RISONANZA MAGNETICA NUCLEARE


Diversi tipi di nuclei possono essere osservati con la spettroscopia NMR: sono 1H (protone), 13C (carbonio 13), 15N (azoto 15), 19F (fluoro 19), e molti altri. 1H, e 13C sono quelli utilizzati maggiormente. Descirverò 1H perché è un esempio che può in modo analogo essere traspsto agli altri nuclei attivi nella spettroscopia NMR.

L'informazione che si riceve dallo spettrometro ha questa forma…..

Lo schema che vediamo nella figura è detto Decadimento Libero dell' Induzione (Free Induction Decay) o FID. Ha questa forma perché quando i nuclei vengono irraggiati, le rotazioni di nuclei simili si raggruppano e cessata l'azione della radiofrequenza si allontanano lentamente dal piano orizzontale, o decadono, riportandosi secondo l'orientazione del campo magnetico permanente. Si vede bene nel FID. Dopo che il FID si è trasformato si presenta così…

Prima di poter determinare quale picco corrisponde ai nuclei specifici, è necessario tarare la scala dello spettro. Lo spettro presenta di fatto nuclei in grado di risuonare a frequenze diverse, ma anziché annotare la frequenza di risonanza, si preferisce indicare lo spostamento del nucleo in esame rispetto alla risonanza di una molecola di riferimento. L'unità che si misura si chiama chemical shift. Il Chemical shift è un fantasioso nome scientifico che indica la posizione del picco sullo spettro. Per stabilire la scala dello spettro è necessario perciò uno standard. Questo standard per l'osservazione dei nuclei dell'H e del C è il tetrametilsilano, o TMS. Potete vederne la struttura sulla destra. Il TMS viene utilizzato in quanto è la molecola più schermata e tutti i suoi protoni sono equivalenti. Dovrebbe quindi rivelarsi come un picco che può essere utilizzato per determinare il segno 0 sullo spettro. Questo è il picco che vedete a 0 nella figura.

La prima cosa che potete notare quando guardate lo spettro è che è composto da qualche picco singolo, alcuni picchi doppi ed anche gruppi di parecchi picchi. Ogni gruppo di picchi è relativo ad un tipo di nucleo, non a molti come si potrebbe pensare. La ragione per cui c'è un gruppo di picchi invece di un solo picco è dovuto al fatto che gli atomi di idrogeno su un atomo di carbonio sono influenzati dai campi magnetici degli atomi di idrogeno sui nuclei adiacenti, in modo tale da risultarne, come si dice tecnicamente, "accoppiati". Questo accoppiamento "divide" il segnale in picchi multipli rappresentati sullo spettro. Questa suddivisione segue la regola nota come " N più uno" la quale afferma che il numero di picchi rappresentati per ogni tipo di atomo di idrogeno è uguale al numero degli atomi di idrogeno sui nuclei adiacenti (N) più uno. Ad esempio lo spettro rappresentato nella figura è riferito all'alcol etilico, la cui struttura è H3C-CH2-OH. Il picco tra 1 e 2 corrisponde agli atomi di idrogeno sul gruppo CH3. E' diviso in tre picchi dagli atomi di idrogeno sul gruppo CH2( 2+1=3). Il picco tra 3 e 4 è il picco degli atomi di idrogeno sul gruppo CH2. E' diviso in quattro picchi dagli atomi di idrogeno sul gruppo CH3 (3+1=4). Come si può intuire, dalla posizione dei picchi sulla scala (chemical shift) e dalla molteplicità del picco stesso si possono estrapolare importanti informazioni strutturali: si può cioè intuire che tipo di atomo di idrogeno (o meglio che gruppo di atomi di idrogeno) è presente nella molecola e quali sono le caratteristiche degli atomi a lui vicini.

Vedrete qui di seguito una tabella che rappresenta solo alcuni dei diversi spostamenti chimici (in parti per milione, o ppm) possibili nella NMR 1H ed i protoni associati con questi spostamenti, sottolineati in rosso.

Protone Spostamento chimico
chemical shift (ppm)
Etano (H3C-CH3) 1.25
Propano (H3C-CH2-CH3) 1.17
Ciclopropano (C3H6) 0.22
Ciclopentano (C5H10) 1.40
Ciclohesano (C6H12) 1.35
Toluene (H3C-C6H5) 2.87
Stirene (H2C=CH-C6H5) 5.09
Stirene (H2C=CH-C6H5) 6.68
Sistemi aromatici orto meta para
Benzene (C6H6) 7.54 7.54 7.54
Toluene (H3C-C6H5) 7.16 7.16 7.16
Stirene (H2C=CH-C6H5) 7.24 7.24 7.24
Bromobenzene (Br-C6H5) 7.49 7.14 7.24
Fenolo (HO-C6H5) 6.77 7.13 6.87


Ritorna alla Pagina sulla Spettroscopia Magnetica Nucleare
Ritorna alla pagina del piano cinque
Ritorna all'Indice della Macrogalleria



Copyright ©1995,1996|Department of Polymer Science | University of Southern Mississippi