บทท 6 อะตอมคารบอน-13 นวเคลยรแมกนทกเรโซแนนซและ

นวเคลยรแมกนทกเรโซแนนซแบบ 2 มต

ไอโซโทป (isotope) ของอะตอมคารบอน ไดแก และ ถงแมวาในธรรมชาตพบ

เพยงรอยละ 1.1 เทานน แตเนองจาก มเลขสปนควอนตม () เทากบ 0 สวน ม เทากบ 1/2 ดงนน เฉพาะไอโซโทป เทานน จะดดกลนรงสแมเหลกไฟฟาคลนวทยได ท าใหเกดการเปลยนแปลงสปนภายในนวเคลยส เรยกปรากฏการณนวา อะตอมคารบอน-13 นวเคลยรแมกนทกเรโซแนนซ โดยขอมลทไดจากสเปกตรม 13C NMR นนจะทราบจ านวนและชนดของอะตอมคารบอนในโครงสราง อยางไรกตาม ส าหรบโครงสรางบางชนดทซบซอนจ าเปนตองใชทงเทคนคโปรตอนและอะตอมคารบอน-13 นวเคลยรแมกนทกเรโซแนนซรวมกนทงแบบ 1 มต และ 2 มต เพอท าใหการพสจนโครงสรางงายยงขน ซงจะไดกลาวในบทน

หลกการเกดอะตอมคารบอน-13 นวเคลยรแมกนทกเรโซแนนซ

หลกการของนวเคลยรแมกนทกเรโซแนนซของอะตอมคารบอน-13 มหลกการเกดเหมอนกบโปรตอน กลาวคอ อเลกตรอนภายในอะตอมคารบอนเกดการหมนควงรอบแกนนวเคลยส เกดโมเมนตแมเหลก () ดงสมการ (6.1) ซงนวเคลยสของอะตอมคารบอนจะมทศทางไมเปนระเบยบ

= (6.1)

โดยท คอ อตราสวนแมกนโทไจรก (magnetogyric ratio) ส าหรบอะตอมคารบอนมคา = 6.728x107 radT-1s-1 คอ เลขสปนควอนตม ส าหรบโปรตอน มคา = 1/2 h คอ คาคงทของแพลงก เทากบ 6.625x10-34 J.s คอ คาคงท เมอนวเคลยสของอะตอมคารบอนอยในสนามแมเหลกภายนอก (B0) จะเกดการหมนควงแบบลารมอร สงผลใหเกดการจดเรยงตวเปนระเบยบมทศทางขนานกบ B0 เรยกวา สถานะแอลฟา (สภาวะสปน +1/2) และทศทางตรงขามกบ B0 เรยกวา สถานะบตา (สภาวะสปน -1/2) โดยทสถานะแอลฟา จะมนวเคลยสสวนเกนมากกวาสถานะบตาเลกนอย ทงนขนอยกบความเขมสนามแมเหลกภายนอกและ

2

ความถคลนวทย () หลงจากนน นวเคลยสสวนเกนจะดดพลงงานความถคลนวทยเขาไป สงผลใหนวเคลยสโปรตอนสวนเกนทสถานะแอลฟา (สภาวะสปน +1/2) เปลยนไปสสถานะบตาและกลบสภาวะสปนเปน -1/2 เรยกวา เรโซแนนซ โดยจะมสญญาณปรากฏขน แตเนองจากในธรรมชาตพบ

เพยงรอยละ 1.1 ของอะตอมคารบอนทงหมดเทานน และยงมอตราสวนแมกนโทไจรก () นอยกวาโปรตอนอยางมาก ความถเรโซแนนซของ 13C จะเทากบ 1/4 เทาของความถเรโซแนนซของ 1H ดงตารางท 6.1

ตารางท 6.1 ความถเรโซแนนซของนวเคลยส 1H และ 13C ทความเขมสนามแมเหลกตาง ๆ

ความสนามแมเหลก (เทสลา)

ความถเรโซแนนซของ 1H (เมกกะเฮรตซ)

ความถเรโซแนนซของ 13C (เมกกะเฮรตซ)

1.41 60 15.087 2.34 100 22.629 4.70 200 50.288 7.05 300 75.432 11.74 500 125.744 14.09 600 150.864 17.62 750 188.580 18.79 800 201.154

ทมา (Field, Sternhell & Kalman, 2013, p. 36)

จงบอกปจจยทท าใหสญญาณเรโซแนนซแยกไดชดเจนมากขน

การจ าแนกอะตอมคารบอน

อะตอมคารบอนในโครงสรางจ าแนกตามชนดไฮบรไดเซชน ไดแก sp, sp2 และ sp3 ดงน

CCC

spsp2 sp3

ส าหรบอะตอมคารบอนชนดไฮบรไดเซชน sp3 ยงจ าแนกออกเปน 5 ชนด โดยพจาณาอะตอมคารบอนทลกศรช ( ) ดงน

3

- ถาตอกบอะตอมคารบอนจ านวน 1 อะตอม (หรออะตอมไฮโดรเจนจ านวน 3 อะตอม) เรยกวา อะตอมคารบอนชนดปฐมภม (primary (10) carbon) เรยกวา อะตอมคารบอนเมทล (methyl carbon, CH3)

- ถาตอกบอะตอมคารบอนจ านวน 2 อะตอม (หรออะตอมไฮโดรเจนจ านวน 2 อะตอม) เรยกวา อะตอมคารบอนชนดทตยภม (secondary (20) carbon) เรยกวา อะตอมคารบอนเมทลน (methylene carbon, CH2)

- ถาตอกบอะตอมคารบอนจ านวน 3 อะตอม (หรออะตอมไฮโดรเจนจ านวน 1 อะตอม) เรยกวา อะตอมคารบอนชนดตตยภม (tertiary (30) carbon) เรยกวา อะตอมคารบอนเมไทน (methine carbon, CH)

- ถาตอกบอะตอมคารบอนจ านวน 4 อะตอม (หรออะตอมไฮโดรเจนจ านวน 0 อะตอม) เรยกวา อะตอมคารบอนชนดจตรภม (quaternary (40) carbon) เรยกวา อะตอมคารบอนสธาต (quaternary carbon, C)

no of attached carbon

H3C C CH

3

H H

H3C C CH

3

H HH

3C C CH

3

H CH3

H3C C CH

3

H3C CH

3

0 1 2 3 4

CH

HH

H

no of hydrogen on carbon 4 3 2 1 0

type of carbon primary (10) secondary (20) tertiary (30) quaternary (40)methane

H3C C

H

HCCH

3

OCH

3

C CH

H

CHCH

3CH3

3

10 carbon

20 carbon

30 carbon

40 carbon

10 carbon 20 carbon

ภาพท 6.1 การจ าแนกอะตอมคารบอนทมชนดไฮบรไดเซชน sp3

จากหลกการพจารณาขางตนสามารถบอกชนดของคารโบแคตไอออน ประเภทแอลกอฮอล และประเภทแอลคลแฮไลดไดเชนเดยวกน

4

คาการเลอนทางเคมของอะตอมคารบอน-13 นวเคลยรแมกนทกเรโซแนนซ

คาการเลอนทางเคมของ 13C (C) อยในชวง 0-220 ppm โดยเทยบกบความถเรโซแนนซของเททระเมทลไซเลนมคาเรมตนท 0 ppm ต าแหนงสญญาณเรโซแนนซของอะตอมคารบอนตาง ๆ ดงภาพท 6.2 แตเนองจากความถเรโซแนนซของ 13C มคาเทากบ 1/4 เทาของความถเรโซแนนซของ 1H จงท าใหสญญาณเรโซแนนซของ 13C คอนขางต า ถาอะตอมคารบอนถกก าบง (shielded carbon) ดวย

อเลกตรอนทมความหนาแนนมาก จะตองเพม B0 เขาไป จะปรากฏสญญาณเรโซแนนซทความถหรอ C นอยกวาอะตอมคารบอนทถกก าบงนอยกวา (deshielded carbon)

020406080100120140160180200(ppm)

C=O aldehyde, ketone

C=O carboxylic acid, amide, ester, anhydride

C=C

C C

C-Br

C-Cl

C-O

CH, C

CH2

CH3

low field or downfielddeshielded protom

high field or upfieldshielded protom

ภาพท 6.2 ต าแหนงสญญาณเรโซแนนซของอะตอมคารบอนตาง ๆ อะตอมคารบอนทมสภาพแวดลอมเหมอนกน เรยกวา อะตอมคารบอนสมมล (equivalent carbon) จะปรากฏสญญาณเรโซแนนซทความถเดยวกน ปจจยทมตอคาการเลอนทางเคมของ 13C ดงน

1. อะตอมคารบอนชนดไฮบรไดเซชน sp3 ถามหมแทนท (-R) บนอะตอมคารบอนมากขน คาC (ppm) มแนวโนมมากขนดวย ดงน

type of carbon

C (ppm)

H3C CH

3 H3C CH

3 H3C CH

3

CH3

H3C CH

3

H3C CH

3

methyl methylene methine quaternary

0-30 15-55 25-55 30-40

5

2. ผลเหนยวน า อะตอมคารบอนทตอกบอะตอมทมสภาพไฟฟาลบสง (F>Cl>Br>I>O>N) จะท าใหอะตอมคารบอนนนถกก าบงจากอเลกตรอนนอยลง จงปรากฏสญญาณท C (ppm) มากขน ดงน

type of carbon

C (ppm)

H3C CH

3

F

methine methine methine methine

70-80 25-50 50-90 50-90

H3C CH

3

Cl

H3C CH

3

OH

H3C CH

3

NH2

CH3-F CH

3-Cl CH

3-Br CH

3-I

71.6 49.9 25.6 9.6

C (ppm)

