질소 및 산소와 같은 헤테로원자에 결합된 양성자는 다양한 화학적 이동 값을 보입니다. 이는 다른 분자에서 양성자와 헤테로원자 사이의 수소 결합 정도가 다르기 때문입니다. 수소 결합의 정도는 양성자 주변의 전자 밀도에 영향을 미쳐 양성자 NMR 스펙트럼에서 양성자에 대한 화학적 이동 값이 달라집니다.
알코올의 –OH 양성자는 일반적으로 δ 2~5ppm 범위에 나타나지만 특정 알코올과 조건에 따라 달라질 수 있습니다. 이 –OH 양성자는 다른 분자와 빠르게 양성자 교환을 거치며 불안정한 양성자라고 합니다. 따라서 –OH 양성자의 정확한 δ 값과 –OH 양성자와 알코올의 다른 양성자를 포함하는 스핀-스핀 결합은 –OH 양성자 교환 속도에 따라 달라집니다. 양성자 교환 속도는 알코올 표본의 순도, 온도, 용매를 포함한 여러 요인에 따라 달라집니다.
그림 1. 순수 에탄올의 프로톤 NMR 스펙트럼에서 –OH 프로톤의 삼중항
예를 들어, 순수 건조 에탄올 표본의 –OH 프로톤 교환은 NMR 시간 척도에서 매우 느려 스핀-스핀 결합에 충분한 시간을 제공합니다. 결과적으로 그림 1에 나와 있듯이 순수 건조 에탄올의 프로톤 NMR 스펙트럼은 인접한 메틸렌 프로톤과의 스핀-스핀 결합으로 인해 –OH 프로톤에 대한 삼중항을 보여줍니다. 메틸렌 프로톤은 –OH 프로톤과 메틸 프로톤과의 결합으로 인해 다중항으로 보입니다.
산이나 염기의 미량이 존재하면 프로톤 교환 속도가 증가합니다. 프로톤 교환이 빨라지고 NMR 분광기는 –OH 프로톤에 대한 모든 가능한 환경의 평균만 기록합니다
그림 2. 순수 에탄올의 양성자 NMR 스펙트럼에서 –OH 양성자의 넓은 싱글렛
결과적으로, 그림 2에 기록된 대로, –OH 양성자는 넓은 싱글렛을 나타냅니다. 인접한 메틸렌 그룹의 양성자는 인접한 메틸 그룹에 의해서만 분리가 발생하는 사중선을 나타냅니다.
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