16.3 : Labil Protonların NMR'ı: Zamansal Çözünürlük

Azot ve oksijen gibi heteroatomlara bağlı protonlar çeşitli kimyasal kayma değerleri sergiler. Bunun nedeni, diğer moleküllerdeki proton ve heteroatom arasındaki hidrojen bağının farklı derecelerde olmasıdır. Hidrojen bağının derecesi, proton etrafındaki elektron yoğunluğunu etkiler ve böylece proton NMR spektrumundaki protonlar için farklı kimyasal kayma değerleri verir.

Alkollerdeki –OH protonu tipik olarak δ 2 ila 5 ppm aralığında görünür ancak belirli alkole ve koşullara bağlı olarak değişebilir. Bu –OH protonu diğer moleküllerle hızlı bir proton değişimi geçirir ve buna labil proton denir. Bu nedenle, –OH protonunun tam δ değeri ve –OH protonu ile alkoldeki diğer protonları içeren spin-spin kuplajı, –OH proton değişim oranına bağlıdır. Proton değişim oranı ise alkol örneğinin saflığı, sıcaklık ve çözücü dahil olmak üzere birden fazla faktöre bağlıdır.

Şekil 1. Saf etanolün proton NMR spektrumunda bir –OH protonunun üçlüsü

Örneğin, saf kuru etanol numunesindeki –OH proton değişimi NMR zaman ölçeğinde çok yavaştır ve spin-spin kuplajı için yeterli zaman sağlar. Sonuç olarak, Şekil 1'de gösterildiği gibi, saf kuru etanolün proton NMR spektrumu, bitişik metilen protonlarıyla spin-spin kuplajı nedeniyle –OH protonu için bir üçlü gösterir. Metilen protonları, –OH protonu ve metil protonlarıyla kuplaj nedeniyle bir multiplet olarak görülür.

Bir asit veya bazın eser miktarlarının varlığı, proton değişim oranını artırır. Proton değişimi hızlı hale gelir ve NMR spektrometresi, –OH protonu için yalnızca tüm olası ortamların ortalamasını kaydeder.

Şekil 2. Saf etanolün proton NMR spektrumunda bir –OH protonunun geniş singleti

Sonuç olarak, Şekil 2'de kaydedildiği gibi, –OH protonu geniş bir singlet sergiler. Bitişik metilen grubundan gelen protonlar, bölünmenin yalnızca bitişik metil grubu tarafından meydana getirildiği bir dörtlü sunar.