นาสงเกตวาระยะหางระหวางอะตอมคารบอนและอะตอมทมสภาพไฟฟาลบสงจะไมท าใหเกดเรโซแนนซทความเขมสนามแมเหลกในทศทางเดยวกนเหมอนกบ 1H NMR (ธตมา รกขไชยศรกล, 2556, หนา 213) ดงน

C (ppm)

CH3-CH

2-CH

2-CH

2-CH

2-CH

2-OH

14.2 22.8 32.0 25.8 32.8 61.9 H (ppm)

CH3-CH

2-CH

2-CH

2-CH

2-CH

2-OH

0.9 1.32 1.56 3.62 1.79 3. ชนดไฮบรไดเซชน อะตอมคารบอนทมชนดไฮบรไดเซชน sp จะม C (ppm) มากกวาชนด

ไฮบรไดเซชน sp2 และ sp3 ตามล าดบ ซงมรอยละ s ออรบทล เทากบ 50, 33.3 และ 25 ตามล าดบ ถาอะตอมคารบอนมรอยละ s ออรบทลมาก จะสามารถดงอเลกตรอนเขามายงอะตอมคารบอนไดมากดวย ท าใหโปรตอนถกก าบงจากอเลกตรอนนอย คาการเลอนทางเคมจะขนอยกบจ านวนและชนดหมแทนทบนพนธะคและพนธะ ดงน

C (ppm)

C C C C C C80-1450-60 60-100

sp3 spsp2

ส าหรบอะตอมคารบอนของหมคารบอนลซงเปนชนดไฮบรไดเซชน sp2 เหมอนแอลคน แตสญญาณเรโซแนนซปรากฏท C (ppm) มากกวาแอลคน เนองจากผลของชนดไฮบรไดเซชนและผลเหนยวน ารวมดวย ซงชวงคาการเลอนทางเคมของอะตอมคารบอนของสารประกอบคารบอนลจะแตกตางกนดงน

O O

C (ppm)

ketone 200-220

aldehyde190-200

acid halide, amide, ester150-190

sp2

6

4. ผลเชงแมกนทกอะนโซโทรป อะตอมคารบอนของเบนซนจะถกก าบงนอยกวาแอลคน เนองจากผลเชงแมกนทกอะนโซโทรปรวมดวย ปรากฏสญญาณในชวง C (ppm) 110-170

ก าหนดโครงสราง จงบอกจ านวนสญญาณของ 13C NMR

CH3

CH3

Br CH3

F

NO2

CH3

ตวท าละลาย

การเตรยมตวอยางเพอวเคราะห 13C NMR มวธการเชนเดยวกบวเคราะห 1H NMR โดยจะใชตวท าละลายดวเทอเรยม แตสญญาณเรโซแนนซของตวท าละลายจะปรากฏทความถแตกตางกน ดงตารางท 6.1 แตเนองจากในธรรมชาตพบไอโซโทป เพยงรอยละ 1.1 เทานน จงเกดสญญาณต า ดงนน การแยกสญญาณจะขนอยกบปรมาณสารและระยะเวลาในการวเคราะหทมากกวา 1H NMR ตารางท 6.1 สญญาณเรโซแนนซของตวท าละลายดวเทอเรยมบางชนด

ตวท าละลาย H (ppm) จาก TMS (multiplicity)

JHD (Hz)

C (ppm) จาก TMS (multiplicity)

JCD (Hz)

ของ HOD* (ppm) จาก TMS

จดเดอด (oC)

Acetone-d6 2.05 (5) 2.2 206.68 (1) 29.92 (7)

0.9 19.4

2.8 56.5

Chloroform-d 7.24 (1) 77.23 (3) 32.0 1.5 61-62 Cyclohexane-d12 1.38 (1) 26.43 (5) 19 0.8 80.7 Dimethyl sulfoxide-d6 2.50 (5) 1.9 39.51 (7) 21.0 3.3 189 Ethanol-d6 3.56 (1) 56.96 (5) 22 78.5 1.11 (m) 17.31 (7) 19 Methanol-d4 4.78 (1) 64.7 3.31 (5) 1.7 49.15 (7) 21.4

หมายเหต *สญญาณเรโซแนนซของน าในตวท าละลาย

ทมา (Cambridge Isotope Laboratories, 2010)

7

020406080100120140160180 (ppm)

OO

H3C

75 MHz, in CDCl3

CDCl3

as solvent

ภาพท 6.3 สเปกตรม 13C NMR ของเมทล-พารา-เมทลเบนโซเอต (Methyl-p-methylbenzoate)

ละลายในดวเทอโรคลอโรฟอรม ปรากฏสญญาณท C (ppm) 77.23 ของตวท าละลาย

การคควบและการไมคควบระหวาง C-H ในสเปกตรม 13C NMR

อะตอมทมเลขสปนควอนตม () ไมเทากบ 0 จะเกดการคควบระหวางสปนกบสปนได ทง 13C และ 1H ซงม เทากบ 1/2 เหมอนกน จงเกดการคควบระหวาง 13C-1H และ 13C-13C ได ในขณะทไอโซโทป 12C ม เทากบ 0 จงไมเกดการคควบได แตเนองจากในธรรมชาต 13C พบรอยละนอยมาก ดงนน การคควบระหวาง 13C-13C จะไมปรากฏสญญาณ แตในสเปกตรม 13C NMR จะพบการคควบระหวาง 13C-1H เทานน การคควบระหวาง 13C-1H สงผลใหสญญาณแยกเปนกลมพก ซงเปนไปตามกฎ N + 1 โดยท N คอ จ านวนอะตอมไฮโดรเจนบนอะตอมคารบอน ซงสญญาณจ าแนกออกเปน 4 ชนด ดงภาพท 6.4 กรณเปนอะตอมคารบอนเมทล (CH3) ม N เทากบ 3 อะตอม สญญาณแยกเปนกลมพก เทากบ 3+1 พก เรยกวา quartet สวนอะตอมคารบอนเมทลน (CH2) สญญาณเปน triplet อะตอมคารบอนเมไทน (CH) สญญาณเปน doublet และอะตอมคารบอนสธาต (C) สญญาณเปน singlet เรยกสเปกตรม 13C NMR แบบนวา สเปกตรมโปรตอนถกคควบ (proton-coupled spectrum)

โดยทวไป คาคงตวการคควบระหวาง 13C-1H ของอะตอมคารบอนชนดไฮบรไดเซชน sp3 จะมคาคงตวการคควบ (1JCH) ประมาณ 125 เฮรตซ อะตอมคารบอนชนดไฮบรไดเซชน sp2 และ sp มคา 1JCH ประมาณ 160 และ 250 เฮรตซ ตามล าดบ ส าหรบการคควบชวงไกลระหวาง13C-1H จะมคาคงตว การคควบ (2JC-C-H และ 3JC-C-C-H) นอยกวา 10 เฮรตซ ซงนอยกวา 1JC-H อยางมาก (Field, Sternhell &

8

Kalman, 2013, pp. 71-72) สงผลใหสเปกตรม 13C NMR โปรตอนไมถกคควบ (proton-decoupled spectrum) จงปรากฏสญญาณการคควบระหวาง 13C-1H เฉพาะโปรตอนบนอะตอมคารบอนมคา 1JCH เทานน ดงภาพท 6.5 (1) สเปกตรม 13C NMR ของเมทลไซโคลโพรพลคโทน (Methyl cyclopropyl ketone) มสตรโมเลกล เทากบ C5H8O จะปรากฏ 4 สญญาณ ซงการแยกสญญาณจะบงบอกชนดของอะตอมคารบอนได

doublet

tripletquartet

C CH CH2

CH3

quarternary (40) tertiary (30) secondary (20) primary (10)type of carbon

mutiplicity = N+1

singlet

ภาพท 6.4 สญญาณของการคควบระหวาง 13C-1H ในสเปกตรม 13C NMR โปรตอนถกคควบ

020(ppm)

(1) with 1H fully coupled

CH3

C=OCH

CH2

215 205 30 10

O

12

34100 MHz, in CDCl

3

(2) with 1H fully decoupled

(BB decoupling)

ภาพท 6.5 สเปกตรม 13C NMR ของเมทลไซโคลโพรพลคโทน 1) สเปกตรมโปรตอนถกคควบ และ 2) สเปกตรมโปรตอนไมถกคควบ

ทมา (Field, Sternhell & Kalman, 2013, p. 73)

ถงแมสเปกตรมโปรตอนถกคควบจะท าใหทราบชนดอะตอมคารบอนได แตถาโครงสรางซบซอน สญญาณของ 13C จะซอนทบกน เกดกระบวนการ เรยกวา broad-band (BB) decoupling หลกการ คอ จะใหชวงคลนความถวทยทท าใหทกโปรตอนเกดเรโซแนนซพรอมกน จงไมเกดการคควบ

9

ระหวาง 13C-1H ปรากฏสญญาณเปน singlet เรยกสเปกตรมนวา สเปกตรมโปรตอนไมถกคควบ (proton-decoupled spectrum) หรอเรยกเทคนคนวา “Broad-band (BB) decoupling” ดงภาพท 6.5 (2)

ขอดของเทคนค BB decoupling คอ ทราบจ านวนอะตอมคารบอนไมสมมลและเพมสญญาณของ 13C ไดถงรอยละ 200 (Field, Sternhell & Kalman, 2013, p. 41) แตขอเสย คอ ไมทราบจ านวนอะตอมไฮโดรเจนบนอะตอมคารบอน ดงนน เฉพาะอะตอมคารบอนไมสมมลในโครงสรางทจะปรากฏสญญาณในสเปกตรม 13C NMR BB decoupling

