Di Fred Decker
Aggiornato il 30 agosto 2022
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I chimici organici si affidano alla spettroscopia di risonanza magnetica nucleare (NMR) per sondare la struttura delle molecole organiche esaminando i nuclei di idrogeno e carbonio. Lo spettro risultante mostra una serie di picchi, ciascuno corrispondente a un distinto ambiente magnetico nella molecola. Misurando la distanza tra questi picchi, i chimici estraggono la costante di accoppiamento J, un parametro chiave che rivela come sono collegati gli atomi.
Lo spettro registra la frequenza di risonanza di ciascun nucleo rispetto al campo magnetico dello spettrometro. I picchi compaiono in corrispondenza di spostamenti chimici specifici, espressi in parti per milione (ppm). Per una molecola contenente un carbonio e tre idrogeni, si osserverebbero quattro picchi. I gruppi di picchi sono chiamati multipletti e la loro molteplicità è tradizionalmente descritta con termini semplici:doppietti, terzine, quadruple, ecc. Tuttavia, multipletti complessi possono essere composti da multipletti più piccoli sovrapposti, quindi è essenziale un'attenta ispezione della spaziatura.
Sebbene gli spostamenti chimici siano riportati in ppm, le costanti J sono espresse in hertz (Hz). Per effettuare la conversione, moltiplicare il valore ppm per la frequenza operativa dello spettrometro (in hertz) e dividerlo per un milione. Ad esempio, su uno strumento a 400 MHz, uno spostamento di 1.262 ppm corrisponde a:
1.262 ppm × 400 000 000 Hz ÷ 1 000 000 = 504.84 Hz
Ripeti questo calcolo per ogni picco del multipletto.
In un doppietto, i due picchi sono equidistanti. Sottrarre il valore della frequenza più bassa da quello più alto per ottenere J. Ad esempio, se il secondo picco è 502,68 Hz, allora:
J = 504.84 Hz – 502.68 Hz = 2.16 Hz
Per terzine, quadruple e multipletti più grandi, la stessa spaziatura si applica a tutti i picchi adiacenti, quindi è necessario calcolare J solo una volta.
Quando un multipletto è in realtà una sovrapposizione di multipletti più piccoli, ad esempio un doppietto di doppietti, è necessario determinare sia la costante di accoppiamento intracoppia che quella intercoppia. Un metodo semplice consiste nel sottrarre il terzo picco dal primo e il quarto picco dal secondo, quindi calcolare la media dei due risultati per ottenere il J più grande. La precisione tipica dello spettrometro è ±0,1 Hz, quindi sono accettabili variazioni minori.
Per un doppietto di triplette, le triplette interne condividono la stessa piccola J. Scegli un picco qualsiasi nella prima tripletta e sottrai il picco corrispondente nella seconda tripletta per trovare la J più grande. Ripeti questo approccio per multipletti di ordine superiore secondo necessità.
