## Signalen in NMR spectrum

Doordat de hoeveelheid elektronen in de buurt van ieder proton vaak net even anders is voor ieder waterstofatoom in een molecuul zal ieder waterstofatoom in een molecuul zijn eigen signaal geven.

Een chemisch equivalent waterstofatoom zal een vergelijkbaar signaal geven:

Bijzondere gevallen zijn die van verbindingen met dubbele bindingen en optische isomeren.

- Waterstofatomen bij dubbele bindinge kunnen ook verschillende signalen geven.
  In onderstaande voorbeeld hebben de waterstofatomen steeds een verschillend signaal. Voorwaarde is wel dat de overige groepen verschillend zijn. Als dat dezelfde groepen zijn is de omgeving van beide protonen steeds elektronisch equivalent en leveren ze alsnog hetzelfde signaal.

Voorbeeld Het spectrum van etheen, levert slechts één signaal op. Het spectrum van propeen daarentegen levert daarentegen vier verschillende signalen op.

- In het geval van optisch actieve stoffen zijn waterstofatomen die vlak naast de optisch actieve groep zitten niet equivalent. De CH2 waterstofatomen in fenylalanine zitten net naast het optisch actieve koolstofatoom. Hierdoor leveren ze in theorie een ander signaal op. In de praktijk zal dit een zeer vergelijkbaar signaal zijn wat nauwelijks te onderscheiden is.

De plaats van de signalen in een spectrum wordt bepaald door de energieafstand tussen de en toestand. In een NMR spectrum wordt hiervoor de chemical shift () gebruikt. De verschuiving van de frequentie (en dus energie) ten opzichte van een referentie.

De referentiestof is tetramethylsilaan, TMS (zie rechts). Dit molecuul geeft één signaal in een spectrum. Het elektropositieve silicium atoom stuwt elektronen in de richting van de methylgroepen. Hierdoor worden de waterstofkernen in grote mate voorzien van shielding. Een grote shielding levert een klein energieverschil in spin-toestanden op en daardoor kunnen we verwachten dat het signaal een relatief lage frequentie oplevert.

Alle andere stoffen worden gemeten t.o.v. TMS en hebben vrijwel allemaal een grotere chemische shift.

In bovenstaande afbeelding is te zien dat NMR spectra om historische redenen altijd omgekeerd weergegeven worden (x as is omgedraaid).

Belangrijk om in te zien:

- Een proton dat weinig shielding (of zelfs deshielding) ondergaat zal een groter verschil hebben tussen de spin-toestanden (het geïnduceerde magneetveld is klein). Hierdoor is er meer energie nodig om de spin-toestand van het proton om te draaien. Bij een hogere energie hoort een hogere frequentie. En een hogere frequentie leidt tot een grotere chemische shift.
- De grootte van een piek (piekoppervlakte) geeft bij NMR spectra aan hoeveel protonen verantwoordelijk zijn voor dat signaal. In onderstaande afbeelding is te zien dat de piekintegraal ons de verhouding tussen de pieken verteld (2,5 : 1 : 1,5 ofwel 5 : 2 : 3, wat overeenkomt met de 10 protonen die we zouden moeten zien).

Ook voor NMR spectra zijn er vele tabellen die aangeven bij welke chemische shift je wat voor type protonen ongeveer kunt verwachten.

Poster NMR chemische shifts.pdf