ส าหรบสเปกตรม 13C NMR โปรตอนไมถกคควบของอะตอมคารบอนของวงเบนซนจะปรากฏสญญาณในชวง C (ppm) 110-150 check ทงนจ านวนสญญาณจะขนอยกบจ านวนและชนดของ หมแทนทบนวงเบนซน ดงตารางท 6.2 ซงรปแบบการแทนทบนวงเบนซนพจารณาไดจากจ านวนสญญาณของอะตอมคารบอนสธาต (C) โดยขอมลจะไดจากการทดลองเดปต (DEPT experiment)

การคควบระหวาง 12C-13C และ 12C-1H เกดขนไมได จงอธบาย ก ำหนดโครงสรำง จงบอกการแยกของสญญาณ (singlet, doublet, triplet หรอ quartet) ของอะตอมคารบอนทงหมด

CH3CH

2-OH CH

3COCH

2CH

3

O(CH

3)2CHNH

2(CH

3)3C-COOH

(1) (2) (3) (4) ก าหนดโครงสราง จงบอกจ านวนสญญาณทงหมดทปรากฏในสเปกตรม 13C NMR

H3CH

2C OH

O

CH3

Br

H CH3

H3C CH

3

CH3

CH3

H3C

(1) (2) (3) (4)

(5) (6) (7)

(8) (9) (10) (11)

10

ตารางท 6.2 จ านวนสญญาณของสารประกอบแอโรแมตกในสเปกตรม 13C NMR

โครงสราง จ านวนสญญาณ (อะตอมคารบอนไมสมมล)

การแทนท 1 หม X1

23

4

56

4 สญญาณ (C-1, C-2 = C-6, C-3 = C-5, C-4)

การแทนท 2 หม

1

23

4

56X

Yo-

X = Y; 3 สญญาณ (C-1 = C-6, C-2 = C-5, C-3 = C-4) X ≠ Y; 6 สญญาณ (C-1, C-2, C-3, C-4, C-5, C-6)

1

23

4

56 Y

m-X

X = Y; 4 สญญาณ (C-1 = C-5, C-2 = C-4, C-3, C-6) X ≠ Y; 6 สญญาณ (C-1, C-2, C-3, C-4, C-5, C-6)

1

23

4

56 Y

p-X

X = Y; 2 สญญาณ (C-1 = C-4, C-2 = C-3 = C-5 = C-6) X ≠ Y; 4 สญญาณ (C-1, C-2 = C-6, C-3 = C-5)

การทดลองเดปต

เนองจาก 13C NMR ทโปรตอนไมถกคควบจะไมสามารถจ าแนกชนดของอะตอมคารบอนในโครงสรางได แตเมอใชการทดลองเดปต (Distortionless Enhancement by Polarization Transfer, DEPT) โดยเทยบกบสเปกตรม 13C NMR โปรตอนไมถกคควบกจะทราบ C, CH, CH2 และ CH3 ในโครงสรางได

DEPT CH2 CH

3 CH

13C NMR

DEPT 90

DEPT 135

C CH CH2

CH3

BB decoulping

ภาพท 6.6 เปรยบเทยบสเปกตรม 13C NMR BB decoupling กบ DEPT 90 และ DEPT 135

11

การทดลองเดปตมหลายแบบ แตทนยม ไดแก DEPT 90 และ DEPT 135 ซงสญญาณของอะตอมคารบอนสธาต (C) จะไมปรากฏในสเปกตรมเดปต จากภาพท 6.6 สเปกตรม DEPT 90 จะปรากฏเฉพาะสญญาณของ CH อยดานบน (positive) สวนสเปกตรม DEPT 135 จะไดขอมลของ CH2 อยดานลาง (negative) และ CH และ CH3 อยดานบน ทงนเมอเปรยบเทยบสเปกตรม DEPT 90 และ DEPT 135 กบสเปกตรม 13C NMR BB decoupling จะท าใหทราบจ านวนและต าแหนงสญญาณของอะตอมคารบอนสธาต (C) ภาพท 6.7 แสดงสเปกตรม 13C NMR BB decoupling ของโครงสราง 1-คลอโร-2-โพรพานอล (1-Chloro-2-propanol) มอะตอมคารบอนไมสมมล 3 อะตอม จงปรากฏ 3 สญญาณ สวนสเปกตรมเดปตจะปรากฏสญญาณของ CH และ CH3 อยดานบน และ CH2 อยดานลาง

20(ppm)

CH3

CH2

160 0406080100120140180200220

13C NMR BB decoupling

ba

c

TMSCDCl

3

DEPT 90

DEPT 135

Cl-CH2-CH-CH

3

CH

CHTMS a b c

OH

1)

2)

3)

ภาพท 6.7 สเปกตรม 13C NMR ของ 1-คลอโร-2-โพรพานอล 1) DEPT 135 2) DEPT 90 และ 3) BB decoupling

ทมา (เยนหทย แนนหนา, 2549, หนา 284)

12

ก าหนดสเปกตรม จงบอกคา c (ppm) ของอะตอมคารบอนทงหมดในโครงสรางทละลายใน

CDCl3

C CCH

3

CH3

H3C

OHH

CH3

1045 1520253035405055 5

DEPT CH2 CH

3 CH

70 60657580 0 (ppm)

13C NMR BB decouplingin CDCl

3

เทคนคการถอดคควบนอกชวงความถเรโซแนนซของโปรตอน

ถงแมวาสเปกตรม 13C NMR BB decoupling จะไดพกสญญาณของอะตอมคารบอนทไม

ซบซอน ท าใหแปลผลไดขอมลงายกตาม แตกไมทราบจ านวนอะตอมไฮโดรเจนบนอะตอมคารบอน ซงอาจเปนขอมลส าคญใชพสจนโครงสรางได จงพฒนาเทคนคการถอดคควบนอกชวงความถเรโซแนนซ ของโปรตอน (off-resonance decoupling) อธบายคราว ๆ คอ จะใหความถคลนวทยทแรงนอกชวงความถของโปรตอนทเกดเรโซแนนซ ท าใหเกดการคควบระหวาง 13C-1H เพยงบางสวนเทานน แตยงเปนไปตามกฎ N + 1 โดยท N คอ จ านวนอะตอมไฮโดรเจนบนอะตอมคารบอน นนคอจะปรากฏ

เหมอนสเปกตรม 13C NMR โปรตอนถกคควบ ไดแก CH3 (quartet) CH2 (triplet) CH (doublet)

13

และ C (singlet) แตทแตกตาง คอ คาคงตวการคควบ (1JCH) นอยกวาคาแทจรง สงผลใหพกซอนทบกน

นอยลงและค านวณคา c (ppm) งายขน อยางไรกตาม ควรยนยนชนดอะตอมคารบอนของแตละ

สญญาณดวยการทดลองเดปตอกครง

3) DEPT CH2 CH

3 CH

2) with proton coupled

100150200 50 0 (ppm)

4) 13C NMR BB decoupling

1) off-resonance decoupling

C-8, qC-7, tC-1, s

C-2, s

C-3, d

C-4, d

C-5, d OO1 2

3 45

34

6

78

C-6, t

ภาพท 6.8 สเปกตรม 13C NMR ของเอทลฟนลอะซเทต 1) off-resonance decoupling 2) โปรตอนถกคควบ 3) DEPT และ 4) BB decoupling

ทมา (Gross College, 2019; Mahidol University, 2019)

14

เมอท าเทคนค off-resonance decoupling จะเหนวาชวงแอโรแมตกของเอทลฟนลอะซเทต

(Ethyl phenyl acetate) สญญาณจะแยกไดชดเจนมากขน ดงภาพท 6.8 สามารถหาคาการเลอนทางเคมของแตละอะตอมคารบอนไดโดยเฉพาะวงเบนซน แตมคา 1JCH จะนอยกวาคาแทจรง และยนยนชนดอะตอมคารบอนของแตละสญญาณดวย DEPT 90 และ DEPT 135

จงบอกประโยชนของสเปกตรม 13C NMR off-resonance decoupling

จงระบจ านวนพกของแตละคารบอนในโครงสรางทปรากฏในสเปกตรม 13C NMR off-resonance decoupling

OCl

CH3OCH

2COCH

3

NH2

CH3COOCH

2CH

3

OCH3O

CH3

(1) (2) (3) (4)

(5) (6) (7) (8)

ผลเชงนวเคลยรโอเวอรเฮาเซอรใน 13C NMR และ 1H NMR

สเปกตรม 13C NMR โปรตอนไมถกคควบ จะสงเกตวาความเขมสญญาณเรโซแนนซของอะตอมคารบอนจะเพมขนตามจ านวนอะตอมไฮโดรเจน ไดแก CH3 > CH2 > CH > C ทงนเนองมาจาก ผลเชงนวเคลยรโอเวอรเฮาเซอร (Nuclear Overhauser effect หรอ NOE) อธบายคราว ๆ ดงน ทงนวเคลยส 1H และ 13C มเลขสปนควอนตม เทากบ 1/2 จงเกดเรโซแนนซและการคควบกนได ปรากฏสญญาณแยกเปนกลมพกซงเปนไปตามกฎ N + 1 โดยท N คอ จ านวนอะตอมไฮโดรเจนบนอะตอมคารบอน แตเมอเพมรงสคลนความถวทยใหแกโปรตอน (1H) ทงหมดในโครงสราง สงผลใหนวเคลยสโปรตอนสวนเกนทสถานะพน (+1/2) มจ านวนมากกวาปกต เกดเรโซแนนซจนกระทงอมตว ท าใหสญญาณเรโซแนนซของโปรตอนหายไปและไมเกดการคควบระหวาง 13C- 1H เกดเปนสเปกตรม 13C NMR โปรตอนไมถกคควบ อกทงการใหรงสคลนความถวทยแกโปรตอนเพอใหเกดการอมตวดงกลาวนน ท าใหจ านวนโปรตอนทสถานะถกกระตน (-1/2) มากกวาปกตดวย สงผลตอนวเคลยส 13C โดยจะปรบสภาวะการเพมนวเคลยสสวนเกนทสถานะพนดวย เรยกวา cross-polarization มผลให

