NMRの化学シフトとは?概要と求め方,計算式

本ページでは、NMRにおける化学シフトとは何か、
概要と共鳴周波数との関係,求め方,計算式について説明しています。

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★ 化学シフト

 

外部磁場による原子核のスピンは、電子の円運動により発生する誘起磁場の影響を受ける。
誘起磁場は外部磁場と逆向きの磁場であり、
外部磁場を弱める遮へい効果を与える。遮へい効果の程度は遮へい定数(σ)で表される。
原子核が核磁気共鳴(NMR)を起こすラジオ波の周波数を共鳴周波数(ν)と呼ぶ。
共鳴周波数(ν)について下記の式が成り立つ。

 

NMRの化学シフトとは 概要と求め方,計算式

 

原子核の周辺電子の状態によって遮へい定数σの値は異なり、
それに伴い共鳴周波数νに差が生じる。
ある原子核の共鳴周波数の基準物質との差を化学シフトと呼ぶ(記号δ:デルタで示す)。

 

化学シフトは下記の式で定義され、
無次元のppm単位で表される。

 

NMRの化学シフトとは 概要と求め方,計算式

 

式中のνrは基準物質の原子核の共鳴周波数で、
νsは試料の各原子核の共鳴周波数である。

 

よって、NMR法では、
電子密度が高いこと等で遮へい効果が大きく遮へい定数σが大きいほど、
共鳴数波数νは低く、化学シフト値δは低い。
逆に、電子密度が低いこと等で遮へい効果が小さく遮へい定数σが小さいほど、
共鳴数波数νは高く、化学シフト値δは高い。

 

また、ppm単位で表される化学シフトは外部磁場の強さとは無関係である。

 

NMRスペクトルにおいては、
一般に、横軸を化学シフト(δ)とし、
基準物質の原子核の化学シフトを0ppmとし、
他の原子核の化学シフトを基準物質との相対で示す。

 

スペクトルの横軸において、
右側の化学シフトが低い側(低共鳴周波数側)を高磁場側と呼び、
左側の化学シフトが高い側(高共鳴周波数側)を低磁場側と呼ぶ。

 

NMRの化学シフトとは 概要と求め方,計算式

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