Proton NMR Spectroscopy The NMR Phenomenon Most nuclei
- Slides: 79
Proton NMR Spectroscopy
The NMR Phenomenon • Most nuclei possess an intrinsic angular momentum, P. • Any spinning charged particle generates a magnetic field. P = [I(I+1)]1/2 h/2 p where I = spin quantum # I = 0, 1/2, 1, 3/2, 2, …
Which nuclei have a “spin”? • If mass # and atomic # are both even, I = 0 and the nucleus has no spin. e. g. Carbon-12, Oxygen-16 • For each nucleus with a spin, the # of allowed spin states can be quantized: • For a nucleus with I, there are 2 I + 1 allowed spin states. 1 H, 13 C, 19 F, 31 P all have I = 1/2 DE = g(h/2 p)Bo
Spin states split in the presence of B 0
When a nucleus aligned with a magnetic field, B 0, absorbs radiation frequency (Rf), it can change spin orientation to a higher energy spin state. By relaxing back to the parallel (+1/2) spin state, the nucleus is said to be in resonance. Hence, NMR
Presence of Magnetic Field
NMR instruments typically have a constant Rf and a variable B 0. A proton should absorb Rf of 60 MHz in a field of 14, 093 Gauss (1. 4093 T). Each unique probe nucleus (1 H perhaps) will come into resonance at a slightly different and a very small percentage of - the Rf. All protons come into resonance between 0 and 12/1, 000 (0 – 12 ppm) of the B 0.
• Nuclei aligned with the magnetic field are lower in energy than those aligned against the field • The nuclei aligned with the magnetic field can be flipped to align against it if the right amount of energy is added (DE) • The amount of energy required depends on the strength of the external magnetic field
Energy Difference ( E) Between Two Different Spin States of a Nucleus With I=1/2
What Does an NMR Spectrum Tell You? • # of chemically unique H’s in the molecule # of signals • The types of H’s that are present e. g. aromatic, vinyl, aldehyde … chemical shift • The number of each chemically unique H integration • The H’s proximity to eachother spin-spin splitting
Chemical Equivalence How many signals in 1 H NMR spectrum?
Number of Equivalent Protons
Homotopic H’s – Homotopic Hydrogens • Hydrogens are chemically equivalent or homotopic if replacing each one in turn by the same group would lead to an identical compound
Enantiotopic H’s • If replacement of each of two hydrogens by some group leads to enantiomers, those hydrogens are enantiotopic
Diastereotopic H’s • If replacement of each of two hydrogens by some group leads to diastereomers, the hydrogens are diastereotopic – Diastereotopic hydrogens have different chemical shifts and will give different signals
Vinyl Protons
Typical 1 H NMR Scale is 0 -10 ppm
The d Scale
Tetramethylsilane (TMS)
Chemical Shift Ranges, ppm
Diamagnetic Anisotropy Shielding and Deshielding
Deshielding in Alkenes
Shielding in Alkynes
Methyl t-butyl ether (MTBE)
Toluene at Higher Field Splitting patterns in aromatic groups can be confusing A monosubstituted aromatic ring can appear as an apparent singlet or a complex pattern of peaks
Integral Trace
Spin-Spin Splitting
The Doublet in 1 H NMR
Hb in 1, 1, 2 -Tribromoethane
The Triplet in 1 H NMR
Ha in 1, 1, 2 -Tribromoethane
1, 1, 2 -Tribromoethane
The Quartet in 1 HMR
1, 1 -Dichloroethane
Ethyl benzene
CH 3 CH 2 OCH 3
Equivalent Protons do not Couple
Pascal’s Triangle
Methyl Isopropyl Ketone
1 -Nitropropane
Differentiate using 1 H NMR
Coupling Constants (J values)
Para Nitrotoluene
Bromoethane
para-Methoxypropiophenone
Styrene
Ha splitting in Styrene “Tree” Diagram
In the system below, Hb is split by two different sets of hydrogens : Ha and Hc – Theortically Hb could be split into a triplet of quartets (12 peaks) but this complexity is rarely seen in aliphatic systems
C-13 NMR Spectroscopy
C-13 chemical shifts
Methyl Propanoate C-13 proton decoupled
Ethyl Acrylate; C-13 prediction
Ethyl Acrylate; C-13 NMR
Coupling in C-13 NMR
Butanone - Coupled and Decoupled
1, 2, 2 -Trichloropropane 1 H and 13 C NMR Spectra
Coupled C-13 NMR Spectrum
- Proton proton chain
- Nuclear fission
- Proton proton chain
- Benzoic acid nmr
- Nmr active and inactive nuclei
- Chch3cl
- Nmr spectroscopy
- Factors affecting chemical shift
- Dept nmr spectroscopy
- Advantages of nmr spectroscopy
- Saclike structure that stores materials
- độ dài liên kết
- Các môn thể thao bắt đầu bằng tiếng nhảy
- Sự nuôi và dạy con của hươu
- điện thế nghỉ
- Một số thể thơ truyền thống
- Biện pháp chống mỏi cơ
- Trời xanh đây là của chúng ta thể thơ
- Voi kéo gỗ như thế nào
- Số nguyên tố là
- Thiếu nhi thế giới liên hoan
- Tỉ lệ cơ thể trẻ em
- Fecboak
- Các châu lục và đại dương trên thế giới
- Thế nào là hệ số cao nhất
- Hệ hô hấp
- Tư thế ngồi viết
- Hát kết hợp bộ gõ cơ thể
- đặc điểm cơ thể của người tối cổ
- Mật thư anh em như thể tay chân
- Glasgow thang điểm
- Tư thế ngồi viết
- ưu thế lai là gì
- Thẻ vin
- Cái miệng bé xinh thế chỉ nói điều hay thôi
- Thơ thất ngôn tứ tuyệt đường luật
- Các châu lục và đại dương trên thế giới
- Từ ngữ thể hiện lòng nhân hậu
- Diễn thế sinh thái là
- Frameset trong html5
- Thế nào là giọng cùng tên? *
- Phép trừ bù
- Bài hát chúa yêu trần thế alleluia
- Sự nuôi và dạy con của hươu
- đại từ thay thế
- Quá trình desamine hóa có thể tạo ra
- Vẽ hình chiếu vuông góc của vật thể sau
- Công thức tiính động năng
- Thế nào là mạng điện lắp đặt kiểu nổi
- Dạng đột biến một nhiễm là
- Lời thề hippocrates
- Vẽ hình chiếu đứng bằng cạnh của vật thể
- Bổ thể
- Proton neutron
- Proton neutron elektron
- Symbole proton neutron electron
- Proton pulling power
- Proton pump inhibitors mechanism of action flowchart
- Relativity
- Number of proton
- Hydride vs hydrogen
- Number of proton
- Packing fraction formula
- Protones vinilicos
- Perky patty proton
- 4 carbon compound in krebs cycle
- Protondrive
- Proton technologies
- Erik adli
- Pass the proton acid base theories answer key
- Is sulfuric acid a weak acid
- Proton spin
- Electric charge
- Proton spin
- Prompt gamma imaging
- If a proton is accelerated from rest through
- Proton laser
- Proton sembolü
- Proton charge
- Thunderbird proton