15

ความเขมสญญาณของอะตอมคารบอนเพมขนไดถงรอยละ 200 (Field, Sternhell & Kalman, 2013, p. 41) ทงนขนอยกบจ านวนอะตอมไฮโดรเจนบนอะตอมคารบอนและระยะทางระหวาง H และ C ซงเปนอนตรกรยาระหวางสปนกบสปนของนวเคลยสทงสองทไมผานพนธะ เมอนวเคลยสสวนเกนของอะตอมคารบอน-13 ทสภาวะพนถกกระตน จะปรากฏสญญาณ เรโซแนนซอยางตอเนอง จนกระทงนวเคลยสของทงสองสภาวะเทากน เรยกวา การอมตว สงเกตจากสญญาณเรโซแนนซหายไป ทงนเพอใหสญญาณปรากฏอกครง จงมกระบวนการกลบคนสสภาวะพน เรยกวา การผอนคลาย โดยกระบวนการการผอนคลายจะเกดตอเนองจนกระทงเขาสสมดลโบลตแมนน (Boltzmann equilibrium)

กระบวนการการผอนคลาย ไดแก 1) การผอนคลายแบบสปน-แลตทชหรอการผอนคลายตามยาว (T1) โดยคายพลงงานในทศทางเดยวกบสนามแมเหลกภายนอก ปจจยส าคญของการผอนคลาย คอ อนตรกรยาแบบขวค-ขวค (dipole-dipole interaction) ระหวางสปนของนวเคลยสทถกกระตนกบสปนของนวเคลยสอนทอยภายในโมเลกลเดยวกนหรอระหวางโมเลกลกได และ 2) การผอนคลายแบบสปน-สปนหรอการผอนคลายตามขวาง (T2) โดยคายพลงงานใหเฉพาะสปนขางเคยงของนวเคลยสเดยวกนในทศทางตงฉากกบสนามแมเหลกภายนอก ซงไมมการเปลยนแปลงพลงงานของระบบสปน

กระบวนการการผานคลายทส าคญในการพสจนโครงสราง คอ การผอนคลายแบบสปน-แลตทชหรอการผอนคลายตามยาว (T1) ซงจะมประสทธภาพถา 1) นวเคลยสของอะตอมคารบอนทมจ านวนโปรตอนมาก จงมผลตอความเขมสญญาณเรโซแนนซจากมากไปนอย ดงน CH3 > CH2 > CH > C และ 2) ถาโมเลกลใหญจะหมนชา เกด T1 ไดดกวาโมเลกลเลกทหมนไดเรวกวา

ส าหรบผลเชงนวเคลยรโอเวอรเฮาเซอรใน 1H NMR เกดจากใหรงสคลนความถวทยแกโปรตอนเฉพาะตวเทานน ท าใหสญญาณเรโซแนนซของโปรตอนนน ๆ หายไป และโปรตอนใกลเคยงกนหรอทเกดอนตรกรยากนผานชองวาง (space) จะมรอยละความเขมสญญาณเพมขน ดงภาพท 6.9 (A) โครงสรางมสตรโมเลกล เทากบ C10H8O3 ซงหมเมทอกซล (Methoxyl group, OCH3) บนอะตอมคารบอนต าแหนงท 7 มความนาจะเปนการจดเรยงตว 2 แบบ สามารถพสจนยนยนไดโดยใชเทคนคผล

เชงนวเคลยรโอเวอรเฮาเซอร ปรากฏวาสญญาณเรโซแนนซท (ppm) 6.97 (1H, dd, J = 9.3, 2.7

Hz, H-6) หายไป ดงภาพ 6.9 (B) อกทงโปรตอน H-5 และ OCH3 มความเขมสญญาณเพมขนรอยละ 30 และ 2.3 ตามล าดบ เมอเทยบกบความเขมสญญาณเดม ดงภาพ 6.9 (B-A) ดงนน จงสรปวาโครงสรางเปนแบบ (1) มากกวาแบบ (2) เนองจากถาเปนโครงสรางแบบ (2) หลงจากท าเทคนค NOE ของโปรตอน H-8 แลว จะมผลตอความเขมสญญาณของ OCH3 ควรจะเพมขนรอยละ 3.1

ดงนนประโยชนของผลเชงนวเคลยรโอเวอรเฮาเซอรใน 1H NMR คอ ตองการพสจนโครงสรางทมสเตอรโอไอโซเมอรและมโครงรป ดงภาพท 6.10

16

A: 13C NMR 200 MHz, in CDCl3

0123 (ppm)45678

B - A: Difference spectrum

B: irridiate at 6.97

XX

X

X

CDCl3

impure

impure

impure

impure

H-5 H-2H-6H-8 H-3

30%2.3%

O

O

OH3C

O

O

OCH

32

35

6

8

HH2.3%

30%

H3.1%

2

35

6

8

(1) (2)

NOE

NOE

ภาพท 6.9 ผลเชงนวเคลยรโอเวอรเฮาเซอรใน 1H NMR ทมา (The University of Wisconsin, 2017)

N

HH

CH3

N

HCH

3

H31% 0%

A-1 A-2

OO

CH3

H3CH

3C

HOCH

3 OO

CH3

H3C

H3C

OCH3H

12% 0%

B-1 B-2

NOE NOE

NOE

NOE

ภาพท 6.10 การพสจนโครงสรางทมสเตอรโอไอโซเมอรโดยใชเทคนคผลเชงนวเคลยรโอเวอรเฮาเซอร

17

นวเคลยรแมกนทกเรโซแนนซแบบ 2 มต

โดยสวนใหญสารออกฤทธทางชวภาพทแยกจากผลตภณฑธรรมชาตมโครงสรางคอนขางซบซอน ดงภาพท 6.11 การพสจนโครงสรางจะใชเฉพาะเทคนคนวเคลยรแมกนทกเรโซแนนซแบบ 1 มต (1-Dimentional Nuclear Magnetic Resonance, 1D NMR) ไดแก 1H NMR และ 13C NMR คอนขางท าไดยาก จงจ าเปนตองใชเทคนคนวเคลยรแมกนทกเรโซแนนซแบบ 2 มต (2-Dimentional Nuclear Magnetic Resonance, 2D NMR)

O

OO

O

O

OOH

O

OH

Magostafeejin A(from fungus Xylaria feejeensis GM06)

Eucalypglobulusals A(from Eucalyptus globulus fruits)

OHCHO

HO

OHCOH

HO

H

O

ภาพท 6.11 โครงสรางสารออกฤทธทแยกจากผลตภณฑธรรมชาต

ลกษณะสเปกตรมนวเคลยรแมกนทกเรโซแนนซแบบ 2 มต ประกอบดวย 3 แกน คอ แกน X (คา (ppm) หรอ J (Hz)) แกน Y (คา (ppm) หรอ J (Hz)) และแกน Z (คาความเขมสญญาณ) ดงภาพท 6.12 สเปกตรมนวเคลยรแมกนทกเรโซแนนซแบบ 2 มต พลอตได 2 แบบ คอ แบบสแตก (stacked plot) และแบบคอนทวร (contour plot) โดยจะแปลงความเขมสญญาณเปนจด ซงนยมมากกวาสแตกพลอต

inten

sity

(2) 2D NMR(1) 1D NMR

F1F

2

(ppm)012345

stacked plot

F1

F2

contour plot

ภาพท 6.12 เปรยบเทยบลกษณะสเปกตรม NMR 1) แบบ 1 มต และ 2) แบบ 2 มต

18

เทคนคนวเคลยรแมกนทกเรโซแนนซแบบ 2 มต ใชการท าพลสและฟเรยรทรานสฟอรม ซงชนดสเปกตรมอาจเปนความสมพนธระหวางนวเคลยสอะตอมเดยวกนหรอตางชนดกน ดงน

1. การแยกคาคงตวการคควบระหวางโปรตอนกบโปรตอน (H-H J-resolved)

เมอเกดการคควบกนระหวางถกคควบโปรตอนในสเปกตรม 1H NMR จะปรากฏสญญาณแยกเปนกลมพก และมคาคงตวการคควบ (J) เทากน แตถาสญญาณเรโซแนนซแยกไมชดเจน เชน ไวนลโปรตอนของกรดอะครลกซงมระบบสปน ABX ดงภาพท 6.13 (1) คาคงตวการคควบค านวณไดจากสเปกตรม H-H J-resolved (2-3JHH) ดงภาพท 6.13 (2)

(ppm)

24681012

1) 1H NMR 400 MHz, in CDCl3

HX

HA

COOH

HB

H12 (s)

H6.14 (dd)

H 5.96 (dd)

H

6.52 (dd)

JXB

HX

HB H

A

JXA

JXA J

AXJAX

JAB

JBX

JBAJ

BA

0

2) H-H J-resolved

stacked plot

HX

HB

HA

contour plot

0 J (Hz)

10

20

10

20

305.86.06.26.46.6

HX

HB

HA

(ppm)

J (Hz)

(ppm)

ภาพท 6.13 สเปกตรมของกรดอะครลก 1) 1H NMR และ 2) H-H J-resolved ทมา (เยนหทย แนนหนา, 2549, หนา 304)

19

2. การแยกคาคงตวการคควบระหวางอะตอมคารบอนกบโปรตอน (C-H J-resolved)

