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:

$$M=n+1\begin{array}{l}\text{n}\mathrm{...}\text{Anzahl der äquivalenten Nachbaratome}\end{array}$$

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

$$M=(n+1)(m+1)\begin{array}{l}\text{n, m}\mathrm{...}\text{Anzahl der äquivalenten Nachbaratome}\end{array}$$

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.

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.

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:

$$\Delta {\nu }_{\text{ab}}>6·J_{\text{ab}}\begin{array}{l}\text{a, b}\mathrm{...}\text{magnetische, miteinander koppelnde Kerne}\end{array}$$

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.

Strukturformel

Vorinformationen: