten.

Allgemein kann gesagt werden, dass mit steigendem Bindungswinkel der Betrag von 2J kleiner wird:

Abb.2

Wird der Einfluss der Substituenten betrachtet, so zeigt sich, dass bei substituierten Ethylenen ein elektronegativer Substituent einen negativen und ein elektropositiver Substituent einen positiven Beitrag zur geminalen Kopplungskonstante leistet. Bei substituierten Alkanen und Cycloalkanen ist der umgekehrte Effekt zu beobachten: ein elektronegativer Substituent ergibt einen positiven Beitrag zur 2J.

Abb.3

2. Zwischen Protonen und Kohlenstoff (H-C-13C)

Die geminale Kopplungskonstante 2JCH liegt zwischen -10 und +20 Hz und ist bei einer Vielzahl chemischer Verbindungen sichtbar, da das Strukturelement H-C-13C in vielen Verbindungsklassen auftreten kann, z. B. in Aromaten oder aliphatischen Verbindungen mit Einfach- und Doppelbindung.

Abb.4
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