Протонен ЯМР, упражнение 3

Това е ЯМР спектър на съединението с брутна формула С9 Н10 О. Първо да определим еквивалента на наситеност. Имаме девет въглерода, максималният брой водороди, които можем да имаме за тях, е две по девет плюс две. Две по девет плюс две е равно на 20, така че за девет въглерода максималният брой водородни атоми е 20. Но ние имаме само 10 водорода, значи ни липсват 10 водорода, или ни липсват 5 двойки водород. Следователно еквивалентът на ненаситеност (ЕН) е пет. Когато имаме ЕН четири или по-висок, веднага допускаме наличие на бензенови пръстени. Затова ще напиша бензенов пръстен, тъй като съм напълно сигурен, че има такъв в молекулата. Ако разгледаме този сложен сигнал ето тук, тук има множество застъпващи се сигнали от протоните в бензеновия пръстен, а знем, че това е областта на ароматните протони в ЯМР спектрите. Значи така. Имаме пет ароматни протони, които сега ще запиша тук. Поставям петте ароматни протони, които са в различно обкръжение и ни дават застъпващи се сигнали, като се получава тази сложна на вид ивица ето тук. Добре, това отразява ЕН = 4, но ние имаме ЕН = 5, така че трябва още нещо. Това ще бъде двойна връзка, за която виждаме, че сигналът е между девет и десет. Спомни си, сигнал между девет и 10 е областта на алдехидните протони. Значи тук имаме алдехиден протон, затова записвам карбонил, добавям един водород и получаваме следващото парче от пъзела. Тази алдехидна група е свързана с нещо. Сега да видим другите два сигнала. Този сигнал съответства на два протона, затова записвам СН2. Колко съседни протони имаме за тези СН2 протони? Тук има един, два, три пика. Щом има три пика, просто изваждаме едно, за да определим колко са съседните протони. Три минус едно е равно на две. Това СН2 има два съседни протона. Същото правим и за тази ивица, която съответства на два протона. Това ще бъде СН2 и отново имаме три пика – един, два, три. Три минус едно е две, значи това СН2 има два съседа. Тези СН2 трябва да са едно до друго, ще ги напиша тук. Ако имаме СН2 до друго СН2, всяко от тези СН2 има два съседа, например, ако разгледам тези тук, колко са съседните протони? Това е съседният въглерод, той има два протона, а това отговоря на това, което виждаме в ЯМР спектъра. Това е единственият начин да съберем тези различни парчета от пъзела. Затова поставяме СН2 да се разклонява ето тук от бензеновия пръстен, после другото СН2 и накрая алдехидната група. Поставям алдехидната група ето така. Това трябва да е структурата на нашето съединение. Да видим този алдехиден протон, ще го оцветя. Този алдехиден протон тук дава само синглет в ЯМР спектъра, но има два съседа. Ще поставя съседните протони. Те са при този въглерод тук, така че, ако разглеждаме алдехидния протон, това е съседният му въглерод и имаме два съседни протона. При два съседа можем да очакваме разцепване на сигнала за този алдехиден протон. Но в ЯМР спектъра няма такова. Обикновено не се вижда такова разцепване, защото константата на спин-спиново взаимодействие обикновено е много малка, така че тази ивица обикновено е синглет. Но понякога, ако увеличим, можем да забележим известно разцепване за алдехидния протон. В този ЯМР имаме ивица за два протона, което трябва да е СН2, и колко съседни протони? В тази ивица имаме четири пика, един, два, три, четири, така че четири минус едно е три, значи три съседни протона за протоните в СН2. А какво да кажем за химичното отместване на тази ивица? Химичното отместване е близо до 4 чнм. В тази област можем да очакваме тези протони да са свързани с въглерод, който е свързан с електроотрицателен атом. Поглеждаме брутната формула, единственият електроотрицателен атом е кислородът, който трябва да е свързан с този въглерод и затова го записвам тук. Този кислород е свързан с този въглерод, а този въглерод е свързан с два водорода. Това имаме дотук. Кислородът е по-електроотрицателен от въглерода, така че кислородът изтегля електронна плътност от тези два протона, което води до по-висока стойност за химичното отместване. Това е ивицата за тези два протона в цикламено, ето тук. Сега да разгледаме тази ивица. Имаме три протона, значи СН3, а колко са съседните протони? От ивицата виждаме, че има един, два, три пика, така че три минус едно е две. Значи два съседни протона. Двата съседни протона трябва да са тези в цикламено. Сега мога да поставя метиловата група тук, като ще използвам червено за метиловите протони. Тези метилови протони дават тази ивица. Предвиждаме два съседа, като тези съседни протони са ето тези тук в цикламено. Това са двата съседни протона. За тези в цикламено предвидихме три съседни протона, това са един, два, три. И накрая да видим последната ивица, имаме само един протон и само едно място, на което да го сложим, той трябва да е при кислорода. Това съответства... Това е ЯМР спектър на алкохол, на етанола. Този протон в синьо съответства на тази ивица в ЯМР спектъра. Химичното отместване е трудно да се определи за протон от алкохолна група. Обикновено е между 2 до 5 чнм, но е много трудно да се предскаже къде ще се появи този сигнал. Да видим колко съседни протони има протонът в синьо. При съседния въглерод има два протона, така че можеш да очакваш 2 + 1 пика. Когато n е равно на две, две плюс едно дава три. Затова очакваме тази ивица да е триплет, обаче виждаме само синглет. Това е така, защото този протон е алкохолен протон, който много бързо преминава от една молекула в друга. Той се премества толкова бързо, че този протон никога не остава на едно място достатъчно дълго, че да си взаимодейства със съседните протони. Затова ЯМР апаратите обикновено не показват разцепване. При подходящи условия е възможно да има разцепване на ивицата за алкохолния протон и тук да видиш триплет. Но в повечето ЯМР спектри ще има само синглет, което е друга подсказка в ЯМР спектъра.