zum Directory-modus

VLU

VSCML

Tutorial

RML

Bio

Glos

Spin-Spin-Kopplungen

Aufspaltungsregeln

Die Multiplizität eines Signals, d.h. die Anzahl der Linien des Multipletts, errechnet sich so:

M = 2 n I + 1 \begin{array}{l} I ... Kernspinquantenzahl \\ n ... Anzahl der äquivalenten Nachbaratome \end{array}

Für Kerne mit einer Kernspinquantenzahl I = 1/2, die in der Routineanwendung der NMR-Spektroskopie (z.B. für die Strukturaufklärung organischer Stoffe) die größte Rolle spielen (z.B. ¹H, ¹³C), vereinfacht sich die Gleichung zu:

M = n + 1

Erläuterung am Beispiel des Tribromethans

Abb.1

In Nachbarschaft der CH₂-Gruppe befindet sich die CH-Gruppe, also ein Proton. Nach $M = n + 1 = 1 + 1 = 2$ , wird das ¹H-Signal der CH₂-Gruppe in ein Dublett aufgespalten.
In Nachbarschaft der CH-Gruppe befindet sich die CH₂-Gruppe, also zwei Protonen. Nach $M = n + 1 = 2 + 1 = 3$ , wird das ¹H-Signal der CH-Gruppe in ein Triplett aufgespalten.

Abb.2

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

M = \underset{i}{Π} (2 I_{i} n_{i} + 1)

Für Spin-1/2-Kerne vereinfacht sich die Gleichung zu:

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

Erläuterung am Beispiel von Ethanol CH₃CH₂OH

Die Protonen der CH₂-Gruppe koppeln mit den Protonen der CH₃- und OH-Gruppe. Nach $M = (3 + 1) (1 + 1) = 8$ , ist das Signal der CH₂-Gruppe in 8 Linien aufgespalten. Bei geeigneten Aufnahmebedingungen sind diese im Spektrum zu sehen.
Die CH₃- und OH-Gruppe besitzen jeweils nur einen Nachbarn.CH₃-Gruppe: $M = (2 + 1) = 3$ , das Signal ist ein TriplettOH-Gruppe: $M = (2 + 1) = 3$ , das Signal ist ein Triplett

Abb.3

Weiterreichende Kopplungen, beispielsweise zwischen der OH- und der CH₃-Gruppe sind bei aliphatischen Verbindungen meist so klein, dass sie im Spektrum nicht sichtbar sind.

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.

Abb.4

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.