ΦΑΣΜΑΤΟΣΚΟΠΙΑ ΠΥΡΗΝΙΚΟΥ ΜΑΓΝΗΤΙΚΟΥ ΣΥΝΤΟΝΙΣΜΟΥ H-NMR, 13 C-NMR. Aπορρόφηση ενέργειας - Συντονισμός

Σχετικά έγγραφα
ΦΑΣΜΑΤΟΣΚΟΠΙΑ ΠΥΡΗΝΙΚΟΥ ΜΑΓΝΗΤΙΚΟΥ ΣΥΝΤΟΝΙΣΜΟΥ ΦΑΣΜΑΤΑ 1 H-NMR. Επίκουρος καθηγητής Ν. Αλιγιάννης

ΦΑΣΜΑΤΟΣΚΟΠΙΑ ΠΥΡΗΝΙΚΟΥ ΜΑΓΝΗΤΙΚΟΥ ΣΥΝΤΟΝΙΣΜΟΥ H-NMR, 13 C-NMR. Aπορρόφηση ενέργειας - Συντονισμός

ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗ κ. ΚΟΥΠΠΑΡΗ

ΦΑΣΜΑΤΟΣΚΟΠΙΑ IR/NMR

Ενόργανη Ανάλυση Εργαστήριο. Φασματοσκοπία πυρηνικού μαγνητικού συντονισμού Nuclear Magnetic Resonance spectroscopy, NMR. Πέτρος Α.

Κεφάλαιο 13 Φασματοσκοπία

Προσδιορισμός της Δομής Οργανικών Μορίων

Οργανική Χημεία. Κεφάλαια 12 &13: Φασματοσκοπία μαζών και υπερύθρου

Ε. Μαλαμίδου Ξενικάκη

ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΤΗΣ ΔΟΜΗΣ. Φασματοσκοπία Πυρηνικού Μαγνητικού Συντονισμού, NMR

Βασικές αρχές της Φασµατοσκοπίας NMR

ΦΑΣΜΑΤΟΣΚΟΠΙΑ ΟΡΓΑΝΙΚΩΝ ΕΝΩΣΕΩΝ

Φασματοσκοπίας UV/ορατού Φασματοσκοπίας υπερύθρου Φασματοσκοπίας άπω υπερύθρου / μικροκυμάτων Φασματοσκοπίας φθορισμού Φασματοσκοπίας NMR

ΦΑΣΜΑΤΟΣΚΟΠΙΑ ΠΥΡΗΝΙΚΟΥ ΜΑΓΝΗΤΙΚΟΥ ΣΥΝΤΟΝΙΣΜΟΥ (NUCLEAR MAGNETIC RESONANCE SPECTROSCOPY)

13.6 Η ερμηνεία των φασμάτων NMR πρωτονίου

NMR - πορφυρινών v=(γ/2π)(1-σ).ηο σ=σταθερά προστασίας

Φασµατοσκοπία NMR. Απόστολος Σπύρος Γ-207, ισόγειο κτιρίου Χηµείας. Τηλ

Μοριακός Χαρακτηρισμός

Φάσµατα άνθρακα-13 ( 13 C NMR)

Σταθερά προστασίας. , αυτά προστατεύουν (αντίθετη κατεύθυνση ως προς το Β 0

Αποσύζευξη πυρήνων. Πριν την αποσύζευξη. και ν Χ. Ακτινοβολούµε επιλεκτικά τον πυρήνα Χ µε ένα µαγνητικό πεδίο Β 2

ΤΣΟΛΕΡΙ ΗΣΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΟΣ. Γιαπερισσότερηύλησχετικάµετη φασµατοσκοπία NMR στον ιστότοπο

κυματικής συνάρτησης (Ψ) κυματική συνάρτηση

ΚΒΑΝΤΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ: Τα άτομα έχουν διακριτές ενεργειακές στάθμες ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΣΤΑ ΦΑΣΜΑΤΑ

Μοριακή Φασματοσκοπία I. Παραδόσεις μαθήματος Θ. Λαζαρίδης

ΦΑΣΜΑΤΑ ΕΚΠΟΜΠΗΣ ΑΠΟΡΡΟΦΗΣΗΣ

Φασματοσκοπία πυρηνικού μαγνητικού συντονισμού Nuclear Magnetic Resonance spectroscopy, NMR

Σύζευξη µακράς εµβέλειας

ΦΥΣΙΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ ΣΤΗΝ ΑΝΟΡΓΑΝΗ ΧΗΜΕΙΑ

Φασματοσκοπία Υπερύθρου (IR, FTIR)

Λύσεις 3 ης Γραπτής Εργασίας (Φασματοσκοπία)

Κεφάλαιο 39 Κβαντική Μηχανική Ατόμων

Σύζευξη σπιν-σπιν J = 0 J 0

Ασκήσεις Φασµατοσκοπίας

Διάλεξη 5: Ατομική Δομή. Σύζευξη Σπιν-Τροχιάς

Spin του πυρήνα Μαγνητική διπολική ροπή Ηλεκτρική τετραπολική ροπή. Τάσος Λιόλιος Μάθημα Πυρηνικής Φυσικής

Ευαισθησία πειράµατος (Signal to noise ratio = S/N) ιάρκεια πειράµατος (signal averaging)) ιάρκεια 1,38 1,11 0,28 5,55. (h) πειράµατος.


( J) e 2 ( ) ( ) x e +, (9-14) = (9-16) ω e xe v. De = (9-18) , (9-19)

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ΧΗΜΙΚΗ ΜΕΤΑΤΟΠΙΣΗ

Κυματική φύση της ύλης: ΚΒΑΝΤΙΚΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ. Φωτόνια: ενέργεια E = hf = hc/λ (όπου h = σταθερά Planck) Κυματική φύση των σωματιδίων της ύλης:

Κύριος κβαντικός αριθμός (n)

H φασματοσκοπία μάζας: αναλυτική τεχνική αναγνώρισης αγνώστων ενώσεων, ποσοτικοποίησης γνωστών και διευκρίνισης της δομής.

