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Tutorial MenueKernresonanzspektroskopie (NMR)Lerneinheit 12 von 13

2D-NMR-Spektroskopie

Das HSQC (Heteronuclear Single Quantum Coherence)-Experiment

Für die Strukturaufklärung von komplexen chemischen Verbindungen ist die Aufnahme von 2D-heteronuklear korrelierten NMR-Spektren (z.B. zwischen C und H bzw. N und H) von großer Wichtigkeit.

Die Aufnahme von Spektren unempfindlicher Kerne (z.B. C, N) ist im Allgemeinen jedoch sehr langwierig; daher werden normale heteronukleare 2D-Verfahren wie das C,H-COSY-Experiment durch inverse Verfahren (z.B. HSQC , HMBC1)) ersetzt, was zu einer drastischen Verkürzung der Messzeit führt. Bei inversen Aufnahmetechniken werden im Kanal der unempfindlichen Kerne (C, N) Kohärenzen erzeugt, die dann auf den empfindlichen Kern (meist 1H) übertragen werden, dessen Resonanzen dann gemessen werden.

Die HSQC-Spektren sind meist recht übersichtlich, da nur Signale von direkt gebundenen C (N...)- und H-Atomen erscheinen.

HSQC-Impulsfolge

Die HSQC-Impulsfolge ist sehr komplex und besteht sowohl im X-Kern-Kanal (C, N...) als auch im Protonen-Kanal aus einer Vielzahl von 90° - und 180°-Impulsen, die durch Zeiten τ und t1 getrennt sind.

Das HSQC-Spektrum

Im HSQC-Spektrum ist auf der x-Achse die 1H-chemische Verschiebung aufgetragen, auf der y-Achse die 13C-(15N-...) chemische Verschiebung. Das Spektrum setzt sich also prinzipiell aus einem H-NMR- und einem breitbandentkoppelten C-(N...)NMR-Spektrum zusammen.

1H- und 13C-NMR-Spektren von Acetylsalicylsäure

Hinweis
Die Nummern an den einzelnen Atomen der Strukturformel beziehen sich im 1H-NMR-Spektrum auf die H-Atome, im 13C-NMR-Spektrum auf die C-Atome.
Abb.1

HSQC-Spektrum von Acetylsalicylsäure

Im Folgenden ist das HSQC-Spektrum der Acetylsalicylsäure zu sehen. Der Bereich der chemischen Verschiebung wurde sowohl bei den Protonen als auch beim Kohlenstoff so gewählt, dass alle Signale des 2D-Spektrums sichtbar sind. Das Signal des Lösungsmittels CDCl3 wurde entfernt.

Abb.2

Im HSQC-Spektrum erscheinen fünf Signale:

21 ppm/2,4 ppm: Signal der CH3-Gruppe (C-H-Kopplung über eine Bindung)

124 ppm/7,1 ppm: Signale der aromatischen CH-Gruppen (Kopplung C-H über eine Bindung)126 ppm/7,3 ppm132 ppm/8,1 ppm 135 ppm/7,6 ppm

Zur besseren Anschaulichkeit ist im folgenden HSQC-Spektrum der Acetylsalicylsäure nur der Bereich dargestellt, in dem die Signale für die aromatischen C-H-Gruppen erscheinen.

Abb.3
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