นอกจากการพสจนโครงสรางจากทราบชนดโปรตอนแลว การทราบชนดอะตอมคารบอน

ไดแก CH3, CH2, CH และ C จะท าใหพสจนโครงสรางไดงายขน ซงขอมลอะตอมคารบอนอาจไดมา

จากสเปกตรม 13C NMR โปรตอนถกคควบ การทดลองเดปต และเทคนคการถอดคควบนอกชวง

ความถเรโซแนนซของโปรตอน ซงเทคนคหลงนจะไมไดคาคงตวการคควบทแทจรง ดงนนเทคนคการแยกคาคงตวการคควบระหวางอะตอมคารบอนกบโปรตอน เปนอกวธหนงทจะทราบชนดอะตอมคารบอนและคาคงตวการคควบ (1JCH) ทแทจรงไดอกดวย โดยสเปกตรม C-H J-resolved เปนความสมพนธระหวางคา C (ppm) และ J (Hz) ดงภาพท 6.14

(ppm)

13C NMR BB decoupling

75 MHz

(ppm) 155-185

(s, C-1) and (s, C-10)

J (Hz)0

-50

-100

-150

50

100

150

2030405060708090100110

O

C-H J-resolved

contour plot

OCH3

COOCH3

OHNH

HOH2C

OHH

H3C

O H

HHO 1

2

3

4

5

6789

C-2

C-4

C-6 C-7

C-8

C-9

C-5

C-310

11

12

13C-12C-13 C-11

stacked plot

(ppm)

J (Hz)

2030405060708090100110

0

-100

100

ภาพท 6.14 สเปกตรม C-H J-resolved 1) contour plot และ 2) stacked plot ทมา (Roth, 2019)

20

ก าหนดสเปกตรม C-H J-resolved ของ 4-เมทลไพรมดน (4-Methyl pyrimidine) จงระบคา C (ppm) ของแตละอะตอมคารบอน

(ppm)20304050

0

20

40

60

80

100

120

J (Hz)

HNCH

3

3. เฮตคอร (HETCOR)

เฮตคอร (HETeronuclear CORrelation, HETCOR) เปนสเปกโทรสโกปความสมพนธระหวางอะตอมคารบอนและไฮโดรเจน หรอเรยกชอวา โคซ C-H (Carbon-Hydrogen Correlation Spectroscopy, C-H COSY) โดยอะตอม C-H อยหางกน 1 พนธะ (1JCH) ดงนน เฮตคอรจะทราบขอมลของโปรตอนอยบนอะตอมคารบอน โดยลากเสนแนวระดบเชอมสญญาณเรโซแนนซระหวาง 13C และ 1H NMR ดงภาพท 6.15 สเปกตรมเฮตคอรของ 1-โบรโมโพรเพน (1-Bromopropane) มสญญาณท C (ppm) 35.76 (C-1) สมพนธกบสญญาณท (ppm) 3.39 (t, CH2-CH2-Br) สญญาณท C (ppm) 26.36 (C-2) และ 12.99 (C-3) สมพนธกบสญญาณท (ppm) 1.87 (sextet, CH2-CH2-Br) และ 1.03 (t, CH3-CH2-) ตามล าดบ

21

0.51.02.0

10

15

20

25

30

35

40

45

5

(ppm)1.52.53.03.5

tripletsextet

tripletCH

3CH

2CH

2-Br

1-Bromopropane

(pp m

)

123

C-1

C-2

C-3

H-3H-1 H-2

H-3 -> C-3

H-2 -> C-2

H-1 -> C-1

ภาพท 6.15 สเปกตรมเฮตคอรของ 1-โบรโมโพรเพน

จงใสจดแสดงความสมพนธ C-H ในสเปกตรมเฮตคอรของ 2-โบรโมบวเทน (2-Bromobutane)

(ppm)

(p

p m)

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

102030405055 45 35 25 15

CH3CH

2CHCH

3

Br

22

4. เอชเอมควซ (HMQC)

เอชเอมควซ (HMQC) ยอมาจาก Heteronuclear Multiple Quantum Coherence) เปนความสมพนธระหวางอะตอมคารบอนและไฮโดรเจนอยหางกน 1 พนธะ (1JCH) เทคนคนไดขอมลเชนเดยวกบ HETCOR หรอ C-H COSY ดงภาพท 6.16 แตสญญาณเรโซแนนซของอะตอมคารบอนในสเปกตรม HMQC จะเหนชดเจนกวาสเปกตรม HETCOR

(ppm)1.01.52.0

15

20

25

30

35

40

45

(p

p m)

2.53.5 3.04.0

HMQC

H-1H-2 H-3 H-4

C-4

C-1

C-3

C-2

10

50

55

(1)

(ppm)

1.0

1.5

2.0

15202530354045

(p

p m)

2.5

3.5

3.0

4.0

H-1

H-2

H-3

H-4

C-4C-1C-3C-2

105055

HETCOR

(2)

ภาพท 6.16 เปรยบเทยบสเปกตรมระหวาง 1) HMQC และ 2) HETCOR ทมา (เยนหทย แนนหนา, 2549, หนา 308)

CH3-CH

2CH-CH

3

1234

Br

CH3-CH

2CH-CH

3

1234

Br

23

5. เอชเอสควซ (HSQC)

เทคนคทนยมใชบงบอกวาอะตอมไฮโดรเจนอยบนอะตอมคารบอนใด โดยเฉพาะโมเลกลทมขนาดใหญ เชน โปรตน คอ เทคนคเอชเอสควซ (Heteronuclear Single-Quantum Coherence, HSQC) เนองจากเทคนค HSQC ใหสญญาณเรโซแนนซของ 13C ชดเจนกวาเทคนค HETCOR หรอ HMQC ดงนน การแปลขอมลการคควบระหวางโปรตอนและอะตอมคารบอน (1JCH) ในสเปกตรม HSQC จะเหมอนกบ HETCOR หรอ HMQC ดงภาพท 6.17 สเปกตรมของสทรชนน (Strychnine) พลอตแบบคอนทวร แกน X เปนคา (ppm) ของโปรตอน และแกน Y เปนคา (ppm) ของ 13C

N

O

Hb

H

Hb

Ha

H

H

NHb

Hb

HHa

Ha

Ha

Ha

Hb

OH

HbH

a

HStrychnine

12

34

8

11 1213

14

1516

1718

20

22

23

(ppm)7 35 18 26 4

40

60

80

120

100

30

70

50

130

90

110

(p

pm)

4

31

222

1223 8

1620b

18

11

14

20a

15b17

15a

13

ภาพท 6.17 สเปกตรม HSQC ของสทรชนน ทมา (Bruker Biospin, 2003)

24

6. อนอะดเควตระหวาง 13C-13C แบบ 2 มต (2D 13C-13C INADEQUATE)

เทคนคอนอะดเควต (Incredible Natural Abundance DoublE QUAantum Transfer Experiment, INADIQUATE) แสดงความสมพนธระหวางอะตอมคารบอนทตดกน (1JCC) แตเนองจากอะตอมคารบอนพบในธรรมชาตเพยงรอยละ 1.1 เทานน ดงนนการเตรยมตวอยางตองใชปรมาณมาก ประมาณ 100-500 มลลกรม ตวอยางสเปกตรมอนอะดเควตดงภาพท 6.18 อะตอมคารบอนทตดกนของ 2-โบรโมบวเทนจะปรากฏสญญาณในแนวระดบเดยวกน ดงน

อะตอมคารบอนท 1 ตดกบอะตอมคารบอนท 2 อะตอมคารบอนท 2 ตดกบอะตอมคารบอนท 1, 3 อะตอมคารบอนท 3 ตดกบอะตอมคารบอนท 2, 4 อะตอมคารบอนท 4 ตดกบอะตอมคารบอนท 3

51015

J (Hz

)

(ppm)

2030455560 50 35 2565 40

C-2C-3

C-1 C-4

CH3-CH

2CH-CH

3

1234

Br

C2-C

3C

2-C

1

C3-C

4

ภาพท 6.18 สเปกตรมอนอะดเควตของ 2-โบรโมบวเทน ทมา (เยนหทย แนนหนา, 2549, หนา 325)

25

จงใสจดแสดงความสมพนธ C-H ในสเปกตรมอนอะดเควตของเอทลเบนซน (Ethyl benzene)

02040

J (Hz

)

(ppm)

60100140180200 160 120 80

CH2-CH

312

3

4

5 6

C-5C-6

C-1

C-3 C-2

C-4

อะตอมคารบอนท ตดกบอะตอมคารบอนท

1

2 3

4

5 6

26

7. โคซระหวางโปรตอนกบโปรตอน (H-H COSY)

เทคนคโคซ (Correlation Spectroscopy, COSY) เปนความสมพนธนวเคลยรแมกนทก- เรโซแนนซไดทงนวเคลยสตางชนดกน เรยกวา Heteronuclear COSY ไดแก HETCOR และ HMQC หรออะตอมนวเคลยสเดยวกน เรยกวา homonuclear COSY เชน โคซระหวางโปรตอนกบโปรตอน (Hydrogen-Hydrogen COrrelation SpectroscopY, H-H COSY) โดยเทคนค H-H COSY ท าใหทราบโปรตอนบนอะตอมขางเคยงหรออยหางกน 3 พนธะ ในสเปกตรม H-H COSY ทงแกน X และแกน Y คอ คา (ppm) ของโปรตอน เมอลากเสนทแยงมมผานจดตาง ๆ ซงเปนโปรตอนทงหมดในโครงสรางทปรากฏสญญาณเรโซแนนซ สงเกตไดวาสเปกตรมจะสมมาตร ถาโปรตอนไมสมมลสองตวทอยบนอะตอมขางเคยงเกดการคควบวซนล (3JHH) จะปรากฏสญญาณทต าแหนงพกขาม (cross peak) พจารณาไดจากดานใดดานหนงของสเปกตรมกได

