Введение в ЯМР

Совместное использование углеродных и протонных спектров позволяет установить местоположение заместителей в случае отсутствия симметрийных свойств исследуемой молекулы.

Неизвестное 4 содержит  атомы С, Н, и О. Его  протонный и углеродные спектры представлены на следующем рисунке.

Углеродный спектр с полным подавлением содержит 2 пика в алифатической области (при 32 и 55 м.д.), шесть пиков в ароматической области (в диапазоне от 160 м.д. до 110 м.д.) и пик в карбонильной области - 200 м.д.  Анализ спектров начнём с исследования пика в карбонильной области углеродных спектров. Как следует из таблицы,

в области химических сдвигов от 200 м.д. до 170 м.д. могут располагаться сигналы от кетонов и карбоновых кислот. В данном случае, расположение пика и отсутствие расщепления в спектре с частичным подавлением свидетельствуют в пользу кетона. В пользу кетона также говорит отсутствие сигнала в области 9-11 м.д. (область альдегидного и карбоксильного протонов) на протонном спектре. Теперь нам необходимо установить природу двух групп, входящих в состав кетона. Протонный и углеродный спектры говорят о наличии бензольного кольца с двумя заместителями. Наличие пиков в разных областях карбонильной и алифатической также свидетельствует о наличии двух разных заместителей у бензольного кольца. О двух разных заместителях говорят и шесть пиков в углеродном спектре с полным подавлением и соотношение высот "ступенек" интегрального протонного спектра.

Углеродный спектр с частичным подавлением содержит два квартета, что говорит о наличии двух CH₃ групп. Поскольку в алифатической области нет других пиков, логично предположить, что одним заместителем является CH₃, но протонный (3.8 м.д.) и углеродный (55 м.д.) химические сдвиги говорят скорее в пользу ОCH₃, чем CH₃ группы. Линия с химическим сдвигом 32 м.д. на углеродном спектре с полным подавлением и линия при 2.5 м.д. в протонном спектре относится к метильной группе в составе COCH₃.

Поскольку в углеродных и протонном спектрах отсутствуют признаки симметрии молекулы, то заместители должны быть либо в орто-,  либо в мета-положениях. Т.е. неизвестное 4 должно быть либо орто- либо метаметоксиацетофеноном. Для выяснения положения заместителей используем аддитивные зависимости для теоретического расчёта химических сдвигов.

Для орто- положения получаем следующий результат:

Используя формулу

δ(k)=128.5+ΣA_i

где δ(k) - химический сдвиг углерода в данном положении в углеродном кольце,

128.5 - химический сдвиг бензола,

а A_i - это вклад, который вносит заместитель в данное положение.

Получаем: 

δ(1)=128.5+31.5=160, 

δ(2)=128.5-3.2=125.5, 

δ(3)=128.5+1.1=129.6, 

δ(4)=128.5-7.7=120.8,

δd(5)=128.5+5.2=133.7, 

δ(6)=128.5-14.4=114.1.

 Этот набор химических сдвигов хорошо совпадает с экспериментальными значениями, поэтому, можно считать, что неизвестное 4 это ортометоксиацетофенон.