2.1.2 Спин-спиновое взаимодействие

Сигналы протона (группы протонов) в спектре могут быть представлены в виде одиночной линии (такой сигнал называется «синглет») или в виде групп линий.

Если сигнал представлен в виде двух линий определенной интенсивности (рис. 8) - сигнал называется «дублет»; в виде трех линий - «триплет», в виде четырех линий - «квадруплет», или «квартет». Сигнал может быть представлен группой из шести и более линий, в этом случае говорят о мультиплете.

Рис. 8 Сигналы ЯМР 1Н: а - синглет (обозначается с., s); б - дублет (д., d.); в - триплет (т., t.), г - квадруплет (кв., q.)

Каждая линия любого мультиплета будет отстоять от соседних линий того же мультиплета на одно и то же число герц.

Химический сдвиг дублета определяется следующим образом. Находится «центр тяжести» дублета и берется соответствующее значение м.д. Химический сдвиг триплета, квадруплета и др. мультиплетов указывается двумя значениями: левое значение - положение крайнего левого компонента мультиплета, правое значение - положение крайнего правого компонента мультиплета. Химические сдвиги обычно приводят с двумя знаками после запятой.

Расщепление сигнала протона на компоненты происходит благодаря спин-спиновым взаимодействиям - взаимодействие спинов протонов через электронные связи.

Согласно принципу Паули, электроны, связывающие два ядра, спарены, т.е. их спины антипараллельны. В магнитном поле имеется определенная тенденция для каждого из ядер спаривать свой спин со спином одного из связывающих электронов таким образом, чтобы большинство из них было антипараллельными (соответствует устойчивому состоянию).

Обычно спин-спиновое взаимодействие распространяется очень слабо не далее трех связей, если только это не напряженные циклы, мостиковые системы, делокализованные системы (в ароматических или ненасыщенных структурах).

Спин-спиновое взаимодействие через две связи называется геминальным.

Спин-спиновое взаимодействие через три связи называется вицинальным.

H-С- H Геминальное спин-спиновое взаимодействие через 2 связи (2J)

H- C- C -H Вицинальное спин-спиновое взаимодействие через 3 связи (3J)

Возможно ли заранее предсказать вид сигнала (мультиплетность)?

Да, возможно. Для этого используют следующее правило.

Если n протонов одной группы (обозначим «А») взаимодействуют с n протонами другой группы (обозначим «В»), то сигнал протонов группы «А» будет состоять из n+1 линий, а сигнал протонов «В» - из n +1 линий (общее правило 2nI+1, т.к. для протона I = Ѕ, то мультиплетность равна n + 1). Таким образом, то или иное расщепление сигнала в спектре ПМР позволяет определять структуру вещества.