צימוד בין-גרעיני

צימוד ספין-ספין מתרחש בין כל הגרעינים הרגישים לתמ"ג ולא רק בין פרוטונים, בדוגמאות להלן צימודים רב-גרעיניים בין פרוטונים לגרעיני 13C פחמן, 2D דוטריום, 31P זרחן, 19F פלואור ו-29Si צורן. בנוסף לדוגמאות אלו קיימים גרעינים רבים המסוגלים לעבור צימוד.

צימוד בין 1H (פרוטון) ל-13C (פחמן)

שכיחותו הטבעית של 13C בטבע היא מעט יותר מאחוז אחד, האיזטופ העיקרי הוא 12C והוא אינו רגיש לתמ"ג. לכן רק חלק קטן מסיגנל הפרוטן מצומד על ידי 13C. הסיגנל המצומד מופיע משני צידי הסיגנל הגדול כסיגנל לויני קטן (תרשים 1), קבוע הפיצול האופייני במרחק של קשר אחד הוא בין 115 ל-250 הרץ (בדרך כלל בין 125 ל-160 הרץ).

תרשים 1. סיגנלים לוויינים לסיגנל ה-1H של כלורופורם (CHCl3) כתוצאה מצימוד ל-13פחמן

לווייני פחמן

בדרך כלל הסיגנל כתוצאה מהצימוד לפחמן נראה כמו הסיגנל הראשי (תשרימים 2 ו-3) (כמובן בעצמה נמוכה בהרבה).

תרשים 2. סיגלנל ראשי של צורון צימוד מסוג AX3

AX3 מולטילט

תרשים 3. סיגנל הלוויין של פחמן על צורון צימוד מסוג AX3 multiplet

סיגנל הלוויין של פחמן על צורון צימוד מסוג AX3t

לעיתים 13C שובר את הסימטריה של המולקולה בגלל שהפחמנים השכנים לו הם 12C וזה משנה גם מבנה הצימוד בסיגנל הלוויין של הפחמן. במקרה של דיוקסאן (תרשים 4) סיגנל הלוין הופך למולטיפלט (תרשים 5).

תרשים 4. הסיגנל הראשי של דיאוקסן הוא סינגלט

סינגלט של דיאוקסן

תרשים 5. לווייני פחמן של דיואקסן

לווייני דיאוקסן

בספקטרום 13C עם צימוד, הפיצול נוצר בעיקר בשל הפרוטונים הקשורים לפחמן. סינגלט מעיד שאין פרוטון הקשור לאותו פחמן, צימוד AX (דובלט) מעיד על פרוטון יחיד, AX2 (תרשים 6) מעיד על שני פרוטונים ו-AX3 על שלושה (תרשים 7).

תרשים 6. האזור הארומטי בספקטרום פחמן של אתילבנזן מראה פיצול 1H על סיגנלי הפחמן

פחמן צמוד של האיזור הארומטי של אתילבנזן

תרשים 7. האזור האליפטי בספקטרום פחמן של אתילבנזן מראה פיצול 1H על סיגנלי הפחמן

פחמן צמוד של האיזור האליפטי של אתילבנזן

צימוד 1H ו-13C אל 2D (דוטיריום)

צימוד בין 1פרוטון לדוטריום נראה בעיקר בסיגנל של הממס (תרשים 8) בספקטרום פרוטונים ולעיתים בסיגנל של שאריות מים שעברו דוטרציה חלקית (כאשר הממס הוא D2O לא נראה פיצול של 1H-2D משום שהחילוף בין פרוטון לדוטיריום מהיר מדי). 2דוטיריום הוא גרעין עם ספין 1 ולכן צורת הצימוד שלו היא טריפלט 1:1:1 לכל דוטריום מצומד ו-1:2:3:2:1 עבור שני גרעיני דוטריום.

תרשים 8. צימוד 1H-2D ו-13C-2D אופייני של סיגנל התמ"ג של הממס ושאריות מים

צורוני צימוד לדוטריום

ניתן לראות צימוד בין פרוטון לדוטריום גם בספקטרום הדוטריום )תרשים 9), מכיון שהפרוטון הוא בעל ספין ½ הצימוד יראה כמו צימוד רגיל בין פרוטונים כלומר דובלט עבור פרוטון שכן יחיד.

תרשים 9. ספקטרום תמ"ג של דוטריום מראה צימוד של 1.1 הרץ בין הפרוטון לדוטריום

ספקטרום דוטריום של CHDCl2

צימוד בין 1H לזרחן (31P)

צימוד ארוך טווח בין זרחן (31P) ל-1H מופיע בספקטרום המימנים של חומרים מכילי זרחן (תרשים 10). לצימוד אפקט דרך שלושה עד ארבעה קשרים. גם בספקטרום הזרחנים והפחמנים נראה צימוד לפרוטונים (תרשים 11) (מצורפת דוגמא למקרה של צימוד הזרחן בספקטרום פרוטונים ולצימוד הפרוטונים בספקטרום הזרחן).

תרשים 10. ספקטרום מימנים של ספינגומיאלין (sphingomyelin) מראה אפקט צימוד ל-31P

31P צמוד ל-1H

תרשים 11. ספקטרום זרחנים של ספינגומיאלין מראה אפקט צימוד של פרוטונים

1H צמוד ל-31P

צימוד של פרוטונים ו-13C(פחמן) ל-19F (פלואור)

פלואור עובר צימוד חזק עם פרוטונים עד למרחק של שלושה קשרים (תרשים 12). התופעה נראית כפיצול עודף בספקטרום המימנים.

תרשים 12. ספקטרום פרוטונים של 2-fluoro-2-deoxyglucose מראה תופעת צימוד עם 19F

19F צמוד ל-1H

הצימוד נראה ברור גם בספקטרום התמ"ג של הפלואור (תרשים 13).

תרשים 13. ספקטרום 19F של 2-fluoro-2-deoxyglucose מראה צימוד עם הפרוטונים

19F צמודל-1H

19F עובר צימוד חזק עם 13C עד למרחק של שלושה קשרים, ניתן לראות זאת כפיצול של סיגנל הפחמן בספקטרום התמ"ג שלו (תרשים 14).

תרשים 14. ספקטרום 13C של 2-fluoro-2-deoxyglucose שמראה צימוד עם הפלואורין

19F צמוד ל-13C

צימוד בין 1H ל-29Si (צורן)

צימוד פרוטון צורן נראה לרוב בסיגנל של ה-TMS אבל מופיע בכל תרכובות הסיליקון. הצימוד האופייני דרך שני קשרים הוא של 6.6 הרץ ומכיון ששכיחותו הטבעית של 29Si היא פחות מ-5% הצימוד יופיע כסיגנלי לוויין (תרשים 15).

תרשים 15. סיגנל 1H של TMS עם סיגנלי לווין כתוצאה מצימוד 13C ו-29Si

29Si צמודל-1H

חזרה לראש העמוד

צימוד שירות תמ"ג שלנו, 1H ל-13C, 1H ו-13C ל-2D, 1H ל-31P, 1H ו-13C ל-19F, 1H ל-29Si, שיטות תמ"ג, חזרה לדף הבית

©Roy Hoffman & Yair Ozery, The Hebrew University, Revised 2011-01-05T10:17+02