Κομβικές επιφάνειες. Από τη γνωστή σχέση: Ψ(r, θ, φ) = R(r).Θ(θ).Φ(φ) για Ψ = 0 θα πρέπει είτε R(r) = 0 ή Θ(θ).Φ(φ) = 0

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ. Σύγxρονη Φυσική II. Ατομική Δομή ΙΙ Διδάσκων : Επίκ. Καθ. Μ. Μπενής

ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΑΤΟΜΙΚΗΣ (FineStructureA) Ακαδ. Ετος: Ε. Βιτωράτος. Φαινόμενα αλληλεπίδρασης σπιν-τροχιάς στα άτομα με πολλά ηλεκτρόνια.

Περίληψη 1 ου Κεφαλαίου

PLANCK 1900 Προκειμένου να εξηγήσει την ακτινοβολία του μέλανος σώματος αναγκάστηκε να υποθέσει ότι η ακτινοβολία εκπέμπεται σε κβάντα ενέργειας που

Διάλεξη 2: Πυρηνική Σταθερότητα, σπιν & μαγνητική ροπή

ΦΥΣΙΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ ΣΤΗΝ ΑΝΟΡΓΑΝΗ ΧΗΜΕΙΑ

Μοριακά φάσματα. Όσον αφορά τα ενεργειακά επίπεδα των ηλεκτρονίων σε ένα μόριο, αυτά μελετήθηκαν σε μια πρώτη προσέγγιση μέσω της μεθόδου LCAO.

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ. Σύγxρονη Φυσική II. Μοριακή Δομή ΙΙ Διδάσκων : Επίκ. Καθ. Μ. Μπενής

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟΣΧΕ ΙΑΣΜΟΥ ΦΑΡΜΑΚΩΝ

γ - διάσπαση Δήμος Σαμψωνίδης ( ) Στοιχεία Πυρηνικής Φυσικής & Φυσικής Στοιχειωδών Σωματιδίων 5 ο Εξάμηνο

Διατομικά μόρια- Περιστροφική ενέργεια δονητικά - περιστροφικά φάσματα

Μέθοδοι έρευνας ορυκτών και πετρωμάτων

Supporting Information. Experimental section

Μεταφορά µαγνήτισης. ιαφορά πληθυσµών 1,2 3,4 1,3 2,4. αντανακλά την αναλογία 1 προς 4. πυρήνων 13 C και 1 H. των ενεργειακών σταθµών

Δx

Πυρηνική Επιλογής. Τα νετρόνια κατανέμονται ως εξής;

Χηµική ισοδυναµία πυρήνων και µοριακή συµµετρία

ΙΟΝΤΙΚΟΣ ΚΑΙ ΟΜΟΙΟΠΟΛΙΚΟΣ ΔΕΣΜΟΣ ΙΟΝΤΙΚΟΣ Ή ΕΤΕΡΟΠΟΛΙΚΟΣ ΔΕΣΜΟΣ

Φασματοσκοπία πυρηνικού μαγνητικού συντονισμού Nuclear Magnetic Resonance spectroscopy, NMR. Πέτρος Α. Ταραντίλης 1

γ-διάσπαση Διάλεξη 17η Πετρίδου Χαρά Τμήμα G3: Κ. Κορδάς & Χ. Πετρίδου

Ατομική και Μοριακή Φυσική

Από τις σημειώσεις του καθηγητή Stewart McKenzie c.uk/teaching.html. Μοριακά ενεργειακά επίπεδα. τυπικά

Ακολουθίες παλµών 1D. υποδηλώνει τη. µαγνήτιση Μ 0 FID. φάση τους, δηλαδή τη θέση του ποµπού (Β 1. ) ως προς τη. παλµούς (x, y, ή φ) Ο δείκτης στους

Χημεία Γ Λυκείου Θετικής Κατεύθυνσης

γ - διάσπαση Δήμος Σαμψωνίδης ( ) Στοιχεία Πυρηνικής Φυσικής & Φυσικής Στοιχειωδών Σωματιδίων 5 ο Εξάμηνο

Πυρηνικός Μαγνητικός Συντονισμός Υδρογόνου: Απεικόνιση και Διαχωρισμός Νερού και Λιπιδίων

Τμήμα Τεχνολογίας Τροφίμων. Ανόργανη Χημεία. Ενότητα 3 η : Περιοδικότητα & Ατομική Δομή. Δρ. Δημήτρης Π. Μακρής Αναπληρωτής Καθηγητής.

Ο Πυρήνας του Ατόμου

Τμήμα Τεχνολογίας Τροφίμων. Ανόργανη Χημεία. Ενότητα 8 η : Υγρά, Στερεά & Αλλαγή Φάσεων. Δρ. Δημήτρης Π. Μακρής Αναπληρωτής Καθηγητής.

Ανόργανη Χημεία. Τμήμα Τεχνολογίας Τροφίμων. Ενότητα 5 η : Ομοιοπολικοί δεσμοί & μοριακή δομή. Δρ. Δημήτρης Π. Μακρής Αναπληρωτής Καθηγητής

των διαφόρων οργανικών ενώσεων και για την εξακρίβωση της δομής των φυσικών ενώσεων

Ηλεκτρονική φασματοσκοπία ατόμων

ΦΥΣΙΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ ΣΤΗΝ ΑΝΟΡΓΑΝΗ ΧΗΜΕΙΑ

Οργανική Χημεία της συντήρησης (ή γενική οργανική χημεία για συντηρητές)

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΟΡΓΑΝΙΚΗΣ ΧΗΜΕΙΑΣ. Άσκηση 2 η : Φασματοφωτομετρία. ΓΕΩΠΟΝΙΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ Γενικό Τμήμα Εργαστήριο Χημείας

Επαγωγικό φαινόμενο (Inductive Effect)- Συζυγιακό φαινόμενο (Conjugative Effect) ή Συντονισμός (Resonance) Αρωματικότητα (aromaticity)

ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΑΤΟΜΙΚΗΣ (FineStructureA) Ακαδ. Ετος: Ε. Βιτωράτος

1 Polarization spectroscopy

Κεφάλαια (από το βιβλίο Serway-Jewett) και αναρτημένες παρουσιάσεις

β διάσπαση II Δήμος Σαμψωνίδης ( ) Στοιχεία Πυρηνικής Φυσικής & Φυσικής Στοιχειωδών Σωματιδίων 5 ο Εξάμηνο

Μέθοδοι έρευνας ορυκτών και πετρωμάτων

Ατομική Φυσική. Η Φυσική των ηλεκτρονίων και των ηλεκτρομαγνητικών δυνάμεων.

