Spektra NMR se měří v silném magnetickém poli, které je podmínkou vzniku spektra. Navíc ne všechny atomy poskytují tato spektra. Budou to jen takové atomy v molekulách, které mají tzv. nenulový magnetický moment, tedy jádra atomů s lichým počtem protonů a neutronů v jádře. Tam na štěstí patří 1H a z jiných známých a potřebných atomů 19F, 31P a 13C. Jádra vykonávají rotační pohyb kolem osy procházející středem jádra a vytvářejí otáčením nabité částice kolem sebe magnetické pole. Bez vnějšího magnetického pole je je orientace v prostoru náhodná. Jakmile však jádro umístíme do magnetického pole, dojde k orientaci ve vnějším poli a to buď ve směru nebo proti směru vnějšího magnetického pole. Tyto orientace se liší svou energií. Pochopitelně rozdíl v energiích je jen nepatrný a pohybuje se kolem hodnoty 0,023 J.mol-1. To odpovídá podle Planckovy rovnice frekvenci kolem 60 MHz a tedy vlnové délce l=500 cm. Spektra nukleární magnetické rezonance NMR Přechod z jednoho stavu do druhého budeme nazývat resonancí. Resonance docílíme tak, že při stejné hodnotě vnějšího magnetického pole ozáříme radiofrekvenčním zářením nebo při stejné frekvenci záření měníme magnetické pole. Dojde-li k rezonanci, absorbuje se energie a to se zaznamená ve spektru Spektrum je záznam absorbce záření na frekvenci. Spektra nukleární magnetické rezonance NMR V molekule p-xylenu jsou dva typy rozdílných vodíkových atomů Spektra nukleární magnetické rezonance NMR Spektra nukleární magnetické rezonance NMR Integrace umožňuje zjišťovat poměr počtu jednotlivých typů vodíkových atomů Spektra nukleární magnetické rezonance NMR Pro polohu signálu atomu platí, že čím menší je elektronová hustota kolem měřeného atomu, tím je signál daného atomu posunut do nižšího pole. Za standard byl zvolen signál methylů v molekule tetramethylsilanu (TMS), který byl položen ve stupnici d=0 Posun signálu určitého vodíkového atomu vůči standardu se nazývá chemický posun a měří se v jednotkách Hz. Existují však přístroje s různou pracovní frekvencí a potom by chemicky stejné atomy měly chemické posuny při různých hodnotách frekvencí. Jednotky d jsou na požité pracovní frekvenci přístrojů nezávislé. d [ppm] = n –nTMS/ no = = chemický posun od standardu [Hz] / prac. frekvencí [MHz] Spektra nukleární magnetické rezonance NMR Spin – spinová interakce Neekvivalentní sousední vodíkové atomy podléhají spin-spinové interakci (ovlivňují se svými magnetickými poli), což se projeví vzájemným štěpením jejich signálů Spektra nukleární magnetické rezonance NMR Interakci lze pozorovat mezi vodíkovými atomy přes 3 vazby Pro štěpení platí, že n sousedních navzájem ekvivalentních atomů rozštěpí měřený signál s nimi neekvivalentního atomu na n+1 píků Velikost ploch štěpů jednotlivých signálů je dána koeficienty binomického rozvoje dublet triplet kvartet kvintet Spektra nukleární magnetické rezonance NMR acetaldehyd 3-methylbutan-2-on Spektra nukleární magnetické rezonance NMR 07CHEM-POSUNY1 Spektra nukleární magnetické rezonance NMR 08CHEM-POSUNY2 Spektra nukleární magnetické rezonance NMR 09C-OFFRES 13C spektrum zaznamenané tak, aby nebyly viditelné interakce atomů C s H atomy Spektra nukleární magnetické rezonance NMR 10C-COUPLED ponechány interakce C atomů s H atomy na nich vázanými Spektra nukleární magnetické rezonance NMR 11C-INTER Urychlení změření spekter k posouzení vazby H atomů na jednotlivé C atomy umožňuje např. metoda APT. Signály uhlíkových atomů s lichým počtem H atomů směřují na jednu stranu spektra a se sudým počtem a bez vodíkových atomů opačným směrem. Počet C atomů nelze hodnotit integrálem signálů.