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  • »Kallino« ist der Autor dieses Themas

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Sonntag, 28. Februar 2016, 21:22

NMR-Spektrum Aromat

Hallo liebe Forenmitglieder,

wieso ist in meinem Beispiel das Signal 5 der H-Atome (orange) weiter links als das Signal 4 der H-Atome?
Und wo wären die Signale ohne chemische Verschiebung?

Kennt außerdem noch jemand ein gutes Buch in dem H-NMR-Auswertung erklärt ist?

MfG Kallino
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Mittwoch, 2. März 2016, 13:25

"Links" heißt in der NMR tieffeldverschoben und "rechts" hochfeldverschoben.
Durch den +M-Effekt der Ethoxygruppe (genauer O-Atom) nimmt die Abschirmung der Kerne zu.

Hesse-Meier-Zeeh ist so ein Standardwerk für Spektroskopie. Außerdem ist in jedem Analytik-Lehrbuch ein Kapitel zur Einführung in NMR.

Anmerkung: Besonders schön kann man das bei aromatischen Aminen zeigen. Freie aromatische Amine (Anilin-Derivate) führen zu einer hochfeldverschiebung benachbarter H-Atome, weil die Aminogruppe durch den +M-Effekt (überwiegt den -I-Effekt) die Abschirmung der Kerne erhöht. Anilinium-Salze (oder quartäre Salze) führen dagegen zu einer tieffeldverschiebung benachbarter H-Atome, weil hier der -I-Effekt die Abschirmung vermindert (kein M-Effekt möglich).

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3

Mittwoch, 2. März 2016, 14:01

Danke für die gute Erklärung.

Ich habe jedoch noch ein anderes Beispiel und da ist eine OH-Gruppe ein Substituent. Nun dachte ich, dass der +M-Effekt der OH-Gruppe nun am stärksten auf die ortho-Stellung wirkt. Aber hier im Anhang ist das nicht der Fall, da ist das Signal, das zur para-Stellung gehört am meisten ins hochfeld verschoben. Wie kann man sich das erklären?

MfG Kallino
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4

Mittwoch, 2. März 2016, 14:26

Wie kommst Du darauf? Hat das jemand gesagt? Du musst das Spektrum immer integrieren, damit Du siehst, wie viele H-Atome zu jedem Signal(satz) gehören. Ich würde sagen, dass das zur OH-Gruppe ortho-ständige Proton am meisten hochfeldverschoben ist, dann folgt das para-ständige Proton. Evnt. liegen beide auch übereinander.

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Mittwoch, 2. März 2016, 14:49

Das ist eine Aufgabe aus dem Seminar. Hier sollten wir die Signale zu den chemisch äquivalenten H-Atomen bzw. Gruppen zurdnen. Also so hatten wir das besprochen und laut der Multiplizität wird für das Signal, das in ortho-Stellung zur OH-Gruppe ein Dublett erwartet und das wäre weniger ins Hochfeld verschoben als das Signal zugehörig zur para-Stellung. Das H-Atom in para-Stellung würde ja ein Triplett ergeben also passt es ja auch nur so von der Zuordnung. Aber ich finde deine Zuordnung auch logischer. Hätte auch gesagt, dass das Signal in ortho-Stellung zur OH-Gruppe am meisten im Hochfeld liegt.

Aber vielleicht kann man das hier nicht klar zuordnen, weil du auch meinst, dass die Signale eventuell übereinander liegen?

MfG Kallino

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6

Mittwoch, 2. März 2016, 17:15

Nein, da liegt doch nichts übereinander. Ich schaue es an, wenn ich Ruhe habe.

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Mittwoch, 2. März 2016, 18:13

Schon mal danke für die Mühe.

MfG Kallino

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Donnerstag, 3. März 2016, 11:03

Die Signale sind richtig zugeordnet, wenn ich versuche, über Deine Farben die Richtung Deiner Zählweise nachzuvollziehen. Übersichtlicher ist eine Nummerierung.

Die Reihenfolge der angesprochenen Signale kann ich jetzt auch nicht erklären. Es hängt aber mit dem -M-Effekt der Carbonylgruppe zusammen, der sich mit dem +M-Effekt der OH-Gruppe überlagert.

Vielleicht kann es jemand erklären, da es mich auch interessiert.

Vielleicht gibt es in anderen Foren einen NMR-Experten, also stelle die Frage doch noch einmal wo anders.

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9

Montag, 7. März 2016, 12:45

Danke für die Antwort. Kannst du mir noch ein anderes gutes Forum empfehlen?

MfG Kallino

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Montag, 7. März 2016, 14:34

Und warum ist das Signal von der OH-Gruppe bei ca. 10 ppm und nicht bei 4 ppm. Ich weiß, dass bei einem polaren Lösungsmittel das Signal auch durch die H-Brückenbildung bei 10 ppm liegt. Aber was ist hier?

MfG Kallino

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11

Montag, 7. März 2016, 17:27

Was ist mit einer intramolekularen H-Brücke zum Carbonylsauerstoff?

Und wenn das Beispiel in der Uni besprochen wird, bitte an meine Frage denken (bei Beitrag "ACHT")!

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12

Dienstag, 8. März 2016, 14:57

Ja stimmt das ist auch möglich.

Ich habe meine Dozentin angeschrieben und sie meinte folgendes:

Die beiden hochfeldverschobenen Signale der H's
von der o- und p-Position der OH-Gruppe haben ziemlich ähnliche
chemische Verschiebungen.
Leider ist nicht alles so einfach, wie es aussieht, oft spielen auch
sterische Effekte eine Rolle.


MfG Kallino

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Dienstag, 8. März 2016, 16:42

Und wenn sich eine OH-Gruppe an einem Aromaten befindet und eine Wasserstoffbrückenbindung mit einer Carbonyl-Gruppe ausbildet, wird dann die Elektronendichte im Aromaten erniedrigt und das Signal der OH-Gruppe liegt statt bei 4 ppm bei 10 ppm. Ist das die Erklärung?

MfG Kallino

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14

Dienstag, 8. März 2016, 18:43

Zunächst einmal bin ich froh, das es die Dozentin ebenfalls nicht erklären konnte. Auch wenn ich gerne eine Erklärung hätte, aber so stehe ich wenigstens nicht so dumm da. ;)
Ein richtiger NMR-Experte kann das aber natürlich erklären. An sterische Effekte glaube ich aber ehrlich gesagt nicht. Die Antwort: "Leider ist nicht alles so einfach, wie es aussieht." merke ich mir. ?(

Es geht doch nicht um die Elektronendichte des Aromaten, sondern um das H-Atom der OH-Gruppe!
Wenn dieses also bei tiefem Feld kommt (also weiter tieffeldverschoben, als eine OH-Gruppe an einem Alkylrest), bedeutet das was....?
Überlege, was eine intramolekulare H-Brücke zum Carbonylsauerstoff bedeutet.
Wenn Du "1 und 1" zusammenzählst kommst Du sicher drauf!

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Dienstag, 8. März 2016, 18:59

Schau mal, was ich gefunden habe. Kannst Du das gebrauchen?

http://www.uni-mainz.de/FB/Chemie/detert/downloads/nmr.pdf

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Dienstag, 8. März 2016, 19:21

Ja, leider weiß ich auch, dass das alles nicht so einfach ist. :D Hätte es auch gerne gewusst. Ich denke ich werde nochmal jemanden dazu fragen.

Ja, also ich habe einen Aromaten, an dem ein OH-Substituent ist und ich habe schon einige Beispiele gesehen, da ist das Signal dazu bei ca. 5 ppm.
Nun hat mich meine Dozentin daraufhingewiesen, dass wenn ich ein polares Lösungsmittel verwende Wasserstoffbrücken entstehen.
Also entsteht eine Bindung zwischen Sauerstoff des Lösungsmittels und H-Atom der OH-Gruppe. Ich habe folgenden Hinweis von meiner Dozentin erhalten:

Bei der OH-Gruppe hätte ich gern noch die Erklärung, dass das H-Signal so weit
tieffeldverschoben ist, weil das Lösungsmittel polar ist und die
H-Brücken zur Entschirmung des Kerns beitragen, sonst läge das Signal
bei etwa 4ppm.

Wie genau tragen nun die H-Brücken zur Entschirmung des Kerns bei? Also eigentlich bedeutet das doch, dass der Carbonylsauerstoff die Elektronendichte
des H-Kerns verringert (wegen hoher Elektronegativität) und es somit zur Entschirmung des Kerns kommt. Verschiebung des Signals von 4 ppm nach 10 ppm.

Kann man das so erklären?

MfG Kallino

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Donnerstag, 10. März 2016, 10:07

Ja, genau so kann man das erklären. Du hast es richtig erfasst.
Da also die H-Brücken entscheidend sind, spielt (bei Verbindungen, die keine intramolekularen H-Brücken ausbilden können) auch die Konzentration (und das LM) eine signifikante Rolle. Wenn beispielsweise Phenol in verdünnter Lösung gemessen wird (so bei vielleicht 1%), kommt das Proton bei niedrigeren Delta-Werten* (vielleicht bei etwa 4ppm), als wenn man in konzentrierteren Lösungen (so 10%) misst, wo es dann schon im Bereich von 7,5ppm liegen kann. Das sollte man wissen und beachten.

* an Stelle von hochfeld- und tieffeldverschoben (bzw. hohem Feld und tiefem Feld) kann man auch niedrige und hohe Delta Werte sagen. Links und rechts ist dagegen unüblich und idR ein Zeichen dafür, dass die entsprechende Person noch sehr unsicher oder unerfahren ist. :-)

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Donnerstag, 10. März 2016, 19:26

Vielen Dank für die hilfreiche Antwort.


Bei einer Säuregruppe liegt das Signal der OH-Gruppe bei ca. 12 ppm. Liegt das nun auch wieder daran, dass sich eine H-Brücke zwischen OH-Gruppe und dem Carbonylsauerstoff innerhalb der Säuregruppe ausbildet?
Also ist daher die Tieffeldverschiebung von ca. 4 ppm nach 12 ppm erklärbar?

Dann habe ich nochmal eine Aufgabe im Anhang und bitte noch einmal kurz drüber zu schauen. Ob es in Ordnung ist, wie ich es erklärt habe?

MfG Kallino
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Freitag, 11. März 2016, 11:38

Die OH-Gruppe der Carbonylgruppe kann erstens H-Brücken zu Carbonylgruppen benachbarter Moleküle ausbilden und zweitens hat die Carbonylgruppe einen starken -M-Effekt, bzw. stabilisiert das Anion, welches durch Deprotonierung entsteht (mesomere Formen des Carboxylat-Anions). Das Wasserstoffatom der OH-Gruppe ist somit stark entschirmt.

Die Zuordnung und Interpretation des Spektrums ist soweit OK.

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Freitag, 11. März 2016, 14:53

Vielen Dank für die Antwort.

Da du sehr kompetent bist, wollte ich dich auch noch etwas weiters fragen, was auch wieder mit Carbonylgruppen zu tun hat:

Wenn ich ein Lösungsmittelgemisch mit Essigsäure habe und Salicylsäure, ist es ja so, dass hier ein Dimer entsteht?
Wird Salicylsäure dann wirklich unpolarer als Acetylsalicylsäure, weil es dann nicht gut in Wechselwirkung durch die Dimerbildung mit dem Fließmittel treten kann?

Weil eigentlich hat ja Salicylsäure mehr OH Gruppen als Ass und ist somit polarer. Aber dreht sich das um, wenn es zur Dimerisierung bei Salicylsäure kommt?

MfG Kallino

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