ρ. Κ. Γιαννακοπούλου

Ηλεκτρονικά Φαινόμενα

ΜΟΡΙΑΚΗ ΦΑΣΜΑΤΟΣΚΟΠΙΑ

ΥΠΕΡΥΘΡΗ ΦΑΣΜΑΤΟΣΚΟΠΙΑ (IR)

Σχ. 1: Τυπική μορφή μοριακού δυναμικού.

Supporting Information. Experimental section

ΚΒΑΝΤΙΚΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΙΙ - Ενότητα 6

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΟΝ ΠΑΛΜΙΚΟ ΠΥΡΗΝΙΚΟ ΜΑΓΝΗΤΙΚΟ ΣΥΝΤΟΝΙΣΜΟ (NMR)

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΥΛΙΚΩΝ ΜΑΘΗΜΑ 1 Ο ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΥΛΙΚΩΝ. Δρ. M.Χανιάς Αν.Καθηγητής Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών ΤΕ, ΤΕΙ Ανατολικής Μακεδονίας και Θράκης

γ - διάσπαση Δήμος Σαμψωνίδης ( ) Στοιχεία Πυρηνικής Φυσικής & Φυσικής Στοιχειωδών Σωματιδίων 5 ο Εξάμηνο

Πρωτόνια, νετρόνια και ηλεκτρόνια. πρωτόνιο 1 (1,67X10-24 g) +1 νετρόνιο 1 0 1,6X10-19 Cb ηλεκτρόνιο 1/1836 (9X10-28 g) -1

ΜΟΡΙΑΚΗ ΦΑΣΜΑΤΟΣΚΟΠΙΑ

PLANCK 1900 Προκειμένου να εξηγήσει την ακτινοβολία του μέλανος σώματος αναγκάστηκε να υποθέσει ότι η ακτινοβολία εκπέμπεται σε κβάντα ενέργειας που

16. To φάσμα 13 C NMR ενός τριβρωμοβενζολίου εμφανίζει σήματα σε δ = 124 και 132. Για ποιο ισομερές πρόκειται;

Transcript:

ΦΑΣΜΑΤΟΣΚΟΠΙΑ ΠΥΡΗΝΙΚΟΥ ΜΑΓΝΗΤΙΚΟΥ ΣΥΝΤΟΝΙΣΜΟΥ 1 -NMR, 13 C-NMR Aπορρόφηση ενέργειας - Συντονισμός

ΦΑΣΜΑΤΑ NMR Nuclear Magnetic Resonance spectroscopy Φάσματα Πυρηνικού Μαγνητικού Συντονισμού Παράγονται με αλληλεπίδραση ηλεκτομαγνητικής ακτινοβολίας (περιοχή βραχέων ραδιοκυμάτων) με «μαγνητικούς πυρήνες» ( 1, 13 C, 31 P, ) οι οποίοι θα πρέπει να βρίσκονται μέσα σε ισχυρό και ομοιογενές μαγνητικό πεδίο (ηλεκτρομαγνήτες) Ο πυρήνας είναι φορτισμένο σωματίδιο το οποίο ευρισκόμενο μέσα σε μαγνητικό πεδίο συμπεριφέρεται ως μαγνητικό δίπολο: διαθέτει γωνιακή στροφορμή και μαγνητική ροπή και χαρακτηρίζεται από τον κβαντικό αριθμό spin (Ι αριθμός αυτοστροφής) - λαμβάνει ημιακέραιες τιμές.

Κβαντικοί αριθμοί Spin κοινών μαγνητικών πυρήνων Δεν διαθέτουν Spin, δεν είναι «ορατοί» στα φάσματα NMR Πυρήνας 1 2 12 C 13 C 14 N 16 O 17 O 19 F Κβαντικός αρ. 1/2 1 0 1/2 1 0 5/2 1/2 spin (I) Ενεργειακές Καταστάσεις του spin 2 3 0 2 3 0 6 2 Πυρήνες με Μαζικό ή Ατομικό αριθμό περιττό διαθέτουν Στροφορμή Ρ και Μαγνητική Ροπή μ και χαρακτηρίζονται από τον κβαντικό αριθμό spin Ι ( 1 Η, 13 C, 31 P ) Για κάθε πυρήνα με I 0, ο αριθμός των επιτρεπτών ενεργειακών καταστάσεων του spin είναι 2I + 1 (Ι, Ι-1, Ι-2,..-Ι)

Ενέργεια από την περιοχή των ραδιοκυμάτων αλληλεπιδρά με ένα οργανικό μόριο και επέρχονται μεταβολές στην κατάσταση spin στοιχείων όπως το 1 και ο 13 C (μαγνητικοί πυρήνες). Απαραίτητη προϋπόθεση: να βρίσκεται μέσα σε ισχυρό και ομοιογενές μαγνητικό πεδίο - Φάσματα 1 NMR και 13 C NMR - SPIN: φυσική ιδιότητα μαγνητικών πυρήνων, εκφράζεται με τον κβαντικό αριθμό του spin και συμβολίζεται με Ι.

