A4.12 Flere grupper
Indtil nu har alle signalerne ligget mellem 0 og 4,5 ppm. Den venstre del af spektret har stået tom. Her ligger signalerne fra de hydrogenatomer, der er dårligst skærmet: dem på dobbeltbindinger og benzenringe og dem i aldehyder og carboxylsyrer. De er få, men de er lette at kende, fordi de ligger for sig selv.
Hele tabellen
| Hydrogenatomet sidder | Skrives | δ i ppm |
|---|---|---|
| i en carbonkæde | CH3−C, C−CH2−C, C−CH−C | 0,8 til 1,7 |
| på carbonatomet ved siden af C=C | H−C−C=C | 1,6 til 2,2 |
| på carbonatomet ved siden af C=O | H−C−C=O | 2,0 til 2,6 |
| på et carbonatom, der sidder på en benzenring | H−C−benzenring | 2,2 til 2,9 |
| på et carbonatom med nitrogen, i aminer | H−C−N | 2,2 til 2,9 |
| på et carbonatom med oxygen, i alkoholer og ethere | H−C−O | 3,3 til 4,0 |
| på et carbonatom med oxygen, i estere | H−C−O−C=O | 3,7 til 4,3 |
| på en dobbeltbinding mellem carbonatomer | H−C=C | 4,5 til 6,5 |
| på en benzenring | H−benzenring | 6,5 til 8,0 |
| i en aldehydgruppe | H−C=O | 9,0 til 10,0 |
| i en carboxylgruppe | H−O−C=O | 10,0 til 13,0 |
| på oxygen i en alkohol eller på nitrogen i en amin | H−O, H−N | 0,5 til 5,0 |
Tabellen er den, du brugte i afsnit A4.9, med de nye grupper sat ind.
Hydrogen på dobbeltbindinger og benzenringe
Et hydrogenatom på et sp2-hybridiseret carbonatom er dårligere skærmet end et hydrogenatom i en carbonkæde. Signalerne fra hydrogenatomer på en dobbeltbinding mellem carbonatomer ligger ved 4,5 til 6,5 ppm.
Hydrogenatomerne på en benzenring ligger endnu højere, ved 6,5 til 8,0 ppm. De delokaliserede elektroner fra afsnit A4.3 kredser rundt i ringen, når den er i et magnetfelt, og de forstærker feltet dér, hvor hydrogenatomerne sidder.
Hydrogenatomerne på en benzenring har næsten samme kemiske skift og kobler med hinanden. Deres signaler flyder ofte sammen til en klump af linjer, som kaldes en multiplet. To huskeregler:
- En multiplet med 5 H omkring 7,2 ppm er en benzenring med én sidekæde.
- To dubletter med 2 H hver mellem 6,5 og 8,0 ppm er en benzenring med to forskellige sidekæder over for hinanden.
Læg også mærke til methylgruppen i methylbenzen. Den sidder på benzenringen og ligger ved 2,34 ppm, højere end en methylgruppe i en carbonkæde.
Aldehyder og carboxylsyrer
Hydrogenatomet i en aldehydgruppe sidder på et carbonatom med en dobbeltbinding til oxygen. Det er meget dårligt skærmet og ligger ved 9,0 til 10,0 ppm. Ingen andre grupper ligger dér, så et signal med 1 H ved 9,7 ppm er næsten altid et aldehyd.
Hydrogenatomet i en carboxylgruppe ligger endnu længere til venstre, ved 10,0 til 13,0 ppm. Signalet er som regel bredt.
| Signal | δ i ppm | Integral | Opsplitning | Nabo-H | Gruppe |
|---|---|---|---|---|---|
| A | 1,16 | 3 H | triplet | 2 | CH3 ved siden af CH2 |
| B | 2,38 | 2 H | kvartet | 3 | CH2 ved siden af C=O |
| C | 11,7 | 1 H | bred singlet | H i carboxylgruppen |
Tripletten og kvartetten viser en ethylgruppe. Kvartetten ligger ved 2,38 ppm, så ethylgruppen sidder på en carbonylgruppe.
Hydrogen på oxygen og nitrogen
Hydrogenatomer, der sidder på oxygen i en alkohol eller på nitrogen i en amin, opfører sig anderledes end alle andre.
- Pladsen skifter. Signalet kan ligge næsten hvor som helst mellem 0,5 og 5 ppm. Det afhænger af koncentrationen, opløsningsmidlet og temperaturen, fordi hydrogenatomet indgår i hydrogenbindinger.
- Signalet er bredt. Hydrogenatomet hopper hele tiden fra ét molekyle til et andet.
- Der er ingen opsplitning. Fordi hydrogenatomet hele tiden skifter plads, når naboerne ikke at mærke det. Signalet er en bred singlet, og det splitter heller ikke nabogruppens signal.
Derfor ser spektret af ethanol sådan ud:
| Gruppe i CH3−CH2−OH | δ i ppm | Integral | Opsplitning |
|---|---|---|---|
| CH3 | 1,2 | 3 H | triplet |
| CH2 | 3,7 | 2 H | kvartet |
| OH | omkring 2,6 | 1 H | bred singlet |
CH2-gruppen har kun de tre hydrogenatomer i methylgruppen som naboer, når hydrogenatomet på oxygen ikke tæller med. Derfor er den en kvartet.
Er man i tvivl om, hvilket signal der kommer fra −OH, kan man ryste prøven med lidt tungt vand, D2O. Så bytter hydrogenatomet på oxygen plads med deuterium, som ikke ses i spektret, og signalet forsvinder.
- Et signal mellem 6,5 og 8,0 ppm viser hydrogenatomer på en benzenring. Tæl dem med integralet: 5 H betyder én sidekæde, 4 H betyder to.
- Et signal med 1 H over 9 ppm viser et aldehyd eller en carboxylsyre.
- Et bredt signal med 1 H, som ikke er splittet op, er ofte −OH. Brug ikke dets kemiske skift som bevis.
- Passer et kemisk skift ikke helt med tabellen, så se på gruppens naboer, før du forkaster strukturen.