ในสเปกตรม 1H NMR ของ 3-เฮปทะโนน (3-Heptanone) มโปรตอนไมสมมลจ านวน 6 โปรตอน จงปรากฏสญญาณเรโซแนนซ 6 สญญาณ เมอพจารณาการคควบของโปรตอนขางเคยงในสเปกตรม H-H COSY เชน โปรตอน H-5 อยต าแหนงพกขามกบโปรตอน H-6 และโปรตอน H-4 ดงภาพท 6.19 แสดงวา โปรตอน H-5 คควบกบโปรตอน H-4 และโปรตอน H-6 เปนตน

(ppm)

(p

p m)

2.6

2.2

1.8

1.0

1.4

0.6

H-4H-3H-2

H-6H-1

2.8

2.0

2.4

0.8

1.6

1.2

2.6 2.2 1.8 1.01.4 0.62.8 2.02.4 0.81.6 1.2

H-H COSY

H-5

cross peak

ภาพท 6.19 สเปกตรม H-H COSY ของ 3-เฮปทะโนน ทมา (Roth, 2019)

CH3CH

2CCH

2CH

2CH

2CH

3

O

1 2 3 4 5 6 โปรตอน คควบกบโปรตอน

H-1 H-2 H-2 H-1 H-3 H-4 H-4 H-3, H-5 H-5 H-4, H-6 H-6 H-5

27

จงระบคา (ppm) ของโปรตอนทงหมดในโครงสรางของ 2-โบรโมบวเทน

(ppm)

(p

p m)

1.0

2.0

3.0

4.0

0.5

2.5

1.5

3.5

4.51.02.03.04.0 0.52.5 1.53.54.5

H-H COSY

จงใสพกขามลงในสเปกตรม H-H COSY ของและคา (ppm) ของ 1-โพรพานอล (1-Propanol)

CH3CH

2CH

2-OH

H-H COSY

1 2 3

CH3CH

2CHCH

3

Br

1234

โปรตอน (ppm)

H-1

H-2

H-3

OH

28

8. โคซระหวางโปรตอนกบโปรตอนชวงไกล (H-H COSY-LR)

นอกจากโปรตอนทอยหางกน 3 พนธะ เกดคควบวซนล (3JHH) กนแลว โปรตอนทอยหางกน 4 พนธะ ไดแก โปรตอนบนวงเบนซน ระบบแอลไลลก (allylic) โพรพารไจลก แอลเลนก (allenic) และโปรตอนจดเรยงตวรป “W” ดงภาพท 6.20 เกดคควบชวงไกลได เรยกเทคนคนวา โคซระหวางโปรตอนกบโปรตอนชวงไกล (Hydrogen-Hydrogen COrrelation SpectroscopY-Long Range, H-H COSY-LR) ลกษณะสเปกตรมและการพจารณาความสมพนธระหวางโปรตอนเหมอนกบ H-H COSY แตจะปรากฏพกขามเพมขนของการคควบชวงไกล ดงภาพท 6.21 สงเกตวา โปรตอน H-4 ของเมทา-ไนโทรเบนโซอกแอซด (m-Nitrobenzoic acid) จะไมปรากฏพกขามในสเปกตรม H-H COSY แสดงวาโปรตอน H-4 ไมเกดการคควบกบโปรตอน แตจะปรากฏพกขามในสเปกตรม H-H COSY-LR (3-4JHH) โดยโปรตอน H-4 จะคควบกบโปรตอน H-1 และ H-3 สวนการคควบของโปรตอนอนดงตารางท 6.3 ดงนนเทคนค H-H COSY-LR สวนใหญมประโยชนเพอยนยนโครงสราง

H H H H

"W-coupling"

allylic meta-

HH

propargylic

H H

allenic

H

H

HH

ภาพท 6.20 สวนของโครงสรางทโปรตอนเกดการคควบชวงไกล

(ppm)

8.0

7.5

8.5

8.0 7.58.5

H-H COSY-LR (3-4JHH

)

(ppm)

8.0

7.5

8.5

8.0 7.58.5

H-H COSY (3JHH

)

3 1 4 2 3 1 4 2

31

4

2

31

4

2

ภาพท 6.21 เปรยบเทยบสเปกตรมระหวาง H-H COSY และ H-H COSY-LR ทมา (เยนหทย แนนหนา, 2549, หนา 314)

COOHH

4

NO2H

3

H2

H1

29

ตารางท 6.3 การคควบระหวางโปรตอนกบโปรตอนในของเมทา-ไนโทรเบนโซอกแอซด

โปรตอน คควบกบโปรตอน

สเปกตรม H-H COSY สเปกตรม H-H COSY-LR

H-1 H-2 H-2, H-3, H-4 H-2 H-1, H-3 H-1, H-3 H-3 H-2 H-1, H-2, H-4 H-4 - H-1, H-3

ก าหนดสเปกตรม H-H COSY-LR (3-4JHH) จงระบสญญาณเรโซแนนซของแตละโปรตอนในโครงสรางแอนทราซน

(ppm)

7.08.0 7.58.5

H-H COSY-LR

7.0

8.0

7.5

8.5

จากตารางก าหนดการคควบระหวางโปรตอน จงใสพกขามลงในสเปกตรม H-H COSY-LR

(ppm)

(p

p m)

2.0

2.4

2.8

2.2

2.6

3.0

3.23.64.0 3.43.8

H-H COSY-LR

3.2

3.6

4.0

3.4

3.8

2.22.63.0 2.42.8

H1

H2 H

3

โปรตอน คควบกบโปรตอน H-1 H-2, H-3 H-2 H-1, H-3 H-3 H-1, H-2

HOOC-CH-CH2-CH-COOH

NH2

1 2 3

30

9. โคซทงหมด (TOCSY)

เทคนคโคซทง H-H COSY และ H-H COSY-LR เปนความสมพนธเฉพาะระหวางสปนทเกดการคควบมระยะหางกนไมเกน 5 พนธะ แตส าหรบเทคนคโคซทงหมด (TOtal Correlation SpectroscopY, TOCSY) จะแสดงความสมพนธของสปนทงหมดทอยในระบบสปนเดยวกน

สเปกตรม TOCSY จะมลกษณะเหมอนกบสเปกตรม COSY ดงภาพท 6.22 โครงสรางของ 3-เฮปทะโนนมระบบสปน 2 ระบบ เนองจากมหมคารบอนล เกดการคควบระหวางโปรตอนกบโปรตอนทงหมดในสเปกตรม TOCSY ดงตารางท 6.4

(ppm)

2.6

2.2

1.8

1.0

1.4

0.6

2.8

2.0

2.4

0.8

1.6

1.2

2.6 2.2 1.8 1.01.4 0.62.8 2.02.4 0.81.6 1.2

H-H COSY

(p

p m)

2 34 5

1 6

(ppm)

2.6

2.2

1.8

1.0

1.4

0.6

2.8

2.0

2.4

0.8

1.6

1.2

2.6 2.2 1.8 1.01.4 0.62.8 2.02.4 0.81.6 1.2

(p

p m)

2 34 5

1 6

TOCSY

ภาพท 6.22 เปรยบเทยบสเปกตรมระหวาง TOCSY และ H-H COSY ของ 3-เฮปทะโนน ตารางท 6.4 การคควบระหวางโปรตอนกบโปรตอนของ 3-เฮปทะโนนในสเปกตรมโคซ

โปรตอน คควบกบโปรตอน

สเปกตรม H-H COSY สเปกตรม TOCSY

H-1 H-2 H-2 H-2 H-1 H-1 H-3 H-4 H-4, H-5, H-6 H-4 H-3, H-5 H-3, H-5, H-6 H-5 H-4, H-6 H-3. H-4, H-6 H-6 H-5 H-3, H-4, H-5

CH3CH

2CCH

2CH

2CH

2CH

3

O1 2 3 4 5 6

31

10. เอชเอมบซ (HMBC)

เอชเอมบซ (Heteronuclear Multi-Bond Connectivity, HMBC) เปนสเปกโทรสโกปความสมพนธระหวางอะตอมคารบอนและไฮโดรเจนเชนเดยวกบเทคนค HMQC, HETCOR หรอ C-H COSY (1JCH) แตเทคนค HMBC เปนโคซ C-H ชวงไกล (long-range C-H COSY) ระหวางอะตอมคารบอนและไฮโดรเจนหางกนไมเกน 3 พนธะ (2-3JCH) ดงภาพท 6.23 ขอไดเปรยบของเทคนค HMBC คอ สามารถศกษาความสมพนธระหวาง C-H รวมถงอะตอมคารบอนทไมมโปรตอนและเกดผานอะตอมออกซเจน ไนโตรเจน ซลเฟอร และหมคารบอนลได ดงภาพท 6.24

(ppm)3.0 1.04.0 2.0

20

30

5

15

35

25

0

H-1H-2 H-3

H-4HSQC (1J

CH)

C-2C-1

C-3

C-4

(ppm)3.0 1.04.0 2.0

20

30

5

15

35

25

0

H-1H-2 H-3

H-4HMBC (2-3J

CH)

C-2C-1

C-3

C-4

ภาพท 6.23 เปรยบเทยบสเปกตรมระหวาง HMQC (1JCH) และ HMBC (2-3JCH) ของ 1-โบรโมบวเทน

(1-Bromobutane)

CH3-CH

2-CH

2-CH

2-Br

1234

โปรตอน สมพนธกบ C H-1 C-2, C-3 H-2 C-1, C-3, C-4 H-3 C-1, C-2, C-4 H-4 C-2, C-3

32

OHBr

34

56

H3C O

O CH3

OH

OHCH

3 HMBCNN

NHNN

O

H3C

H3C

NH2

Cl

C C CH

HC X CH

HX = O, S, NH

C C CH H

OX

H

X = O, S, NH

ภาพท 6.24 โครงสรางแสดงความสมพนธ C-H (2-3JCH) เกดผานอะตอมออกซเจน ไนโตรเจน ซลเฟอร หมคารบอนล และอะตอมคารบอนทไมมโปรตอน

