Obraz (2481)

Opa multipletów musi uwzględniać nie tylko ich przesunięcie chemiczne, ale także odległość między liniami. Odległość ta, nazywana stalą sprzężenia, jest imerzona w hercach i oznaczana literą J. Wielkość J wynosi zwykle nie więcej nt kilkanaście herców. Przesunięcia chemiczne multipletowych sygnałów są wyznaczane względem ich środków. Pojęcie środka multipletu wymaga osobnej definicji, ale w naszej uproszczonej dyskusji nie jest to potrzebne.

Nazwa „stała sprzężenia” nawiązuje do przyczyny rozszczepienia sygnałów. Zjawisko to jest wynikiem tzw. sprzężenia spinowo-spinowego. Nazwą tą określamy wzajemne oddziaływanie pól magnetycznych, wywoływanych przez spin protonów. Możliwe są dwa kierunki spinu i dlatego własne pola magnetyczne protonów mogą mieć dwa kierunki, zgodny i niezgodny z kierunkiem pola zewnętrznego. Pola magnetyczne wytwarzane przez protony są odczuwane przez inne znajdujące się w pobliżu protony, jako słabe działanie odsłaniające lub przesłaniające. Mówimy, że protony działające wzajemnie na siebie swoimi polami magnetycznymi są ze sobą sprzężone. Analizę sprzężeń spinowo-spinowych ułatwiają następujące reguły.

1.    Sprzężenie występuje tylko wtedy, gdy działające na siebie protony różnią się przesunięciem chemicznym.

2.    Sprzężone ze sobą protony wzajemnie rozszczepiają swoje sygnały. Odległości między liniami w sprzężonych ze sobą multipletach są identyczne.

3.    Gdy liczba protonów powodujących rozszczepienie wynosi n, to liczba linii w multiplecie wynosi n+1. Multipletowość sygnałów informuje zatem o liczbie sprzężonych ze sobą protonów.

4.    Wielkość stałych sprzężenia nie zależy od natężenia zewnętrznego pola magnetycznego (jest niezależna od operacyjnej częstotliwości spektrometru).

5.    Sprzężenie jest działaniem o krótkim zasięgu. W związkach nie zawierających wiązań podwójnych C=C sprzężenie nie przenosi się dalej niż przez trzy wiązania

Liczba ima w multipletach i wielkość stałych sprzężenia J dostarczają najwięcej informacji strukturalnych. Stałymi sprzężenia nie będziemy się zajmowali. ponieważ ich analiza wymaga wiadomości, nie mieszczących się w elementarnych podręcznikach chemii organicznej. Liczba linii w prostych przypadkach. wynika z reguły n+1. Następujące przykłady ilustrują często spotykane przypadki:

sygnaly H, i H_b są dubletami

H. Hfc I I

Hgp

H,

-CHj-CHj-

CHj-C-H

CHj-CHj-

sygnał H, jest dubletem a H,, daje tryplet

sygnały obu grup CH, są trypletami

sygnał CH₃ jest dubletem a grupa CH daje kwartet

CH, daje tryplet a sygnał CH, jest kwartetem

Widmo 1-jodopropanu (rys. 3.6.) ilustruje przypadek sprzężenia grupy CH₂ z grupami CHj i CH₂. Widzimy, że sygnał „środkowej" grupy CHj jest sekstetem, czyli składa się z sześciu linii, zgodnie z regułą n+1 Trzeba jednak podkreślić, że jest to niezbyt często spotykany przypadek idealny.

700    800    500    400    300    200    100 Hi 0

CH₃CH₂CH₂I