פענוח של ספקטרום תמ"ג

בדף זה נעסוק בדרך שבה ניתן לפרש את ספקטרום התמ"ג. הכוונה במילה פענוח המופיעה בכותרת היא שיוך כל סיגנל בספקטרום לפרוטון במולקולה שנמדדה. הדוגמאות המובאות כאן הם של פיענוך חד-מימדי של פרוטן. לדוגמאות מורכבות יותר ראה, פיענוך דו-מימדי של 12,14-דיטרטבוטילננזו[g]כריסן וכולסטריל אצטט.

בדוגמא בתרשים 1 נמדד ספקטרום של איזופרופיל-β-D-תיוגאלקטפורנאסיד (בתרשים בלי המימנים לצורך פישוט - לכל פחמן יש ארבעה קשרים ראה כאן את מבנה המולקולה עם מימנים), כל הקבוצות ההידרוקסיליות הותמרו בדוטריום שמקורו ב-D₂O המשמש כממס. לכן הפרוטונים ההידרוקסליים לא נראים בספקטרום והם אינם עוברים צימוד עם פרוטונים שכנים. התוצאה היא שהספקטרום הנמדד פשוט יותר.

תרשים 1. ספקטרום התמ"ג של במולקולה איזופרופיל-β-D-תיוגאלאקטופיראנוסיד ב-D₂O

צורות הצימוד יעזרו להמשך האנליזה, ניתן היה לטעות ולחשוב שהסיגנל של קבוצת המתיל יהיה מהסוג XYZ אך מכיון שהצימוד היחידי שלו הוא עם המימן היחידי בקבוצת האיזופרופיל צורת הצימוד הצפויה היא AX. מכיוון ששתי קבוצות המתיל הן דיאסטרומריות (לא זהות מגנטית בדומה למימן 6) מתקבלים שני צורוני AX חופפים (תרשים 2).

תרשים 2. סיגנל הדובלט של קבוצת המתיל במולקולה איזופרופיל-β-D-תיוגאלאקטופיראנוסיד ב-D₂O

המימן האיזופרופילי עובר צימוד עם ששת המימנם המתיליים ויוצר ספטט (מולטיפלט במבנה של שבעה סיגנלים) (תרשים 3).

תרשים 3. סיגנל הספטט של המימן האיזופרופילי במולקולה איזופרופיל-β-D-תיוגאלאקטופיראנוסיד ב-D₂O

המימן האנומרי (מסומן כ-1) מצומד על ידי H2 וצורון הצימוד שלו דובלט מסוג AX (תרשים 4).

תרשים 4. הדובלט של המימן האנומרי (מסומן כ-1) בספקטרום התמ"ג של המולקולה איזופרופיל-β-D-תיוגאלאקטופיראנוסיד

למימן 4 יש צימוד קטן ולא אופיני למימן 5 (הוא מתרחש כשני קשרי CH נמצאים בזוית ישרה האחד לשני) לכן הוא אינו נראה בספקטרומטר רגיל, צורת הצימוד של מימן 4 היא AX במקום AXY כפי שצפוי. הסיגנלים המורחבים מעידים על הצימוד החסר (תרשים 5).

תרשים 5. המולטיפלט של מימן 4 בספקטרום התמ"ג של המולקולה איזופרופיל-β-D-תיוגאלאקטופיראנוסיד

מימן 3 עובר צימוד עם מימן 2 ומימן 4 ולכן צורת הצימוד שלו היא AXY (תרשים 6) כפי שצפוי. לעומת זאת בגלל שהסיגנלים של מימן 5 ומימנים 6A ו-6B נמצאים בהיסטים כימיים דומים מאוד והצימוד בינהם חזק נוצר צורון צימוד סדר שני מהסוג ABC וקשה לפענוח.

תרשים 6. הסיגנל של מימן 3 חופף לסיגנלים של מימנים A6 ו-B6 בספקטרום התמ"ג של המולקולה איזופרופיל-β-D-תיוגאלאקטופיראנוסיד

בדוגמה להלן (תרשים 7) של טרנס-ג'רייניול (בתרשים 7 ללא מימנים לצורך פישוט – לכל פחמת יש ארבע קשרים, ראה את המולקולה עם מימנים), המימן המסומן 5 צמוד ולכן מפוצל על ידי מימן 4; H8 ו-H9 מייצגים שני פרוטונים שמפלצלים אחת את השני לטריפלטים מסוג AX₂; ו-H2 מפוצל לארבע על ידי 3 פרוטוני H1 והקווארטט מפוצל שוב על ידי H3. אבל צימוד סדר שני מעוות את המולטיפלטים ומקשה את הפענוח.

תרשים 7. חלק של ספקטרום פרוטון של טרנס ג'רייניול ב-CDCl₃