## Spin-spin koppeling

In het eerdere spectrum van methanol zagen we twee signalen. Echter, er treedt een fenomeen op dat spin-spin koppeling heet. Hierdoor worden signalen gesplitst in meerdere kleine signalen.

Het externe magnetische veld wordt beïnvloed door de shielding van naburige elektronen, waardoor het effectieve magnetische veld lager wordt. Maar ook de naburige protonen met hun eigen magnetische veld kunnen het effectieve magnetische veld dat een proton voelt beïnvloeden.

We nemen als voorbeeld de verbinding hiernaast. Het linkse blauwe proton voelt ook de effecten van het magnetische moment van het rechtse rode proton. Er zijn dan twee opties:

Het rode proton heeft dus twee afzonderlijke signalen omdat het twee verschillende groottes van Beff zal ervaren (afhankelijk van de toestand van de spin van het blauwe proton).

Het signaal wat we verwachten is dus opgesplitst in kleinere signalen. Als er meerdere buren zijn dan zal deze interactie nogmaals plaatsvinden waardoor er steeds complexere signalen ontstaan:

- Heeft een proton géén buren, dan is er één signaal, en noemen we dat een singlet.
- Als een proton één buur heeft, is het signaal in twee kleinere gesplitst en noemen we dat een doublet.
- Bij twee buren, splitst het signaal eigenlijk in vier kleine signalen, maar is er overlap tussen twee waardoor er drie signalen zichtbaar zijn (waarbij het middelste signaal de grootste intensiteit heeft).
- Als een proton drie buren heeft dan splitst het signaal in een kwartet, een groepje van vier signalen die bij elkaar horen.

Algemeen geldt dat als er n buren zijn, er n+1 signalen zullen ontstaan. Het spectrum van methanol wordt dan:

Een aantal punten van aandacht:

- "Buren" zijn protonen op maximaal drie bindingen afstand.
- Chemisch equivalente protonen worden niet als buren beschouwd, de drie protonen van de CH3 groep van methanol voelen met zijn drieën alleen het effect van het proton van de OH-groep, hierdoor splitst het signaal van de drie H's in een doublet.
- Omdat protonen in een OH groep een zuur karakter hebben, kunnen deze uitgewisseld worden met de deuteriumatomen die in het oplosmiddel (vaak gedeutereerd chloroform) aanwezig zijn. Het signaal van de OH groep verdwijnt dan omdat deuterium geen signaal geeft op een NMR. Ook de spin-spin koppeling die de OH-groep normaal zou geven voor andere protonen verdwijnt daarmee. Om het signaal van een zuur proton toch zichtbaar te maken wordt het spectrum vaak snel na oplossen genomen.
- Gekoppelde protonen hebben een koppelingsconstante ( in Hz) die bepaalt wat de afstand wordt tussen de pieken in een gesplitst signaal.

Complexe splitsing

Sommige verbindingen leveren complexe splitsing van pieken op. We nemen de verbinding hier rechts als voorbeeld. Deze verbinding levert drie signalen op voor ieder van de drie aanwezige protonen. Het linkse en rechtse proton leveren allebei een doublet op, waarbij het rechtse (rode) proton minder shielding ervaart dan het linkse (groene) proton. Minder shielding wil zeggen een groter verschil tussen de spintoestanden en een grotere chemische shift. Het rode proton zal dus een doublet (vanwege het middelste - blauwe - proton als buurman) met een grote chemische shift opleveren.

Het groene proton levert ook een doublet op met een kleinere chemische shift dan het rode proton.

Het middelste (blauwe) proton is complexer. Het heeft twee buren, maar zal geen triplet opleveren. De koppelingsconstante voor beide mogelijke koppelingen is anders:

Dit levert dan de splitsing op zoals hier rechts. Het blauwe proton levert een signaal op dat opgesplitst gaat worden, door het rode proton met een koppelingsconstante van 6 Hz. Het verkregen doublet wordt wederom opgesplitst in doublets door het groene proton met een koppelingsconstante van 4 Hz.

Dit kan in sommige gevallen heel complexe splitsingspatronen opleveren. Benzeenringen met substituenten staan hiervoor bekend. Het verkregen signaal is zo complex opgesplitst dat dit vaak aangeduid wordt als multiplet. Vanwege de grote chemische shift van protonen aan een benzeenring zijn deze wel goed herkenbaar.