ในกรณระบบแอโรแมตกทงไฮโดรคารบอนและอะตอมววธพนธ เกดการคควบแบบเมทา- ไดและมคา 3JCH มาก ท าใหปรากฏพกขามความสมพนธระหวาง C-H ในสเปกตรม HMBC ชดเจนมากกวาโปรตอนและอะตอมคารบอนหางกน 2 พนธะ (2JCH) ตวอยางดงภาพท 6.25 ยกเวนเบนซนทมหมแทนทและโครงสรางสมมาตร จะไมปรากฏพกขาม 3JCH สเปกตรม HMBC แตเกดความสมพนธ C-H หางกน 1 พนธะเทานน ดงน

(ppm)

140

120

130

C

(pp m

)

7.5 7.0

150

110

H-3H-5 H-6 H-4

C-2

C-6

C-4

C-5C-3

C-1

ภาพท 6.25 สเปกตรม HMBC ของ 2-โบรโมฟนอล ทมา (Field, Sternhell & Kalman, 2013, p. 89)

H1

EH

1

H1

EH

1

Y

H1

EH

1

Y

H1

EH

1

H2

Z Z

Z Z

X

X

X

X

33

ก าหนดโครงสรางของ 2,4-ไดโบรโมอะนลน (2,4-Dibromoaniline) จงตอบค าถามตอไปน

3

12

4

NH2Br Br

HHH

1) จงบอกสญญาณเรโซแนนซ ( (ppm)) ของโปรตอน NH2, H-3 และ H-4

(ppm)5.0 4.05.5 4.5

110

130

150

100

140

120

(p

pm)

7.0 6.07.5 6.58.0

C-2

C-4

C-3

C-1

C-H COSY

2) จงใสจดแสดงความสมพนธ C-H (3JCH) ในสเปกตรม HMBC

(ppm)5.0 4.05.5 4.5

110

130

150

100

140

120

(p

pm)

7.0 6.07.5 6.58.0

HMBC

โปรตอน สมพนธกบอะตอมคารบอน

H-3

H-4 NH2

34

11. โนซและโรซ (NOESY and ROESY)

นวเคลยรแมกนทกเรโซแนนซแบบ 2 มต ทงเทคนคโนซ (Nuclear Overhauser Effect SpectroscopY, NOESY) และโรซ (Rotating frame Overhauser Effect SpectroscopY, ROESY) แสดงความสมพนธระหวางโปรตอนกบโปรตอนทเกดอนตรกรยาผานชองวาง เนองจากผลเชงนวเคลยรโอเวอรเฮาเซอร โดยโปรตอนสองตวทเกดอนตรกรยากนผานชองวาง จะปรากฏพกขามในสเปกตรมแบบ 2 มต ซงสเปกตรมทงสองจะมลกษณะเหมอนกน โดยทงแกน X และแกน Y เปนคา (ppm) ของโปรตอน

เทคนคโนซหรอเทคนคโรซจงมประโยชนเพอใชยนยนโครงสรางทมสเตอรโอไอโซเมอรมากกวาหนงไอโซเมอร เชน ซส- ทรานส- หรอโครงสรางมโครงรป หรอเปนวง เปนตน ดงภาพท 6.26 แสดงสเปกตรมโนซของเอทลเบนซน ปรากฏพกขามระหวางโปรตอนของหมเอทลและโปรตอนบนวงเบนซน

(ppm)

7

56

3

5

1

2

6

4

3 24 17

.

.

. .

CH3

CH2A r

NOESY

ภาพท 6.26 สเปกตรม NOESY ของเอทลเบนซน ทมา (The Hebrew University of Jerusalem, 2019)

H HHHHH

HNOE

NOE

35

ก าหนดสเปกตรม NOESY จงระบสเตอรโอไอโซเมอรของไนโทรแนฟทาลน (Nironaphalene) วาเปนโครงสราง A หรอ B

NO2 NO

2

A B

123

4567

8

(ppm)

8.6

8.28.4

7.8

8.2

7.4

7.6

8.4

8.0

7.8 7.68.0 7.48.6

H-8

บทสรป

การพสจนโครงสรางดวยเทคนคอะตอมคารบอน-13 นวเคลยรแมกนทกเรโซแนนซ ซงมหลกการเกดเรโซแนนซเชนเดยวกบโปรตอน สรปไดดงน

1. สเปกตรม 13C NMR BB decoupling จะทราบจ านวนอะตอมคารบอนปรากฏสญญาณชวง C (ppm) 0-200 โดยอะตอมคารบอนสมมลจะปรากฏสญญาณทความถเรโซแนนซเดยวกน

2. ปจจยทมผลตอคาการเลอนทางเคม ไดแก ชนดไฮบรไดเซชนของอะตอมคารบอน ผลเหนยวน า และผลเชงแมกนทกอะนโซโทรป

3. สเปกตรม 13C NMR ทโปรตอนถกคควบ สญญาณจะแยกเปนกลมพก ตามกฎ N + 1 โดยท N คอ จ านวนอะตอมไฮโดรเจนบนอะตอมคารบอน ขอมลทไดทราบชนดอะตอมคารบอน ไดแก C (s), CH (d), CH2 (t) และ CH3 (q) โดยสเปกตรมชนดนเหมาะกบสญญาณเรโซแนนซทไมซบซอน

36

4. ตวอยางจะละลายดวยตวท าละลายดวเทอเรยม จะปรากฏสญญาณเรโซแนนซในสเปกตรม 13C NMR ดวย

5. สเปกตรม DEPT จะไดขอมลชนดอะตอมคารบอนเชนเดยวกบสเปกตรม 13C NMR โปรตอนถกคควบ โดยสเปกตรม DEPT 90 จะปรากฏเฉพาะสญญาณของหม CH อยดานบน (positive) สวนสเปกตรม DEPT 135 จะไดขอมลของหม CH2 อยดานลาง (negative) และหม CH และ CH3 อยดานบน เมอเปรยบเทยบสเปกตรม DEPT 90 และ DEPT 135 กบสเปกตรม 13C NMR BB decoupling จะท าใหทราบจ านวนและต าแหนงสญญาณเรโซแนนซของอะตอมคารบอนสธาต (C)

6. สเปกตรม DEPT จ านวนสญญาณของอะตอมคารบอนสธาต (C) ชวง C (ppm) 110-150 ซงเปนของอะตอมคารบอนของวงเบนซนนน สามารถรปแบบการแทนทบนวงเบนซนได

7. เทคนคการถอดคควบนอกชวงความถเรโซแนนซของโปรตอน สเปกตรมจะปรากฏสญญาณ

เหมอนสเปกตรม 13C NMR ทโปรตอนถกคควบระหวาง 13C-1H ตามกฎ N + 1 โดยท N คอ จ านวน

อะตอมไฮโดรเจนบนอะตอมคารบอน จงทราบชนดอะตอมคารบอนได แตคา 1JCH นอยกวาคาแทจรง

นอกจากน โครงสรางทมความซบซอนตองใชหลายเทคนคทางสเปกโทรสโกปรวมกน โดยเฉพาะนวเคลยรแมกนทกเรโซแนนซแบบ 2 มต โดยสเปกตรมนยมพลอตแบบคอนทวรมากกวาแบบสแตก โดยแกน X คอ คา (ppm) หรอ J (Hz)) แกน Y คอ คา (ppm) หรอ J (Hz)) และแกน Z คอ คาความเขมสญญาณ แสดงความสมพนธระหวางโปรตอนและอะตอมคารบอน-13 ดงน

1. ความสมพนธระหวางโปรตอนและโปรตอน 1.1 เกดผานพนธะ เทคนคการแยกคาคงตวการคควบระหวางโปรตอนกบโปรตอน (2-3JHH)

ทราบคาคงตวการคควบ H-H และเทคนคโคซ ไดแก H-H COSY (3JHH) ทราบโปรตอนบนอะตอมคารบอนขางเคยง เทคนค H-H COSY-LR (3-4JHH) การคควบระหวางโปรตอนกบโปรตอนชวงไกล และเทคนค TOCSY การคควบระหวางโปรตอนกบโปรตอนทงหมดในโครงสรางในระบบสปนเดยวกน

1.2 เกดผานชองวาง เทคนค NOESY และ ROESY ความสมพนธระหวางโปรตอนกบโปรตอนทเกดอนตรกรยากน

2. ความสมพนธระหวางอะตอมคารบอนและคารบอน ไดแก เทคนค INADEQUATE (1JCC) ทราบขอมลอะตอมคารบอนทตดกน

3. ความสมพนธระหวางโปรตอนและอะตอมคารบอน จะเกดผานพนธะเทานน ไดแก เทคนคการแยกคาคงตวการคควบระหวางโปรตอนกบอะตอมคารบอน (1JCC) ทราบคาคงตวการคควบ C-H เทคนค HETCOR, C-H COSY, HSQC และ HMQC เกดผาน 1 พนธะ เชนเดยวกน (1JCH) ทราบโปรตอนบนอะตอมคารบอน สวนเทคนค HMBC จะเกดผานพนธะมากกวา 1 พนธะ (2-3JCH)

37

ค ำถำมทำยบท

1. ก าหนดโครงสราง จงบอกชนดของอะตอมคารบอนทงหมดในโครงสราง

H3C C

H

OHCCH

3

CH3

C CH3

H

H

1.1 1.2

2. ก าหนดโครงสราง จงบอกจ านวนสญญาณทงหมดทปรากฏในสเปกตรม 13C NMR

Cl Cl

Cl

Cl

BrBr Cl

Br

Cl

Cl

ClCl Cl

(1) (2) (3) (4)

(5) (6) (7)

