zum Directory-modus

Tutorial MenueKernresonanzspektroskopie (NMR)Lerneinheit 5 von 13

Ordnung von NMR-Spektren

Ordnung von NMR-Spektren

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

In einem Spektrum nullter Ordnung erscheinen nur Singuletts.

Beispiel für ein H-NMR-Spektrum nullter Ordnung:

Abb.1

Treten in einem Spektrum übersichtliche Multipletts mit einer regelmäßigen Linienaufspaltung auf, deren Intensitäten der Binomialverteilung gehorchen und die nach den in den vorherigen Kapiteln genannten Regeln ausgewertet werden können, so spricht man von einem Spektrum erster Ordnung.

Als Bedingung für das Aufteten von Spektren erster Ordnung gilt:

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

Das bedeutet, dass der Frequenzabstand (im Spektrum als Differenz der chemischen Verschiebung ablesbar) der koppelnden Kerne viel größer sein muss als die Kopplungskonstante. Im Allgemeinen ist das Fall, wenn Δ ν ab mindestens sechs mal größer ist als die Kopplungskonstante.

Beispiel für ein H-NMR-Spektrum erster Ordnung:

Abb.2

Sind diese Bedingungen nicht erfüllt, so liegt ein Spektrum höherer Ordnung vor.

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
  • verschwindet die regelmäßige, äquidistante Linienaufspaltung → chemische Verschiebung und Kopplungskonstanten können nicht mehr direkt aus dem Spektrum abgelesen werden!

Beispiel für ein H-NMR-Spektrum höherer Ordnung:

Abb.3

Der Übergang von einem Spektrum erster Ordnung zu einem Spektrum höherer Ordnung ist fließend und macht sich als erstes bei den Intensitäten der einzelnen Linien eines Multipletts bemerkbar (Dacheffekt). Spektren mit einem leichten Dacheffekt (siehe Abbildung) sind noch problemlos nach den Regeln für Spektren erster Ordnung auswertbar. Der Dacheffekt kann auch als Zuordnungshilfe genutzt werden, da die zwei Signale miteinander koppelnder Kerne ein "Dach" ergeben.

H-NMR-Spektrum von Iodethan (CH3CH2I) mit Dacheffekt

Abb.4

Ist die Struktur einer Verbindung bekannt, so kann schon daraus geschlossen werden, welche Ordnung das NMR-Spektrum bzw. die Teilspektren eines NMR-Spektrums haben.

Erläuterung am Beispiel von Ethyl-p-Methoxybenzoat (H-NMR-Spektrum)

Abb.5
  • Als erstes wird der Bereich der -CH2CH3-Gruppe betrachtet:
Abb.6
  • Die Protonen der CH3-Gruppe (A1, A2, A3) sind chemisch äquivalent und koppeln mit jedem der Protonen der benachbarten CH2-Gruppe (X1, X2) auf die gleiche Weise. Somit sind die Kopplungskonstanten JA1X1, JA1X2, JA2X1, JA2X2, JA3X1 und JA3X2 alle gleich groß. Die Protonen der CH3-Gruppe sind somit nicht nur chemisch - sondern auch magnetisch äquivalent. Das Gleiche gilt für die Protonen der CH2-Gruppe. Da auch Δ ν J ist das Teilspektrum der -CH2CH3-Gruppe ein Spektrum erster Ordnung mit einem Triplett und einem Quadruplett. → chemisch und magnetisch äquivalente Kerne ergeben ein Spektrum erster Ordnung
  • Nun wird der aromatische Bereich der Verbindung betrachtet.
Abb.7
  • Die Protonen A und A' bzw. X und X' sind zwar chemisch aber nicht magnetisch äquivalent, da A und X über drei, A' und X aber über fünf Bindungen miteinander kopppeln und JAX ungleich JA'X ist. Das Teilspektrum des aromatischen Bereiches der Verbindung ergibt ein Spektrum höherer Ordnung.→ chemisch aber nicht magnetisch äquivalente Kerne ergeben ein Spektrum höherer Ordnung
  • Die Methyl-Gruppe besteht aus drei magnetisch äquivalenten Protonen, es gibt keine Kopplungen mit anderen Kernen; im Spektrum erscheint ein Singulett; es handelt sich also um ein Spektrum nullter Ordnung.
<Seite 1 von 2