NUCLEAR SPIN STATES - YDROGEN NUCLEUS m O πυρήνας διαθέτει στροφορμή Ρ και μαγνητική ροπή, m. + + + 1/2-1/2 m Οι δύο διαφορετικές καταστάσεις απουσία μαγνητικού ή ηλεκτρικού πεδίου έχουν την ίδια ενέργεια 2 διαφορετικές καταστάσεις Spin ομοιόμορφη κατανομή φορτίου, ευκρινές φάσμα

Nuclear Spin Energy Levels N Mέσα σε μαγνητικό Πεδίο (B o ) οι 2 καταστάσεις spin έχουν διαφορετική ενέργεια -1/2 unaligned +1/2 B o S aligned

TE ENERGY SEPARATION DEPENDS ON B o - 1/2 degenerate at B o = 0 DE = kb o = hn + 1/2 B o increasing magnetic field strength

N Πηνίο ταλαντωτή RADIOFREQUENCY 40-600 Mz w Σε ισχυρό ομοιογενές μαγνητικό πεδίο οι μαγνητικοί πυρήνες εκτελούν μεταπτωτική κίνηση με γωνιακή συχνότητα ω hn Απορρόφηση ενέργειας και συντονισμός ω=2πν Καταγραφή φάσματος ΝΜR NUCLEAR MAGNETIC RESONANCE NMR S

Η ΣΥΧΝΟΤΗΤΑ ΣΥΝΤΟΝΙΣΜΟΥ Δε= Ε 180 ο Ε 0ο = h. ν.. 2πν = ω = γ. Ηο Ηο ή Βο η ένταση του μαγνητικού πεδίου ΘΩΡΑΚΙΣΗ ΑΠΟΘΩΡΑΚΙΣΗ: οφείλεται στη «μετακίνηση» των φορτίων των e-, τα οποία δημιουργούν μικρά επαγόμενα μαγνητικά πεδία με φορά αντίθετη από εκείνη του πεδίου της συσκευής. Οι μικρές διαφορές στα επί μέρους μαγνητικά πεδία που υφίσταται κάθε Η επιτρέπουν τη διάκριση μεταξύ τους, ανάλογα με το «χημικό περιβάλλον» τους.

Διαφορετικά «είδη» Η συντονίζονται σε ελαφρώς διαφορετικά ν στο ίδιο μαγνητικό πεδίο N B o = 1.41 Tesla EXAMPLE: hn 60 Mz 59,999995 Mz C 2 C S O C 3 59,999820 Mz 59,999700 Mz Για να γίνει συντονισμός στα 60 Mz η ένταση του μαγνητικού πεδίου Bo πρέπει να αυξηθεί κατά ποσά διαφορετικά για κάθε είδος πρωτονίου

Οι ν συντονισμού των πυρήνων σε Mz είναι ανάλογες με την ισχύ του εκάστοτε μαγνήτη Isotope Abundance B o (Tesla) Frequency(Mz) g(radians/tesla) 1 99.98% 1.00 42.6 267.53 1.41 60.0 2.35 100.0 7.05 300.0 2 0.0156% 1.00 6.5 41.1 7.05 45.8 4:1 13 C 1.108% 1.00 10.7 67.28 2.35 25.0 7.05 75.0 19 F 100.0% 1.00 40.0 251.7 Σε διαφορετικά μαγνητικά πεδία διαφορετικές ν συντονισμού

Η ΧΗΜΙΚΗ ΜΕΤΑΤΟΠΙΣΗ Η μεταβολή της συχνότητα συντονισμού των πυρήνων ανάλογα με το χημικό τους περιβάλλον ονομάζεται χημική μετατόπιση Στο Si(C 3 ) 4 ή TMS δίνουμε αυθαίρετα τιμή δ=0 ppm τα πλέον θωρακισμένα Η - πρότυπη ένωση parts per million chemical shift = d = Δν (z) Χ 10 6 spectrometer frequency in Mz = ppm Κλίμακα δ: τιμές ανεξάρτητες από την ένταση μαγνητικού πεδίου Κάθε πυρήνας συγκεκριμένου μορίου συντονίζεται στο ίδιο δ

ΧΗΜΙΚΗ ΜΕΤΑΤΟΠΙΣΗ ΚΑΙ ΗΛΕΚΤΡΑΡΝΗΤΙΚΟΤΗΤΑ ΥΠΟΚΑΤΑΣΤΑΤΗ Dependence of the Chemical Shift of C 3 X on the Element X Compound C 3 X Element X Electronegativity of X Chemical shift d C 3 F C 3 O C 3 Cl C 3 Br C 3 I C 4 (C 3 ) 4 Si F O Cl Br I Si 4.0 3.5 3.1 2.8 2.5 2.1 1.8 4.26 3.40 3.05 2.68 2.16 0.23 0 most deshielded deshielding increases with the electronegativity of atom X TMS

ΑΠΟΘΩΡΑΚΙΣΗ ΛΟΓΩ ΗΛΕΚΤΡΑΡΝΗΤΙΚΟΥ ΥΠΟΚΑΤΑΣΤΑΤΗ d- d+ Cl electronegative element C d- d+ Το Cl αποθωρακίζει το Η: Έλκει τα e- των δεσμών Μειώνει την ηλεκτρονιακή πυκνότητα γύρω από το Η NMR CART «deshielded» Η -αποθωρακισμένα χαμηλά πεδία, μεγάλη τιμή δ «Shielded» Η - θωρακισμένα υψηλά πεδία, μικρή τιμή δ deshielding moves proton resonance to lower field Si(C 3 ) 4 ή TMS (τετραμεθυλοσιλάνιο) δ=0 ppm, πρότυπη ένωση

ΕΝΤΑΣΗ ΣΗΜΑΤΟΣ Η ένταση του σήματος NMR εξαρτάται από την πληθυσμιακή διαφορά των πυρήνων στις διαφορετικές καταστάσεις spin B o + 1/2-1/2 resonance induced emission Πρέπει να υπάρχει ελαφρά περίσσεια πυρήνων στην κατάσταση spin χαμηλότερης ενέργειας excess population Saturation = equal populations = no signal

Παράγοντες που επηρεάζουν τη χημική μετατόπιση Ηλεκτραρνητικότητα γειτονικών υποκαταστατών Υποκαταστάτες που έχουν την τάση να έλκουν τα ηλεκτόνια συντελούν στην απομάκρυνσή τους από τους πυρήνες πρωτονίου με αποτέλεσμα την απογύμνωση των τελευταίων (παραμαγνητική αποθωράκιση ή αποπροστασία) Η επίδραση είναι μεγαλύτερη σε περιπτώσεις πολλαπλής υποκατάστασης με ηλεκτραρνητικά άτομα Όσο πιο απομακρυσμένος είναι ο εξεταζόμενος πυρήνας από τον ηλεκτραρνητικό υποκαταστάτη τόσο μικρότερη είναι η επίδραση

Σχηματική παράσταση συσκευής Το δείγμα της ένωσης διαλύεται σε δευτεριωμένο διαλύτη: (D 2 O), CD 3 Cl, (CD 3 ) 2 CO RF (60 Mz) Oscillator Transmitter hn absorption signal RF Detector Receiver Recorder MAGNET MAGNET N S ~ 1.41 Tesla Probe

Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy Introduction to NMR Spectroscopy 18

ΣΑΡΩΣΗ ΣΥΧΝΟΤΗΤΩΝ ΣΕ ΚΛΑΣΣΙΚΟ ΠΕΙΡΑΜΑ NMR η τεχνική έχει καταργηθεί ΧΑΜΗΛΑ ΠΕΔΙΑ Μεγάλο δ ΥΨΗΛΑ ΠΕΔΙΑ Μικρό δ NMR CART DOWNFIELD UPFIELD scan

PULSED EXCITATION N ΠΑΛΜΟΙ ΕΥΡΕΙΑΣ ΖΩΝΗΣ ν (RF PULSE) n 1 n 2 O C 2 C C 3 (n 1... n n ) n 3 S Όλα τα τα Η διεγείρονται ταυτόχρονα η αποδιέγερση είναι συνάρτηση χρόνου

COMPOSITE FID time domain spectrum time n 1 + n 2 + n 3 +...

FREE INDUCTION DECAY ( relaxation ) n 1 O C 2 C C 3 n 2 n 3 n 1, n 2, n 3 have different half lifes

Μετασχηματισμός κατά Fourier - FOURIER TRANSFORM Μαθηματική μετατροπή συνάρτησης χρόνου σε συνάρτηση συχνοτήτων TIME DOMAIN FID converted to FREQUENCY DOMAIN NMR SPECTRUM DOMAINS ARE MATEMATICAL TERMS COMPLEX FT-NMR computer SIGNAL n 1 + n 2 + n 3 +... Fourier Transform a mixture of frequencies decaying (with time) individual frequencies converted to a spectrum

FID: συνάρτηση χρόνου, μετατρέπεται σε συνάρτηση συχνοτήτων: στο φάσμα NMR frequency domain spectrum

Χημικό περιβάλλον: κάθε «είδος» πυρήνων Η συντονίζεται σε διαφορετικό δ -δημιουργία πινάκων και κανόνων-

Χημική μετατόπιση: στην κλίμακα δ μεταξύ 0 και 10 ppm TMS: 0 ppm αλδεΰδες: 10 ppm Πολλές εξαιρέσεις στις τιμές δ συνάρτηση κυρίως της δομής του μορίου R R N O O R Ph O R R R O (R) O R OC 3 C 3 Cl C 3 R Ph C 3 O R NR 2 C 3 C 3 TMS = Me C 3 Me Si Me Me TMS 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 Downfield region of the spectrum d ppm Upfield region of the spectrum

YDROGEN BONDING DESIELDS PROTONS R Η χημική μετατόπιση εξαρτάται από την ύπαρξη δεσμού Η 2 O O R O R Το δ ΟΗ κυμαίνεται από 0.5 ppm (ελεύθερα O) μέχρι 5.0 ppm (Ο με δεσμό Η 2 ). Ο δεσμός Η 2 επιμηκύνει τον δεσμό O- και μειώνει την πυκνότητα ηλεκτρονίων γύρω από το Η αποθωράκιση - μετατόπιση του δ σε χαμηλά πεδία

Χαρακτηριστικά παραδείγματος δ. Η 2 R O C O O C O R Διαμοριακός δεσμός Η 2 στα καρβοξυλικά οξέα σχηματισμός «διμερών» δ ΟΗ 10-12 ppm C 3 O O Ισχυρός ενδομοριακός δεσμός Η2 σχηματισμός «δακτυλίου» O δ O- ~14 ppm

ΦΑΣΜΑΤΑ 1 NMR Σε κάθε φάσμα 1 NMR οι πληροφορίες που παίρνουμε αφορούν: 1) Την Χημική μετατόπιση (δ) - τα είδη Η του μορίου 2) Την Ολοκλήρωση η σχετική αναλογία κάθε είδους Η 3) Την Πολλαπλότητα των κορυφών, spin-spin συζεύξεις μαγνητικών πυρήνων (Η-Η, C-) πληροφορίες για το «χημικό περιβάλλον» των πυρήνων / την δομή του μορίου (λεπτή υφή του φάσματος)

Benzyl Acetate Γραμμή ολοκλήρωσης: η σχετική αναλογία Η σε κάθε κορυφή συντονισμού integral line 55 : 22 : 33 = 5 : 2 : 3

ΟΛΟΚΛΗΡΩΣΗ Το πλήθος των κορυφών σε ένα φάσμα 1 -NMR αντικατοπτρίζει τον αριθμό των διαφορετικών πυρήνων Η Πρωτόνια τα οποία χαρακτηρίζονται από το ίδιο χημικό περιβάλλον (χημικά ισοδύναμα) εμφανίζουν την ίδια χημική μετατόπιση και επομένως δίνουν κοινή κορυφή στο φάσμα 1 -NMR 3 C C 3 Si C 3 C 3 3 C O C 3 Πρωτόνια με διαφορετικό χημικό περιβάλλον συντονίζονται σε διαφορετικό δ O δ 7.2 C 2 C 3 δ 3.6 δ 2.1

ΠΟΛΛΑΠΛΟΤΗΤΑ ΣΗΜΑΤΟΣ SPIN-SPIN ΣΥΖΕΥΞΗ Η αλληλεπίδραση (σύζευξη) των spin γειτονικών μαγνητικών πυρήνων, που μεταδίδεται μέσω των spin των e- των δεσμών, λέγεται spin-spin σύζευξη και εκφράζεται με τη σταθερά σύζευξης J (σε z) Οδηγεί σε πολλαπλότητα του σήματος Η «λεπτή υφή του φάσματος» δίνει πληροφορίες για το «χημικό περιβάλλον» των πυρήνων / την δομή του μορίου Για φάσματα 1 NMR και 13 CNMR Ι=1/2 και ισχύει ο κανόνας n+1 για n Η (ή ομάδες Η) χημικά ισοδύναμα μεταξύ τους

