Ядерный магнитный резонанс Я́дерный магни́тный резона́нс (ямр)

1.2.2 Спин-спиновое взаимодействие
В 1951–1953 годах при записи спектров ЯМР ряда жидкостей
обнаружилось, что в спектрах некоторых веществ больше линий, чем это
следует из простой оценки числа неэквивалентных ядер. Один
из первых примеров – это резонанс на фторе в молекуле POCl2F. Первыми это
явление объяснили Рэмзи и Парселл в 1952 году [26], что привело к открытию
спин-спинового взаимодействия.
Расщепление сигнала 19F. Поскольку 31P обладает квантовым числом
спина 1/2, он имеет две ориентации с почти равными вероятностями: либо
приблизительно параллельно, либо антипараллельно приложенному
магнитному полю, что приводит либо к увеличению, либо к уменьшению
магнитного поля, испытываемого 19F. Следовательно, синглет,
соответствующий формуле 11 заменяется дублетом с примерно одинаковой
интенсивностью. Этот эффект создания спин-спинового расщепления известен
как спин-спиновое взаимодействие, величина которой, известная как константа
16
связи J и измеренная в герцах, измеряется пространством между соседними
расщепленными пиками в мультиплете. Если ядра объединяются друг с другом
посредством химических связей, то сигналы ЯМР таких ядер будут
дополнительно расщепляться за счет скалярного спин-спинового
взаимодействия.
Интенсивность линий каждого мультиплета может быть описан
треугольником Паскаля (таблица 1), где n - число ядер, участвующих в
связывании. Относительные интенсивности пиков мультиплета показаны с
помощью развернутых биномиальных коэффициентов в треугольнике Паскаля.
Таблица 1
Треугольник Паскаля

n	Относительная интенсивность пиков Разработанные биномиальные коэффициенты	Мультиплетность
0 1 2 3	1 1 1 1 2 1 1 3 3 1	Синглет Дублет Триплет Квартет

Также сигналы протона или группы протонов в спектре могут быть

представлены в виде линий (Рисунок 5).
Рисунок 5. Сигналы ЯМР : а- синглет, б-дублет, в-триплет, г-квадруплет
17
 Константа спин-спинового взаимодействия
Величина J непосредственно связана с числом химических связей между
взаимодействующими ядрами. Поскольку связь осуществляется через
электронные оболочки, величина J быстро уменьшается с увеличением числа
химических связей.
Значение J может быть, как положительным, так и отрицательным. Если
два связанных ядра с одинаковой ориентацией имеют более высокий уровень
энергии, чем без связи, или два связанных ядра с противоположными
ориентациями имеют более низкий уровень энергии, чем без связи, то J имеет
положительное значение. В других случаях, J имеет отрицательное значение
[27].