학문
NMR에서 화학적 이동이 전자 밀도와 어떠한 관계가 있나요?
안녕하세요. 탄소나 수소의 특성을 알아보기 위한 NMR peak에서 화학적 이동이 전자 밀도와 어떠한 관계가 있는지, 왜 전자밀도가 증가할수록 NMR피크는 0과 가까운 위치에서 나타나는지 궁금합니다.
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안녕하세요. 네, 질문해주신 핵자기공명분광법(NMR)에서 화학적 이동(δ 값)은 원자핵 주변의 전자 밀도와 매우 밀접한 관계가 있는데요, 기본 원리를 설명드리면, 외부 자기장(B₀)이 가해졌을 때 핵 주변의 전자들은 자기장을 받아 원자핵을 차폐하는 방향으로 작은 국소 자기장을 형성하게 됩니다. 이 때문에 실제로 핵이 느끼는 유효 자기장은 Beff = B₀ – Be(전자에 의한 차폐효과)로 줄어들게 되는 것입니다.
따라서 전자 밀도가 높아질수록 핵 주변에서 전자가 만드는 국소 자기장의 차폐 효과가 커지고, 핵이 실제로 느끼는 자기장은 약해지는데요, 즉 핵이 느끼는 자기장이 약할수록 공명에 필요한 에너지도 작아지고, NMR 스펙트럼에서는 더 낮은 화학적 이동을 나타내기 때문에 즉, 0 ppm 근처, upfield에서 피크가 나타나게 됩니다. 반대로, 전자 밀도가 낮아지면 차폐가 줄어들고 핵이 외부 자기장을 더 직접적으로 느끼게 되어, 더 높은 에너지에서 공명이 일어나므로 스펙트럼에서 더 높은 화학적 이동을 나타내기 때문에 downfield, 큰 δ 값으로 이동하는 것입니다. 감사합니다.