Organische Chemiker verwenden eine Technik namens Kernspinresonanzspektroskopie, kurz NMR, um organische Moleküle auf der Basis von Wasserstoff und Kohlenstoff zu analysieren. Die Testergebnisse in einem täuschend einfachen Diagramm zeigen einen Peak für jedes Atom im Molekül. Die Definition der Beziehung zwischen ihnen – der J-Kopplungskonstante – ermöglicht es den Forschern, die Zusammensetzung der Probe zu bestimmen.
Die NMR-Grafik
Die NMR-Grafik misst die Lage jedes Ions anhand seiner Resonanz im Magnetfeld des Spektroskops. Die Resonanz zeigt sich als eine Reihe von Spitzen. Jeder Peak in der Grafik entspricht einem Element im Molekül, so dass ein Molekül, das ein Kohlenstoffatom und drei Wasserstoffatome enthält, vier Peaks zeigt. Jede Gruppierung von Peaks wird im Allgemeinen als Multiplett bezeichnet, sie haben jedoch auch spezifische Namen, die durch die Anzahl der Peaks bestimmt werden. Diejenigen mit zwei Peaks werden Duplets genannt, diejenigen mit drei Peaks sind Tripletts und so weiter. Einige sind kniffliger: Vier Peaks können entweder ein Quadrupel oder ein Duplet von Duplietten sein. Der Unterschied besteht darin, dass alle Peaks innerhalb eines Quadrupels den gleichen Abstand haben, während ein Duplet von Duplets zwei Peakpaare mit einem unterschiedlichen Abstand zwischen dem zweiten und dritten Peak aufweisen würde. Das gleiche gilt für Quadruplets und andere Multipletts: Die Peaks innerhalb eines gegebenen Multipletts haben den gleichen relativen Abstand. Wenn der Abstand zwischen ihnen variiert, haben Sie eine Gruppierung kleinerer Multipletts statt eines großen.
Umrechnung von Spitzen in Hertz
Peaks werden in Teilen pro Million gemessen, was in diesem Zusammenhang ein Millionstel des Betriebs des Spektrographen bedeutet Frequenz, aber J-Konstanten werden in Hertz ausgedrückt, daher müssen Sie die Spitzen umrechnen, bevor Sie den Wert von. bestimmen J. Multiplizieren Sie dazu die ppm mit der Frequenz des Spektrographen in Hertz und dividieren Sie dann durch eine Million. Wenn Ihr Wert beispielsweise 1,262 ppm betrug und Ihr Spektrograph mit 400 MHz oder 400 Millionen Hertz betrieben wurde, ergibt dies für den ersten Peak einen Wert von 504,84.
Ankunft bei J In a Duplet
Wiederholen Sie diese Berechnung für jeden Peak im Multiplett und notieren Sie die entsprechenden Werte. Es gibt Online-Rechner, um diesen Prozess zu beschleunigen, oder Sie können eine Tabellenkalkulation oder einen physischen Taschenrechner verwenden, wenn Sie es vorziehen. Um J für ein Duplet zu berechnen, subtrahieren Sie einfach den niedrigeren Wert vom höheren. Ergibt die zweite Spitze beispielsweise einen Wert von 502,68, wäre der Wert für J 2,02 Hz. Die Gipfel innerhalb eines Tripletts oder Quadrupels haben alle den gleichen Abstand, Sie müssen also nur diesen Wert berechnen Einmal.
J In komplexeren Multipletts
Bei komplexeren Multipletts, wie z. B. einem Duplet von Duplets, müssen Sie eine kleine Kopplungskonstante innerhalb jedes Peakpaars und eine größere zwischen den Peakpaaren berechnen. Es gibt mehrere Möglichkeiten, die größere Konstante zu erhalten, aber die einfachste ist, den dritten Peak vom ersten und den vierten Peak vom zweiten abzuziehen. Der Spektrograph hat normalerweise eine Fehlerquote von ungefähr plus oder minus 0,1 Hz. Machen Sie sich also keine Sorgen, wenn die Zahlen leicht variieren. Mitteln Sie die beiden, um die größere Konstante für dieses spezielle Beispiel zu erhalten.
Bei einem Duplex von Drillingen gilt die gleiche Argumentation. Die kleinere Konstante der drei Peaks ist innerhalb der Fehlertoleranz des Spektrographen identisch, sodass Sie you Berechnen Sie J, indem Sie einen beliebigen Peak im ersten Triplett auswählen und den Wert für den entsprechenden Peak im zweiten subtrahieren Drilling. Mit anderen Worten, Sie können den Wert von Spitze 4 vom Wert von Spitze 1 oder den Wert von Spitze 5 vom Wert von Spitze 2 subtrahieren, um die größere Konstante zu erhalten. Wiederholen Sie dies nach Bedarf für größere Multipletts, bis Sie J für jeden Satz von Peaks berechnet haben.