Η προέλευση της Spin-Spin σύζευξης στο φάσμα 1 NMR Κάθε πρωτόνιο υφίσταται τόσα διαφορετικά επαγόμενα μαγνητικά πεδία, όσα τα πρωτόνια με τα οποία αλληλεπιδρά πολλαπλότητα του σήματος ΝMR ενός Η ακολουθεί τον κανόνα 2. n. In + 1, n= ο αριθ. των χημικά ισοδυνάμων πυρήνων με τους οποίους αλληλεπιδρά Για φάσματα 1 NMR και 13 CNMR Ι = 1/2 και ισχύει ο κανόνας n+1, για n Η (ή ομάδες Η) χημικά ισοδύναμα μεταξύ τους Τα spin των πρωτονίων Ηa και Ηb αλληλεπιδρούν μέσω των ηλεκτρονίων των δεσμών Η ένταση αλληλεπίδρασης είναι ίση για τα πρωτόνια που αλληλεπιδρούν και ονομάζεται «σταθερά σύζευξης J Πολλαπλότητα σημάτων συντονισμού Λεπτή υφή φάσματος σταθερά σύζευξης J είναι ανεξάρτητη από την ένταση του μαγνητικού πεδίου

Tο μαγνητικό πεδίο κάθε Η επηρεάζεται από την παρουσία Η των γειτονικών του ανθράκων Το -C έχει 2 δυνατούς συνδυασμούς προσανατολισμού spin ως προς το εφαρμοζόμενο μαγνητικό πεδίο, προκαλεί στο γειτονικό -C 3 την επίδραση 2 παραπλήσιων εντάσεων μαγνητικού πεδίου τα Η του -C 3 συντονίζονται σε δύο ελαφρώς διαφορετικές συχνότητες- η πολλαπλότητα των 3 ισοδύναμων Η είναι μια ισοϋψής διπλή κορυφή (double, d). Tο -C 3 έχει 8 δυνατούς συνδυασμούς, μερικοί από τους οποίους είναι ισοδύναμοι, και προκαλεί την επίδραση 4 ελαφρών διαφορετικών και χαρακτηριστικών εντάσεων μαγνητικού πεδίου η πολλαπλότητα της κορυφής συντονισμού για το γειτονικό -C είναι 4πλή, με σχετική αναλογία υψών 1:3:3:1 (quartet, q). Η ένταση αλληλεπίδρασης μετράται με την σταθερά σύζευξης J (z)

κλίμακα δ μεταξύ 0 και 10 ppm Πρωτόνια χημικά ισοδύναμα: έχουν το ίδιο χημικό περιβάλλον- συντονίζονται στο ίδιο δ Η σύζευξη μεταξύ γειτονικών Η οδηγεί σε πολλαπλότητα των κορυφών πολλαπλότητα του σήματος ΝMR ενός Η ακολουθεί τον κανόνα 2. n. In + 1, n= ο αριθ. των χημικά ισοδύναμων πυρήνων με τους οποίους αλληλεπιδρά Για φάσματα 1 NMR και 13 CNMR Ι = 1/2 και ισχύει ο κανόνας n+1 για n Η (ή ομάδες Η) χημικά ισοδύναμα μεταξύ τους

Το τρίγωνο του Pascal (Pascal s Triangle) Η κορυφή συντονισμού ενός Η το οποίο έχει σύζευξη με n χημικά ισοδύναμα Η παρουσιάζει πολλαπλότητα n+1 οι σχετικές εντάσεις των κορυφών δίνονται από το τρίγωνο του Pascal 1 1 1 1 2 1 1 3 3 1 1 4 6 4 1 1 5 10 10 5 1 1 6 15 20 15 6 1 singlet doublet triplet quartet pentet hextet heptet

no. of neighbors relative intensities pattern 0 1 singlet (s) example 1 1 1 doublet (d) C C 2 1 2 1 triplet (t) C C 3 1 3 3 1 quartet (q) C C 4 1 4 6 4 1 pentet C C C 5 1 5 10 10 5 1 sextet C C C 6 1 6 15 20 15 6 1 septet C C C

ΜΑΓΝΗΤΙΚΗ ΑΝΙΣΟΤΡΟΠΙΑ ΑΡΩΜΑΤΙΚΑ Η Το φαινόμενο δημιουργείται από το ποσοστό αρωματικών πυρήνων που είναι κάθετοι στο μαγνητικό πεδίο.

Ring Current in Benzene Circulating electrons Deshielded fields add together B o Secondary magnetic field generated by circulating electrons deshields aromatic protons

ΜΑΓΝΗΤΙΚΗ ΑΝΙΣΟΤΡΟΠΙΑ ΔΙΠΛΟΙ ΔΕΣΜΟΙ Deshielded fields add protons are deshielded shifted downfield C=C B o secondary magnetic (anisotropic) field lines

ΟΛΕΦΙΝΙΚΑ Η

ANISOTROPIC FIELD FOR AN ALKYNE C C B o Shielded fields subtract hydrogens are shielded secondary magnetic (anisotropic) field

ΑΚΕΤΥΛΕΝΙΚΑ Η

Μαγνητική ανισοτροπία - συνοπτικά Φαινόμενο που χαρακτηρίζει ενώσεις με ακόρεστα συστήματα, όπου τα ηλεκτρόνια των δεσμών δημιουργούν ισχυρά επαγόμενα μαγνητικά πεδία, τα οποία κατά περίπτωση θωρακίζουν ή αποθωρακίζουν τα πρωτόνια που είναι γύρω τους Αρωματικός πυρήνας Αλκίνια Καρβονύλιο Αλκένια

Το χημικό περιβάλλον (δ) όλων των αρωματικών Η είναι ίδιο λόγω συμμετρίας του Η που συντονίζονται στο ίδιο δ δεν παρουσιάζουν σύζευξη μεταξύ τους και χαρακτηρίζονται σαν «χημικά ισοδύναμα Η»

