16.2 : ^1H NMR di Molecole Conformazionalmente Flessibili: NMR a Temperatura Variabile

I protoni assiali ed equatoriali nel cicloesano possono essere distinti eseguendo un esperimento NMR a temperatura variabile. In questo processo, ad eccezione di un protone, i restanti undici protoni vengono sostituiti dal deuterio. La sostituzione con il deuterio evita la possibile scissione del picco causata dall'accoppiamento spin-spin tra protoni adiacenti. Il protone rimanente si sposta tra le posizioni assiale ed equatoriale.

Figura 1. Spettri NMR protonici dipendenti dalla temperatura del cicloesano

La Figura 1 rappresenta lo spettro NMR protonico del campione sostituito con deuterio, rilevato a varie temperature. A temperatura ambiente, il rapido capovolgimento dell'anello del cicloesano determina un singolo picco netto. Quando la temperatura viene abbassata a -60 °C, la velocità di interconversione sedia-sedia si riduce, con conseguente allargamento del picco.

Un ulteriore abbassamento della temperatura allarga il picco, formando una sella che si divide in due picchi. Raggiungendo una temperatura inferiore a -89 °C, si formano due picchi netti e ben distinti corrispondenti ai protoni equatoriali e assiali. I picchi corrispondenti ai protoni equatoriali e assiali si verificano rispettivamente a δ 1,62 e 1,14. A temperature così basse, la velocità di interconversione sedia-sedia si riduce in modo significativo, consentendo il rilevamento dei due distinti set di protoni sulla scala temporale NMR.