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窒素や酸素などのヘテロ原子に結合したプロトンは、さまざまな化学シフト値を示します。これは、プロトンと他の分子のヘテロ原子間の水素結合の程度が異なるためです。水素結合の程度はプロトンの周囲の電子密度に影響し、プロトン NMR スペクトルのプロトンの化学シフト値が異なります。

アルコール中の –OH プロトンは通常、δ 2 ~ 5 ppm の範囲で現れますが、特定のアルコールや条件によって異なる場合があります。この –OH プロトンは他の分子と急速にプロトン交換されるため、不安定なプロトンと呼ばれます。したがって、–OH プロトンの正確な δ 値と、–OH プロトンとアルコール内の他のプロトンを含むスピン間結合は、–OH プロトン交換の速度に依存します。プロトン交換速度は、アルコールサンプルの純度、温度、溶媒など、複数の要因に依存します。

Figure1

図 1. 純粋なエタノールのプロトン NMR スペクトルにおける –OH プロトンの三重項

たとえば、純粋な乾燥エタノールサンプルにおける –OH プロトン交換は NMR 時間スケールでは非常に遅く、スピン-スピン結合に十分な時間があります。その結果、図 1 に示すように、純粋な乾燥エタノールのプロトン NMR スペクトルは、隣接するメチレン プロトンとのスピン-スピン結合により –OH プロトンの三重項を示します。メチレンプロトンは、–OH プロトンおよびメチルプロトンとの結合により多重項として見られます。

微量の酸または塩基が存在すると、プロトン交換速度が上昇します。プロトン交換は急速になり、NMR 分光計は –OH プロトンの考えられるすべての環境の平均のみを記録します。

Figure2

図 2. 純粋なエタノールのプロトン NMR スペクトルにおける –OH プロトンのブロードなシングルト

結果として、図 2 に記録されているように、–OH プロトンはブロードな一重項を示します。隣接するメチレン基からのプロトンは、隣接するメチル基によってのみ分裂する四重項を示します。

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1H NMRLabile ProtonsChemical Shift ValuesHydrogen BondingProton Exchange RateEthanolOH ProtonSpin spin CouplingNMR SpectrumMultipletBroad SingletMethylene ProtonsMethyl ProtonsSolvent EffectsTemperature Effects

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