ΣΥΝΟΠΤΙΚΑ Η φασματοσκοπία πυρηνικού μαγνητικού συντονισμού NMR (Nuclear Magnetic Resonance) είναι είδος φασματοσκοπίας απορρόφησης Ο πυρήνας είναι φορτισμένο σωματίδιο το οποίο ευρισκόμενο μέσα σε μαγνητικό πεδίο συμπεριφέρεται ως μαγνητικό δίπολο Κάθε είδος πυρήνα χαρακτηρίζεται από τον κβαντικό αριθμό spin I, το οποίο μπορεί να καθοριστεί από την ατομική μάζα και τον ατομικό αριθμό και μπορεί να πάρει τιμές 0, 1/2, 1, 3/2, 2... Με την επίδραση ισχυρού μαγνητικού πεδίου ένα οργανικό μόριο μπορεί να απορροφήσει ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία της περιοχής των ραδιοσυχνοτήτων σε συχνότητες που εξαρτώνται από την δομή του. Φάσματα κυρίως 1 Η, 13 C NMR

TI ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΕΣ ΔΙΝΕΙ ΤΟ ΦΑΣΜΑ NMR 1. Kάθε «είδος» Η 1 κορυφή - απλή ή πολλαπλή. 2. Η χημική μετατόπιση (d, ppm) πληροφορίες για το χημικό περιβάλλον των πυρήνων (alkane, alkene, benzene, aldehyde ) 3. Η καμπύλη ολοκλήρωσης την σχετική αναλογία για κάθε είδος Η. 4. Η Spin-spin σύζευξη τον αριθμό Η των γειτονικών ανθράκων. 5. Η σταθερά σύζευξης (coupling constant J) πληροφορίες για την διάταξη των Η.

Οι πυρήνες που διαθέτουν I = 1/2 έχουν ομοιόμορφη σφαιρική κατανομή του φορτίου τους ( 1 Η, 13 C, 15 N, 31 P, 19 F) Oι πυρήνες με Ι 1 χαρακτηρίζονται από μη σφαιρική κατανομή του φορτίου τους γεγονός που επιδρά στην ποιότητα του ληφθέντος φάσματος Ο κβαντικός αριθμός spin προσδιορίζει τους πιθανούς προσανατολισμούς της μαγνητικής ροπής του πυρήνα σε σχέση με το εξωτερικά εφαρμοζόμενο μαγνητικό πεδίο. Ο αριθμός των προσανατολισμών αυτών και άρα των ενεργειακών σταθμών στις οποίες μπορεί να βρεθεί ένας πυρήνας δίνεται από τη σχέση 2Ι+1 Για τον πυρήνα 1 Η (Ι = 1/2) οι πιθανοί προσανατολισμοί είναι 2, ο παράλληλος (+1/2, χαμηλής ενεργειακής στάθμης) και ο αντιπαράλληλος (-1/2, υψηλής ενεργειακής στάθμης) Η διαφορά ενέργειας μεταξύ των δύο προαναφερόμενων προσανατολισμών είναι σχετικά μικρή, γεγονός που εξηγεί την εφαρμογή ακτινοβολίας στην περιοχή των ραδιοσυχνοτήτων (ΔΕ = h ν) Οι πυρήνες παρουσία του μαγνητικού πεδίου προσανατολίζονται και κατανέμονται στις δύο καταστάσεις σχεδόν ισόποσα (κορεσμός σήματος).

C 6 5 C 2 Br δ C 2 = 4.41-4.35

Rcis Rtrans C C Rgem δ Η = 5.28 + Zgem + Zcis + Ztrans C 6 5 a C C OC 2 5 b δ Ηα = 5.28 + 1.35 + 0-1.28 = 5.35 δ Ηb = 5.28 + 1.18 + 0-0.10 = 6.36

R o p m

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΑ ΑΠΛΩΝ ΦΑΣΜΑΤΩΝ 1 -NMR

1 Methyl Ethyl Ketone O C 3 C C 2 C 3

2 Ethyl Acetate O C 3 C O C 2 C 3

3 a-chloropropionic Acid O C 3 C C O Cl

4 t-butyl Methyl Ketone (3,3-dimethyl-2-butanone) O C 3 C 3 C C C 3 C 3

5 1-Nitropropane + O C 3 C 2 C 2 N O -

6 1,3-Dichloropropane Cl C 2 C 2 C 2 Cl

7 a-bromobutyric Acid O C 3 C 2 C C O Br

8 Phenylethyl Acetate O C 2 C 2 O C C 3

9 Ethyl Succinate O O C 3 C 2 O C C 2 C 2 C O C 2 C 3

10 Diethyl Maleate O O C 3 C 2 O C C C C O C 2 C 3

11 Ethanol C 3 C 2 O

12 Benzyl Alcohol C 2 O

13 n-propyl Alcohol C 3 C 2 C 2 O

ΦΑΣΜΑΤΑ 13 C-NMR

Κβαντικοί αριθμοί Spin κοινών μαγνητικών πυρήνων Δεν διαθέτουν Spin, δεν είναι «ορατοί» στα φάσματα NMR Πυρήνας 1 2 12 C 13 C 14 N 16 O 17 O 19 F Κβαντικός αρ. 1/2 1 0 1/2 1 0 5/2 1/2 ( I ) Ενεργειακές Καταστάσεις του Spin 2 3 0 2 3 0 6 2 Πυρήνες με Μαζικό ή Ατομικό αριθμό περιττό διαθέτουν Στροφορμή Ρ και Μαγνητική Ροπή μ και χαρακτηρίζονται από τον κβαντικό αριθμό spin Ι ( 1 Η, 13 C, 19 N, 31 P ) Για κάθε πυρήνα όταν I 0, ο αριθμός των επιτρεπτών ενεργειακών καταστάσεων του spin είναι 2I + 1 και η πολλαπλότητα του σήματος ΝMR ακολουθεί τον κανόνα του 2nIn+1, n= ο αριθ. χημικά ισοδύναμων πυρήνων με τους οποίους αλληλεπιδρά

SALIENT FACTS ABOUT 13 C NMR 12 C is not NMR-active I = 0 however. 13 C does have spin, I = 1/2 (odd mass) 13 C signals are 6000 times weaker than 1 because: 1. Natural abundance of 13 C is small (1.08% of all C) 2. Magnetic moment of 13 C is small PULSED FT-NMR IS REQUIRED The chemical shift range is larger than for protons 0-200 ppm

