4.1. СПЕКТРОСКОПИЯ ПРОТОННОГО МАГНИТНОГО РЕЗОНАНСА
Обычно изотоп водорода 1Н является магнитным, тогда как обычный изотоп углерода 12С магнитного момента не имеет, а содержание магнитного изотопа 13С в естественных образцах соединений, к сожалению, невелико Поэтому ядерные переходы (ядерный магнитный резонанс - ЯМР) осуществить на ядрах водорода технически значительно проще. Для получения информации о ядерном резонансе на ядрах 13С требуются всегда большее количество вещества, более совершенная аппаратура или специальные синтезы для обогащения соединений магнитно-активным изотопом 13С. Магнитный резонанс на ядрах 31Р и 19F может быть использован только при исследовании фосфор- и фторорганических соединений. Метод ЯМР на ядрах атомов водорода (протонах) называется протонным магнитным резонансом (ПМР). Из всех методов ЯМР он является наиболее широко используемым, поэтому ему будет уделено в этой главе основное внимание.
4.1.1. Основные положения спектроскопии протонного магнитного резонанса
Если бы ядра атомов избирательно взаимодействовали с радиочастотным излучением, все они поглощали бы (резонировали) при одной частоте, независимо от ближайшего окружения в молекуле и от природы атомов, с которыми они связаны. Ядра всех атомов в молекулах, в том числе и водородные, окружены электронами, и электронная плотность вокруг каждого ядра различна. Электронная оболочка атома
экранирует ядро от воздействия внешнего магнитного поля Н0, поэтому на магнитный момент ядра будет действовать эффективное магнитное поле, ослабленное в определенной степени «электронным экраном». Чтобы создать условия для возбуждения протонного магнитного перехода, необходимо увеличить напряженность внешнего магнитного поля на величину, необходимую для преодоления экранирования ядра атома водорода. Поэтому атомы водорода, имеющие различное экранирование, будут совершать энергетические переходы при различной напряженности внешнего магнитного поля. Частота перехода (ν, Гц), при которой происходит резонанс, определяется формулой: