Chtěl bych trochu rozšířit druhou odpověď (alespoň o otázce spojování). NMR aktivní jádra X se mohou spojit s (a detekovatelně rozdělit vrcholy) jiných NMR aktivních jader Y, pokud X není příliš vzácné (jak je uvedeno v druhé odpovědi) A nemá extrémně krátkou relaxační dobu.

Zaměřím se na společné prvky, se kterými může organický chemik pracovat: $ \ ce {H} $, $ \ ce {C} $, $ \ ce {O} $, $ \ ce {N} $, $ \ ce {S} $, $ \ ce {F} $, $ \ ce {Cl} $, $ \ ce {Br} $, $ \ ce {I} $, $ \ ce {P} $ a hod v $ \ ce {Mg} $ (jak je uvedeno v otázce), $ \ ce {Li} $ a $ \ ce {Si} $.

„Dobrý“

NMR aktivní izotopy s vysokým přirozeným množstvím a ne extrémně krátkými relaxačními časy: v našem seznamu $ \ ce {^ 1H} $, $ \ ce {^ 19F} $, $ \ ce {^ 31P} $ a okrajově $ \ ce {^ 29Si} $ a $ \ ce {^ 6Li} $. To vše jsou slušná a bohatá jádra NMR, takže rozhodně rozdělují vrcholy blízkých aktivních jader NMR.

• $ \ ce {^ 1H} $: 99,98% přirozené hojnosti, točit 1/2 (tedy 0 kvadrupolárních momentů), T1 asi 10 sekund pro standard.

• $ \ ce {^ 19F} $: 100% přirozená hojnost, sp v 1/2, ostré vrcholy (tedy
  relaxační doba není příliš krátká).

• $ \ ce {^ 29Si} $: A trochu marginální. Přibližně 5% přirozeného množství (takže „boční
  vrcholy“ způsobené štěpením pocházejí pouze z 5% molekul a
  tedy budou malé, nazývané satelity), točit 1/2.

• $ \ ce {^ 6Li} $: Kolem 8% přirozené hojnosti, spin 1, ale je to čestný spin 1/2, protože má velmi malý kvadrupolární moment. Relaxační časy jsou dlouhé.

Tato jádra rozdělí blízká aktivní jádra NMR (není o mnoho vazeb daleko). Jedná se buď o chybu, nebo o funkci. Štípací vzor vám může říci hodně o molekule spolu s dalšími výhodami, které můžete získat z internukleární vazby (mám kolegu, který to po celou dobu používá na fluorované uhlovodíky). Pokud však efekt nechcete, budete muset na tato jádra použít oddělovací puls.

Například v textu „Organic Structures from 2D NMR Spectra“ (Field, Li, Magill) zahrnují příklady mnoho nespojených experimentů (Poznámka: Y {X} znamená, že Y je pozorováno při odpojení X): $ \ ce { ^ 13C} \ {\ ce {^ 1H} \} $ (často), $ \ ce {^ 19F} \ {\ ce {^ 1H} \} $, $ \ ce {^ 13C} \ {\ ce {^ 1H, ^ 19F} \} $, $ \ ce {^ 1H} \ {\ ce {^ 31P} \} $, $ \ ce {^ 31P} \ {\ ce {^ 1H} \} $.

„Špatné“

Existují jádra, která by při obohacení rozdělila nedaleké vrcholy (s ne příliš krátkou relaxační dobou) ), ale mají nízkou přirozenou hojnost. Ty lze analyzovat docela dobře pomocí NMR a mohou mít vrcholy štěpené jinými aktivními jádry, ale obvykle nezpůsobí viditelné štěpení v jiných jádrech. Z našeho seznamu: $ \ ce {^ 13C} $, $ \ ce {^ 15N} $.

• $ \ ce {^ 13C} $: Pouze 1% přirozené hojnosti, odstřeďování 1 / 2. I když je často zkoumáno buď samostatně, nebo ve spojení s jinými aktivními jádry, nezpůsobí to nic jiného než nejmenší satelity v jiných jádrech.
• $ \ ce {^ 15N} $: Ještě horší. Točte 1/2, ale pouze 0,4% přirozeného množství.

„Ošklivý“

Mohou nebo nemusí mít vysokou přirozenou hojnost, ale mají krátké relaxační časy. Když jsou relaxační doby velmi krátké, jádra se ve skutečnosti samy oddělí. Jádra s velmi krátkými relaxačními dobami mají, i když Heisenberg Princip nejistoty, široké linie, a proto se s nimi v jakémkoli kontextu NMR často těžko pracuje. Určitě nevykazují viditelné rozdělení signálu blízkých jader. Z našeho seznamu máme: $ \ ce {^ 14N} $, $ \ ce {^ 33S} $, $ \ ce {^ 35Cl} $, $ \ ce {^ 37Cl} $, $ \ ce {^ 79Br} $, $ \ ce {^ 81Br} $, $ \ ce {^ 127I} $, $ \ ce {^ 17O} $ a $ \ ce {^ 25Mg} $. Přinejmenším nemusíte na těchto jádrech používat oddělovací impulsy!

• $ \ ce {^ 14N} $: Škoda. I když je jeho množství 99,6% (zbytek je $ \ ce {^ 15N} $), je to spin 1 a přiměřeně velký kvadrupolární moment, tedy krátká doba uvolnění (často kolem 20 ms). Mohlo by to rozšířit vrcholy blízkých jader, ale nebude to ukazovat vazbu v žádném, ale nejsymetrickějším prostředí.
• $ \ ce {^ 33S} $: Au. 0,8% přirozená hojnost, spin 3/2, vysoký kvadrupolární moment, pouze NMR aktivní jádra síry.
• $ \ ce {^ 35Cl} $, $ \ ce {^ 37Cl} $: mezi nimi, 100% hojné . Oba jsou točení 3/2 s VELMI velkými kvadrupolárními momenty a krátkými relaxačními časy.
• $ \ ce {^ 79Br} $, $ \ ce {^ 81Br} $: Stejné jako smutný osud chloru.
• $ \ ce {^ 25Mg} $: Pouze aktivní NMR jádra Mg, 6% hojnost, spin 5/2, VELMI velký kvadrupolární moment.
• $ \ ce {^ 17O} $: Jediné jádra aktivního kyslíku NMR. Velmi vzácné (0,04% naturalabundance), roztočte 5/2 s poměrně velkým kvadrupolárním momentem.
• $ \ ce {^ 127I} $: 100% přirozená hojnost, ale VELMI velký kvadrupolární moment. Možná také náchylný k relaxaci pomocí CSA (nejsem si jistý).

KOMENTÁŘ k krátké relaxaci v jádrech

Jádra s velmi krátkou relaxační dobou je často získávají dvěma relaxačními procesy. Jedním z nich je kvadrupolární relaxace (pouze pro spin> 1/2) a chemická posunová anizotropie (CSA).

U jader s vysokým spinem (> 1/2) může dojít k relaxaci, protože náboj na jádrech není symetrický (tedy kvadrupolární moment), takže lze vyměňovat energii s prostředím, které není vysoce symetrické. Účinnost tohoto typu relaxace stoupá s druhou mocninou kvadrupolárních momentů krát druhou mocninou aplikovaného magnetického pole. Spin 1/2 jader mají kvadrpolární moment nula. Kvadrupolární momenty se pohybují od hodnot jako 0,0028 ($ \ ce {^ 2H} $), -0 0008 ($ \ ce {^ 6Li} $) až po hodnoty jako 0,31 ($ \ ce {^ 79Br} $).

CSA: Také způsobeno převrácením v asymetrickém prostředí. Větší pro jádra s velkým rozsahem posunu, úměrná kvadrátům magnetického poměru na druhou krát síla magnetického pole na druhou. Ve skutečnosti nepřevládá v protonech ani v jakémkoli uhlíku, ale ve kvartérním uhlíku.

Tyto relaxační mechanismy nefungují, pokud je prostředí jader velmi symetrické (zejména čtyřboká nebo osmistěnná), v takovém případě mohou být relaxační časy dlouhé .

Perverzní věcí na těchto relaxačních mechanismech je to, že se zhoršují (více oddělují) s vyšší intenzitou pole. Obvykle každý, kdo pracuje s NMR, sní ve dne v noci o získání spektrometru s vyšším polem. Pokud však máte zájem o jádra náchylná k relaxaci pomocí CSA (řekněme $ \ ce {^ 199Hg} $ nebo $ \ ce {^ 195Pt} $, která se točí o 1/2 a nejsou náchylná k čtyřpolární relaxaci), a vy chcete vidět rozdělení vrcholů (párování) v blízkých jádrech, možná budete muset přejít na NMR pole NIŽŠÍHO pole.

Odkazy

Dobrou stránkou se spoustou informací o aktivních jádrech NMR je periodická tabulka NMR.

Tato aktivní jádra NMR skutečně ovlivní navázání zamýšleného signálu, který obvykle závisí na přirozeném množství „cizích“ aktivních jader NMR. Například $ \ ce {^ {13} C} $ - jádra neovlivní signály $ \ ce {^ 1H} $ - NMR kvůli nízkému přirozenému množství $ \ ce {^ {13} C} $ ($ \ mathrm {\ přibližně 1,12 \%} $) ve srovnání s $ \ ce {^ 1H} $. Nezapomeňte také, že průměrná šířka $ \ ce {^ 1H} $ - NMR (pokud nefunguje na konkrétních sloučeninách s vyšším rozsahem) je $ \ pu {10 ppm} $. Satelitní vrcholy $ \ ce {^ {13} C} $ můžete vidět, pouze když pracujete na koncentrovaných vzorcích. Pokud však užíváte $ \ ce {^ {13} C} $ - NMR, váha efektu je obrácená a na $ \ byste viděli spojky $ \ ce {^ {13} C- ^ 1H} $. ce {^ {13} C} $ - NMR spektrum, pokud bylo pořízeno bez použití technik oddělení. Moderní NMR techniky mohou tento problém vyřešit za vás a fungovaly dokonce pro vaši výhodu. Viz následující tři $ \ ce {^ {13} C} $ - NMR spektra ethylbenzenu (poslední spektrum ukazuje pouze alifatickou oblast). První spektrum ukazuje pouze singlet, protože byl pravidelně oddělován. Poslední ukazuje spekrum oddělené bránou, takže se spojilo pouze s protony, které jsou přímo připojeny k příslušnému uhlíku. Pokud znáte pravidlo $ n + 1 $, věděli byste, že uhlíková rezonance na $ \ pu {15,5 ppm} $ je methyl uhlík ethylové skupiny a rezonance na $ \ pu {28,8 ppm} $ představuje methylenový uhlík to samé.