16.2 : ¹H ЯМР конформационно гибких молекул: ЯМР при переменной температуре

Аксиальные и экваториальные протоны в циклогексане можно различить, проведя эксперимент ЯМР при переменной температуре. В этом процессе, за исключением одного протона, оставшиеся одиннадцать протонов заменяются дейтерием. Замещение дейтерием позволяет избежать возможного расщепления пика, вызванного спин-спиновой связью между соседними протонами. Оставшийся протон перемещается между аксиальным и экваториальным положениями.

Рисунок 1. Температурно-зависимые протонные ЯМР-спектры циклогексана

На рисунке 1 изображен протонный ЯМР-спектр образца, замещенного дейтерием, записанный при различных температурах. При комнатной температуре быстрое переворачивание кольца циклогексана приводит к одному острому пику. При понижении температуры до −60°C скорость взаимопревращения кресло-кресло уменьшается, что приводит к уширению пика.

Дальнейшее понижение температуры расширяет пик, образуя седло, которое разделяется на два пика. При достижении температуры ниже −89°C образуются два острых, хорошо разрешенных пика, соответствующих экваториальным и аксиальным протонам. Пики, соответствующие экваториальным и аксиальным протонам, возникают при δ 1,62 и 1,14 соответственно. При таких низких температурах скорость взаимопревращения кресло-кресло значительно снижается, что позволяет обнаружить два отдельных набора протонов на шкале времени ЯМР.