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1. 화학적 이동(Chemical shifts)의 원인
- 전자 환경의 영향: 핵 주변을 둘러싼 전자들이 형성하는 작은 국부 자기장에 의해 발생함.
- 차폐(Shielding): 전자 밀도가 높은 핵은 외부 자기장으로부터 더 강하게 보호받음.
- 따라서 더 높은 자기장이 필요하고, NMR 차트의 오른쪽(Upfield)에서 흡수됨.
- 탈차폐(Deshielding): 전자 밀도가 낮은 핵은 외부 자기장에 더 많이 노출됨.
- 따라서 더 낮은 자기장이 필요하고, NMR 차트의 왼쪽(Downfield)에서 흡수됨.
2. 1H NMR 스펙트럼의 영역
- 1H 화학적 이동은 대부분 0 ~ 10 δ 범위에 존재하며, 다섯 영역으로 구분함.
- Saturated (0 ~ 1.5 δ): 포화 탄화수소 수소.
- Allylic (1.5 ~ 2.5 δ): C=C 이중결합 옆 탄소에 붙은 수소.
- Y = O, N, Halogen (2.5 ~ 4.5 δ): 전기음성도가 큰 원자에 인접한 수소.
- Vinylic (4.5 ~ 6.5 δ): C=C 이중결합 탄소에 직접 붙은 수소.
- Aromatic (6.5 ~ 8.0 δ): 벤젠 고리에 직접 붙은 수소.
3. 수소의 화학적 이동과 전자 환경과의 상관관계
- 혼성도 효과: sp³ 혼성 탄소에 결합된 수소는 높은 자기장에서 흡수되는 반면, sp² 혼성 탄소에 결합된 수소는 낮은 자기장에서 흡수됨.
- 전기음성도 효과: N, O, 할로겐 등 전기음성적 원자가 결합된 탄소의 수소는 낮은 자기장(더 높은 δ 값)에서 흡수됨.
Problem 13-6. Each of the following compounds has a single 1H NMR peak. Approximately where would you expect each compound to absorb?
Answer.
(a) Cyclohexane: 1.2-1.6 δ
(b) Acetone (CH₃COCH₃): 2.1-2.4 δ
(c) Benzene: 6.5-8.0 δ (specifically 7.3 δ)
(d) CH₂Cl₂: 2.5-4.0 δ (specifically 5.3 δ)
(e) Glyoxal (CHOCHO): 9.7-10.0 δ
(f) Trimethylamine [(CH₃)₃N]: 2.1-2.5 δ
Problem 13-7. Identify the different types of protons in the following molecule, and tell where you would expect each to absorb:
Answer.
Aromatic ring protons: 6.5-8.0 δ
CH₃O- (Ether): 3.3-4.5 δ
Vinylic proton (=CH-): 4.5-6.5 δ
Allylic protons (C=C-CH₂-): 1.6-2.2 δ
Saturated alkyl protons (-CH₃): 0.7-1.3 δ
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