13 C NMR πιθανότητα να υπάρχουν 2 γειτονικά άτομα 13 C στο ίδιο μόριο είναι πολύ μικρή λόγω της χαμηλής περεκτικότητας του φυσικού ισοτόπου (0.0108) 13 C - 13 C coupling NO! Μικρή πιθανότητα Ο 13 C παρουσιάζει συζεύξεις με τα Η που φέρει 13 C - 1 coupling YES! συνήθως I 13 C = 1/2

πολλαπλότητα του σήματος ΝMR ενός πυρήνα 13 C ακολουθεί τον κανόνα 2. n. In + 1, n= ο αριθ. των χημικά ισοδύναμων πυρήνων με τους οποίους αλληλεπιδρά. Για φάσματα 13 C NMR ισχύει ο κανόνας n+1 για την κορυφή κάθε C (ή χ. ισοδυνάμων C). Ο κβαντικός αρ. spin του 13 C Ι = 1/2 3 protons 2 protons 1 proton 0 protons 13 C 13 C 13 C 13 C n+1 = 4 n+1 = 3 n+1 = 2 n+1 = 1 Methyl carbon Methylene carbon Methine carbon Quaternary carbon (J ~ 100-200 z) 2nIn+1=2n1/2+1=n+1 rule

Η επεξεργασία των φασμάτων 13 C-NMR παρουσιάζει αρκετές ομοιότητες με αυτή των φασμάτων 1 Η-NMR Το σήμα συντονισμού των πυρήνων 13 C είναι 6000 φορές ασθενέστερο Το ισότοπο 13 C απαντάται στη φύση με συχνότητα 1.1 % Ο πυρήνας 13 C έχει μικρό γυρομαγνητικό λόγο μ Στα φάσματα 13 C-NMR: Η κλίμακα των χημικών μετατοπίσεων είναι μεγαλύτερη (0-200 ppm) Απαιτείται περισσότερος χρόνος για τη λήψη φάσματος Προσδιορίζουμε τους διαφορετικούς τύπους πυρήνων 13 C και τις αντίστοιχες χημικές μετατοπίσεις Δεν πραγματοποιούμε ολοκλήρωση Δεν παρατηρούμε spin-spin συζεύξεις μεταξύ πυρήνων 13 C Η πολλαπλότητα των κορυφών οφείλεται στις spin-spin συζεύξεις μεταξύ πυρήνων 13 C και των αντίστοιχων πυρήνων 1 Ισχύει ο κανόνας η+1 για την πολλαπλότητα του σήματος των ανθράκων

Είναι εφικτή η δημιουργία και χρήση πινάκων χημικών μετατοπίσεων 13 C

nitriles acid anhydrides acid chlorides amides esters carboxylic acids aldehydes a,b-unsaturated ketones ketones 220 200 180 160 140 120 100 ppm 13 C Correlation Chart for Carbonyl and Nitrile Functional Groups

200 150 100 50 0 R-C 3 RANGE 8-30 Saturated carbon - sp 3 no electronegativity effects Saturated carbon - sp 3 electronegativity effects R-C 2 -R R 3 C / R 4 C C-O C-Cl C-Br 15-55 20-60 40-80 35-80 25-65 Unsaturated carbon - sp 2 C=C C C Alkyne carbons - sp 65-90 100-150 Aromatic ring carbons 110-175 C=O Acids Amides Esters Anhydrides 155-185 C=O Aldehydes Ketones 185-220 200 150 100 50 0 Correlation chart for 13 C Chemical Shifts (ppm)

APPROXIMATE 13 C CEMICAL SIFT RANGES FOR SELECTED TYPES OF CARBON (ppm) R-C 3 8-30 R 2 C 2 15-55 R 3 C 20-60 C C 65-90 C=C 100-150 C N 110-140 C-I 0-40 C-Br 25-65 C-Cl 35-80 C-N 30-65 C-O 40-80 O O R-C-OR R-C-O O R-C-N 2 O O R-C- R-C-R 110-175 155-185 155-185 185-220

O OC 3 O δ = 128.5-12.7 + 1.0-7.3 = 109.5

13 C coupled to the hydrogens ETYL PENYLACETATE Δημιουργούνται προβλήματα αλληλοεπικάλυψης κορυφών 13 C decoupled from the hydrogens this is an easier spectrum to interpret

Στο φάσμα πλήρους αποσύζευξης είναι δυνατόν να αναγράφεται η πολλαπλότητα του σήματος συντονισμού των 13 C CODE : s = singlet d = doublet t = triplet q = quartet d d q s s d t t

1-PROPANOL PROTON DECOUPLED O-C 2 -C 2 -C 3 c b a 200 150 100 50 0 Proton-decoupled 13C spectrum of 1-propanol (22.5 Mz)

2,2-DIMETYLBUTANE Οι τεταρτοταγείς άνθρακες παρουσιάζουν κορυφές συντονισμού μικρής έντασης Οι ολοκληρώσεις δεν είναι μετρήσιμες

BROMOCYCLOEXANE

CYCLOEXANOL

TOLUENE

CYCLOEXENE

CYCLOEXANONE

1,2-DICLOROBENZENE a b c Cl a b c Cl

Η επεξεργασία των φασμάτων 13 C-NMR παρουσιάζει αρκετές ομοιότητες με αυτή των φασμάτων 1 Η-NMR Το σήμα συντονισμού των πυρήνων 13 C είναι 6000 φορές ασθενέστερο Το ισότοπο 13 C απαντάται στη φύση με συχνότητα 1.1 % Ο πυρήνας 13 C έχει μικρό γυρομαγνητικό λόγο γ Στα φάσματα 13 C-NMR: Η κλίμακα των χημικών μετατοπίσεων είναι μεγαλύτερη (0-200 ppm) Απαιτείται περισσότερος χρόνος για τη λήψη φάσματος Προσδιορίζουμε τους διαφορετικούς τύπους πυρήνων 13 C και τις αντίστοιχες χημικές μετατοπίσεις Δεν πραγματοποιούμε ολοκλήρωση Δεν παρατηρούμε spin-spin συζεύξεις μεταξύ πυρήνων 13 C Η πολλαπλότητα των κορυφών οφείλεται στις spin-spin συζεύξεις μεταξύ πυρήνων 13 C και των αντίστοιχων πυρήνων 1 Ισχύει ο κανόνας η+1 για την πολλαπλότητα του σήματος των ανθράκων