Av Fred Decker
Uppdaterad 30 augusti 2022
Creativeye99/iStock/GettyImages
Organiska kemister förlitar sig på kärnmagnetisk resonans (NMR) spektroskopi för att undersöka strukturen hos organiska molekyler genom att undersöka väte- och kolkärnor. Det resulterande spektrumet visar en serie toppar - var och en motsvarar en distinkt magnetisk miljö i molekylen. Genom att mäta avståndet mellan dessa toppar extraherar kemister J-kopplingskonstanten, en nyckelparameter som avslöjar hur atomer hänger ihop.
Spektrumet registrerar resonansfrekvensen för varje kärna i förhållande till spektrometerns magnetfält. Toppar uppträder vid specifika kemiska skift, uttryckt i miljondelar (ppm). För en molekyl som innehåller ett kol och tre väten, skulle fyra toppar observeras. Grupper av toppar kallas multipletter, och deras mångfald beskrivs traditionellt med enkla termer:dubletter, tripletter, fyrlingar, etc. Komplexa multipletter kan dock bestå av överlappande mindre multipletter, så noggrann inspektion av avståndet är viktigt.
Även om kemiska skift rapporteras i ppm, uttrycks J-konstanter i hertz (Hz). För att konvertera, multiplicera ppm-värdet med spektrometerns driftsfrekvens (i hertz) och dividera med en miljon. Till exempel, på ett 400MHz-instrument, motsvarar en förskjutning på 1,262 ppm:
1.262 ppm × 400 000 000 Hz ÷ 1 000 000 = 504.84 Hz
Upprepa denna beräkning för varje topp i multipletten.
I en dubblett är de två topparna jämnt fördelade. Subtrahera det lägre frekvensvärdet från det högre för att få J. Till exempel, om den andra toppen är 502,68 Hz, då:
J = 504.84 Hz – 502.68 Hz = 2.16 Hz
För tripletter, quadruplets och större multipletter gäller samma avstånd för alla intilliggande toppar, så du behöver bara beräkna J en gång.
När en multiplett faktiskt är en överlagring av mindre multipletter – till exempel en dubblett av dubletter – måste du bestämma både kopplingskonstanterna inom par och mellan par. En enkel metod är att subtrahera den tredje toppen från den första och den fjärde toppen från den andra, sedan medelvärdet av de två resultaten för att erhålla den större J. Typisk spektrometernoggrannhet är ±0,1 Hz, så mindre variationer är acceptabla.
För en dubblett av tripletter delar de inre tripletterna samma lilla J. Välj valfri topp i den första tripletten och subtrahera motsvarande topp i den andra tripletten för att hitta den större J. Upprepa detta tillvägagångssätt för multipletter av högre ordning efter behov.