123

4

5 6

123

4

5 6

123

4

5 6

123

4

5 6

12

3

45

6

123

4

5 6

12

3

45

6

3. ก าหนดโครงสราง จงเปรยบเทยบความถเรโซแนนซของอะตอม C-1 และ C-2 พรอมเหตผล

12CH

2CH

33.1

3.3CH

3CH

2CH

2CH

2CH

2OH

1 2

3.2 1

2

3.41 2

3.5

OO1

2

3.6 1 2CH

3CH

2COOCH

2CH

3

4. สเปกตรม 13C NMR ของเอทลเอสเทอรปรากฏสญญาณเรโซแนนซท C (ppm) 14.2, 41.4, 60.6, 126, 127, 129, 135 และ 179.9 จงระบคา C ของแตละอะตอมคารบอน

OO

38

5. จงระบสเปกตรม 13C NMR กบสารอนทรยทก าหนดใหถกตอง

H3C CH

2CH

3

O

Br-CH2-CH

2-Br CH

3-CH-BrCH

3

4080120160200

04080120160200

0

04080120160200

50 MHz, CDCl3

50 MHz, CDCl3

50 MHz, CDCl3

(ppm)

(ppm)

(ppm)

(1)

(2)

(3)

6. สญญาณเรโซแนนซในสเปกตรม 13C NMR เปนของโครงสรางใด

CH3CH

2-C-OCH

3

OCH

3-C-CH

2-O-CH

3

O(1) (2)

20 (ppm)160 406080100120140180 0

39

7. ก าหนดสเปกตรม จงหาสตรโครงสรางของไอโซเมอรสารประกอบแอโรแมตกทมสตรโมเลกล เทากบ C9H12

20 (ppm)160 406080100120140180200 0

sovlent

DEPT CH2 CH

3 CH

proton decoupled

13C NMR 100 MHz, in CDCl3(1)

20 (ppm)160 406080100120140180200 0

sovlent

DEPT CH2 CH

3 CH

proton decoupled

13C NMR 100 MHz, in CDCl3(2)

20 (ppm)160 406080100120140180200 0

sovlent

DEPT CH2 CH

3 CH

proton decoupled

13C NMR 100 MHz, in CDCl3(3)

24 20135 130

24 20135 130 125

125

40

8. ก าหนดสเปกตรม จงหาสตรโครงสราง 8.1 สารอนทรยสตรโมเลกล เทากบ C6H10O3

20 (ppm)160 406080100120140180200 0

sovlent

proton decoupled

13C NMR 100 MHz, in CDCl3

proton coupled

8.2 สารอนทรยมสตรโมเลกล เทากบ C6H4Br2

20 (ppm)160 406080100120140180200 0

sovlent

DEPT CH2 CH

3 CH

proton decoupled

13C NMR 100 MHz, in CDCl3

9. ก าหนดสเปกตรม 13C NMR แสดงคา C (ppm) เฉพาะชวงของวงเบนซนปรากฏ 4 สญญาณ จงหาสตรโครงสราง

(ppm)160 140 120

two peaks

CH3 CH

3 OHH

3C CH

3

(1) (2) (3)

41

10. ก าหนดสเปกตรม 13C NMR off-resonance decoupling จงระบแตละสญญาณในสเปกตรมเปนของอะตอมคารบอนใดในโครงสรางทก าหนด

(ppm)

13C NMR off-resonance couplingin TMS

020406080100120140160180

H3C C

ClCH

2Cl

Cl

11. จากสเปกตรม 13C NMR off-resonance decoupling ในขอ 10 สญญาณเรโซแนนซท C (ppm) 0 (quartet) นาจะเปนของสารใด

12. ก าหนดสเปกตรม 13C NMR จงหาโครงสรางสารอนทรยทมสตรโมเลกล เทากบ C3H5Cl3

(ppm)

13C NMR off-resonance coupling

0102030405060708090

C3H

5Cl

3

42

13. ก าหนดสเปกตรม 1H NMR ความถ 300 เมกกะเฮรตซ แสดงสญญาณเฉพาะชวงแอโรแมตกของสารอนทรยมสตรโมเลกล เทากบ C13H12O2 โครงสรางประกอบดวยหมเมทอกซล ( (ppm) 3.80 (s)) หมไบฟนล ( (ppm) 6.8-7.6) และหมไฮดรอกซล ( (ppm) 5.50 (br s)) จงพสจนโครงสรางของอนทรยดวยเทคนคผลเชงนวเคลยรโอเวอรเฮาเซอร

OH OCH3

7.07.27.47.6 (ppm)7.17.37.5

irradiate at (ppm) 3.80

Hz30 20 10 0

1H NMR 300 MHz

(different)

irradiate at (ppm) 5.50(different)

2.02 2.03

0.90 0.93 0.89 1.00

6.9 14. ก าหนดโครงสราง จงบอกการคควบระหวางโปรตอนกบโปรตอนใหถกตอง

O2N NO

21

2 23

โปรตอน H-H COSY (3JHH) H-H COSY-LR (3-4JHH) TOCSY (>4JHH)

H-1 H-2

H-3

43

15. จงหาโครงสรางของสารทมสตรโมเลกล เทากบ C6H14O ไมดดกลนรงสยวตงแต 200 นาโมเมตร

100

50

0

%T

wavenumber (cm-1

)

4,000 3,000 2,000 1,500 1,000 500

(ppm)123

1H NMR coupled 400 MHz, in CDCl3

4H

2H 2H

3H

3H

(ppm)123

1H NMR decoupled

H-H J-resolved

44

16. จงหาสตรโครงสรางของสารทมสตรโมเลกล เทากบ C4H10O

(ppm)

(ppm)

0123456789

20406080100120

J (Hz)

10

1H NMR 300 MHz, in CDCl3

140160180200 0

C-H J-resolved

13C NMR BB decoupling

45

17. จงหาสตรโครงสรางสารทมสตรโมเลกล เทากบ C5H12O จากสเปกตรม 1H NMR ปรากฏสญญาณท (ppm) 0.9 (6H, d), 1.4 (2H, q), 1.6 (1H, m), 2.3 (1H, br s) และ 3.7 (2H, t) ซงโปรตอนท (ppm) 2.3 เกดการแลกเปลยนกบดวเทอเรยมออกไซดได

(ppm)

1.0

1.5

2.0

15202530354045

(p

p m)2.5

3.5

3.0

4.0

105055

4.5

6065 5

HMQC

(ppm)1520253035

J (Hz

)

404550556065

2D INADEQUATE

(ppm)1520253035

J (Hz

)

404550556065

C-H J-resolved

46

18. ก าหนดสเปกตรมเฮตคอร จงหาสตรโครงสรางของสารทมสตรโมเลกล เทากบ C5H8O2

(ppm)

0

2

4

04080

(p

p m)

6

8120160200

HETCOR

1H

3H

3H

1H

19. ก าหนดโครงสราง จงใสพกขามแสดงความสมพนธระหวางโปรตอนกบโปรตอนลงในสเปกตรม H-H COSY-LR (3-4JHH)

(ppm)

(p

p m)

H-H COSY-LR

N

NBr 1 2

346

7

9

H-1

H-9

H-6

H-4H-7

H-3

H-2

20. จงใสลกศรแสดงความสมพนธระหวาง C-H ดวยเทคนค HMBC เฉพาะหม OCH3 และ CH3

OO OCH

3

H3CO

CH3

OH

47

21. ก าหนดสเปกตรมทงแบบ 1 มต และ 2 มต ของบวทลเอทลอเทอร (Butyl ethyl ether) ใหระบคาการเลอนทางเคมของโปรตอนและอะตอมคารบอนทงหมด โดยใชขอมลสเปกตรม H-H COSY และ C-H COSY จากนนใหวาดพกขามแสดงความสมพนธ C-H ลงในสเปกตรม HMBC

3 12 (ppm)

1H NMR, in CDCl3

(ppm)20406080

(ppm)3 12

H-H COSY

3

1

2

CH3-CH

2-CH

2-CH

2-O-CH

2-CH

3

1 2 3 4 5 6

48

(ppm)

60

40

50

70

3 12

30

10

20

HMQC

(ppm)

60

40

50

70

3 12

30

10

20

HMBC (2-3JCH

)

49

22. ก าหนดสเปกตรม NOESY จงเขยนสเตอรโอไอโซเมอรของแลกโทนวาเปนโครงสราง A หรอ B

(ppm)

4 235

4

2

3

5

m dd dd

d

23. 2-โบรโม-2-บวทน (2-Bromo-2-butene) ม 2 ไอโซเมอร ไดแก E- และ Z- มสเปกตรม 1H NMR เหมอนกน ปรากฏสญญาณท (ppm) 1.6.4 (=CH-CH3), 2.25 (=CBrCH3) และ 5.63 (CH=) แตสเปกตรม NOESY แตกตางกน จงใสพกขามของแตละไอโซเมอรในสเปกตรม NOESY

H3C

BrH

CH3

Z-

H3C

CH3

H

BrE-

6

4

5

3

2

(ppm)

6

45 3 2 6

4

5

3

2

(ppm)

6

45 3 2

OO

CH3

H

H

H

OO

H

CH3

H

H

(A)

(B)

50

24. จงหาโครงสรางสารอนทรยมสตรโมเลกล เทากบ C9H16O4

%T

wavenumber (cm-1)3,000 2,000 1,600 1,200 8004,000

1,740

0.0

0.5

1.0

1.5

Abs.

200 250 300 (nm)

solvent in ethanol

(ppm)40200 0120160 80

DEPT CH2 CH

3 CH

solvent

13C NMR BB decoupling

(ppm)15 034 2

1H NMR 300 MHz in CDCl3

51

(ppm)134 2

H-H COSY1

3

4

2

(ppm)1

C

(pp m

)

34 2

20

60

80

40

HETCOR