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NMR-Spektroskopie – ¹H- und ¹³C-Spektren, Integration und n+1-Regel

ChemieOrganische ChemieAlter 16–17

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Wählen Sie eines von 23 kleinen organischen Molekülen und sehen Sie sein schematisches ¹H-NMR-Spektrum (chemische Verschiebung relativ zu TMS, Integralkurve, Aufspaltung nach der n+1-Regel, Vergrößerung jedes Signals) und sein ¹³C-NMR-Spektrum (Zahl der Kohlenstoffumgebungen). Vergleichen Sie CDCl₃ mit CHCl₃ als Lösungsmittel, führen Sie einen D₂O-Austausch durch, um O–H- und N–H-Protonen zu finden, und ändern Sie die Spektrometerfrequenz; bestimmen Sie danach unbekannte Verbindungen aus ihren Spektren, auch in kombinierten Aufgaben mit IR- und Massenspektren.

Lektion: NMR-Spektroskopie und Strukturaufklärung

Was sie zeigt

In einem starken Magnetfeld absorbieren ¹H- und ¹³C-Kerne Radiowellen bei Frequenzen, die von ihrer chemischen Umgebung abhängen. Die chemische Verschiebung δ in ppm relativ zu TMS zeigt, woran das Atom gebunden ist; die Zahl der Signale entspricht daher der Zahl der Umgebungen. Im ¹H-Spektrum ist die Fläche jedes Signals (Integration) proportional zur Zahl der H-Atome, und n äquivalente H an Nachbarkohlenstoffen spalten ein Signal in n + 1 Linien auf. Die Spektren hier sind schematisch, aus typischen Tabellenwerten aufgebaut, mit einfacher Kopplung erster Ordnung.

So funktioniert es

Wählen Sie auf dem Bildschirm ¹H-NMR-Spektrum ein Molekül und tippen Sie auf ein Signal oder eine Tabellenzeile, um es zu vergrößern und J abzulesen. Ändern Sie das Spektrometer, schalten Sie die Integralkurve ein oder aus, aktivieren Sie D₂O-Austausch und stellen Sie das Lösungsmittel auf CHCl₃. Der Bildschirm ¹³C-NMR-Spektrum zählt die Kohlenstoffumgebungen. Bei Unbekannte bestimmen und Kombinierte Aufgabe lesen Sie die Spektren, tippen auf einen Kandidaten und nutzen Nächste Verbindung.

Einstellbare Parameter

  • Bildschirm ¹H-NMR-Spektrum, ¹³C-NMR-Spektrum, Unbekannte bestimmen, Kombinierte Aufgabe IR + MS + NMR
  • Molekül Ethanol, Methoxymethan (Dimethylether), Ethansäure (Essigsäure), Methansäuremethylester (Methylformiat), Propan-1-ol, Propan-2-ol, Methoxyethan, Propanal, Propanon (Aceton), Butanon, Butanal, 2-Methylpropanal, Ethansäureethylester (Ethylacetat), Propansäuremethylester, Butansäure, 1-Brompropan, 2-Brompropan, Propan-1-amin, Propan-2-amin, N,N-Dimethylmethanamin (Trimethylamin), Ethylbenzol, 1,4-Dimethylbenzol (p-Xylol), 1,2-Dimethylbenzol (o-Xylol)
  • Spektrometerfrequenz 60 MHz, 100 MHz, 400 MHz
  • Lösungsmittel CDCl₃ (deuteriert), CHCl₃ (nicht deuteriert)
  • D₂O-Austausch
  • Integralkurve anzeigen

Fragen zum Erkunden

  1. Warum ist das CH₂-Signal von Ethanol ein Quartett, das CH₃-Signal aber ein Triplett?
  2. Wie unterscheiden Sie Propan-1-ol und Propan-2-ol allein mit ¹³C-NMR?
  3. Was passiert mit dem ¹H-Spektrum der Butansäure nach einem D₂O-Austausch, und warum?

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