J結合定数の計算方法

有機化学者は、核磁気共鳴分光法（略してNMR）と呼ばれる手法を使用して、水素と炭素に基づいて有機分子を分析します。 一見単純なグラフのテスト結果は、分子内の各原子のピークを示しています。 それらの間の関係（J結合定数）を定義することで、研究者はサンプルの構成を決定できます。

NMRグラフは、分光器の磁場内でどのように共鳴するかによって、各イオンの位置を測定します。 共鳴は一連のピークとして現れます。 グラフの各ピークは分子内の元素に対応しているため、1つの炭素原子と3つの水素原子を含む分子は4つのピークを示します。 ピークの各グループは、一般にマルチプレットと呼ばれますが、ピークの数によって決定される特定の名前もあります。 2つのピークを持つものはデュプレットと呼ばれ、3つのピークを持つものはトリプレットなどと呼ばれます。 トリッキーなものもあります。4つのピークは4つ組か、2つ組の2つ組のいずれかです。 違いは、4つ組内のすべてのピークの間隔が同じであるのに対し、2つ組のデュプレットでは、2番目と3番目のピークの間隔が異なる2つのピークのペアが表示されることです。 同じことが4つ組や他のマルチプレットにも当てはまります。特定のマルチプレット内のピークの相対間隔は同じです。 それらの間で間隔が異なる場合は、1つの大きなマルチプレットではなく、小さなマルチプレットのグループになります。

ピークは100万分の1で測定されます。これは、このコンテキストでは、分光器の動作の100万分の1を意味します。 周波数ですが、J定数はヘルツで表されるため、の値を決定する前にピークを変換する必要があります。 J。 これを行うには、ppmにヘルツ単位の分光器の周波数を掛けてから、100万で割ります。 たとえば、値が1.262 ppmで、分光器が400 MHzまたは4億ヘルツで動作している場合、最初のピークの値は504.84になります。

マルチプレットのピークごとにその計算を繰り返し、対応する値を書き留めます。 そのプロセスを高速化するオンライン計算機があります。または、必要に応じてスプレッドシートまたは物理計算機を使用できます。 デュプレットのJを計算するには、高い値から低い値を引くだけです。 たとえば、2番目のピークの値が502.68の場合、Jの値は2.02Hzになります。 ピーク トリプレットまたはクアドラプレット内はすべて同じ間隔であるため、この値を計算するだけで済みます。 一度。

デュプレットのデュプレットなど、より複雑なマルチプレットでは、ピークの各ペア内で小さな結合定数を計算し、ピークのペア間で大きな結合定数を計算する必要があります。 より大きな定数に到達する方法はいくつかありますが、最も簡単な方法は、最初のピークから3番目のピークを減算し、2番目のピークから4番目のピークを減算することです。 分光器には通常、およそプラスマイナス0.1 Hzの許容誤差があるため、数値がわずかに変化しても心配する必要はありません。 この特定の例では、2つを平均して、より大きな定数に到達します。

トリプレットのデュプレックスでは、同じ理由が当てはまります。 3つのピーク間の小さい方の定数は、分光器の許容誤差内で同一であるため、次のことができます。 最初のトリプレットの任意のピークを選択し、2番目の対応するピークの値を差し引くことによってJを計算します トリプレット。 つまり、ピーク1の値からピーク4の値を減算するか、ピーク2の値からピーク5の値を減算して、より大きな定数に到達することができます。 ピークの各セットのJを計算するまで、必要に応じて、より大きなマルチプレットに対して繰り返します。