Sistemi di spin
Buongiorno a tutti, sto preparando un esame  che tratta la spettroscopia di risonanza magnetica nucleare in particolare quella relativa all' idrogeno. A tal proposito, vorrei chiedervi come individuare i vari sistemi di spin presenti in una molecola. Per molecole semplici posso affermare di saper conoscere i vari sistemi di spin, il problema sussiste con molecole come le aromatiche. Grazie a chi vorrà illuminarmi anche con qualche esempio. Buona giornata

Pace non trovo, et non ò da far guerra.


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Argomento abbastanza vasto per discuterlo in due righe su un forum... Non avete un libro di testo su cui studiare? Quello che chiedi è una regola per capire l'accoppiamento spin-spin in molecole aromatiche?
Nei sistemi aromatici a seconda della sostituzione dell'anello benzenico (uso questo per semplicità) avrai ad esempio dei sistemi di spin AA'BB' in cui avrai due Ha e Ha' chimicamente equivalenti ma non magneticamente in cui Ha accoppierà con un terzo protone Hb, e avrai anche delle costanti J diverse tra di loro.
La chimica è una cosa che serve a tutto. Serve a coltivarsi, serve a crescere, serve a inserirsi in qualche modo nelle cose concrete.
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Adriano
la molecola aromatica con sistema AA'BB' viene considerata come molecola con due sistemi di spin?

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Con i sistemi aromatici puoi avere sistemi a tre spin di diverso tipo: AB2 o A2B come nel caso di un benzene 1,2,3 o 1,2,6-trisostituito e analoghi; AX2 come nella 2,6-dimetilpiridina dove si osserva un tripletto per la parte A e un doppietto per la parte X; ABC, ABX, AMX nel caso in cui hai 3 protoni magneticamente non equivalenti (caso più complesso) ma questo lo trovi ad esempio nell'acetato di vinile, dove i protoni della forcella metilenica sono diastereotopici. A seconda dell'accoppiamento possiamo trovare uno dei tre casi in esame; l'unico sistema del 1° ordine è il sistema AMX che dà luogo a tre doppietti di doppietti (esclusi valori J=0). Se due nuclei sono fortemente accoppiati ed entrambi reagiscono debolmente con un terzo, si ha un sistema ABX. A detta di tutti gli spettroscopisti, è un sistema subdolo e di difficile interpretazione: contiene meno informazioni di quanto si creda, di solito. Si parla in questo caso di "virtual coupling": la molteplicità della parte X di un sistema ABX può essere maggiore di quella apparentemente derivante dall'applicazione delle regole del 1° ordine. I sistemi ABC sono ulteriormente complessi e presentano 15 transizioni (spettro non simmetrico).
I sistemi a quattro spin sono quelli del tipo AA'XX' o AA'BB' (entrambi di ordine superiore): sono costituiti da due coppie di spin chimicamente ma non magneticamente equivalenti. Il sistema AA'XX' contiene 24 righe, 12 per A e 12 per X; facendo riferimento ad A (X è simmetrica) si osservano però solo 10 righe perché due sono degeneri.
Un sistema del 2° ordine di tipo AA’BB’ è molto complicato ma è caratterizzato da un elemento di simmetria costituito dal piano ortogonale che taglia a metà il multipletto. In molti casi il sistema è “apparentemente” semplice in quanto si vedono solo 4 segnali più intensi che lo rendono simile ad un sistema AB.
Il caso più semplice sono i benzeni 1,4-disostituiti con sostituenti diversi. Un altro esempio sono gli etani 1,2-disostituiti.
Esistono anche sistemi a cinque spin, del tipo AA'BB'C ed è il caso di sistemi benzenici monosostituiti con un gruppo R che si comporta da pseudo-singoletto; gli idrogeni hanno chemical shifts molto simili. Questo è il caso del toluene, il cui spettro se registrato a basse frequenze non permette di rivelare alcune interazioni magnetiche (che però esistono!). Stessa cosa per i benzeni monosostituiti da un elemento elettronegativo con coppie libere, che schermano le posizioni orto e la posizione para dell'anello benzenico, separando gli idrogeni in 2 gruppi. È il caso ad esempio dell'anisolo o metossibenzene. Stessa cosa quando il benzene è monosostituito da un gruppo carbonilico, il quale descherma i protoni in orto dell'anello per effetto anisotropico del gruppo C=O. Solo i protoni orto possono risentire di questo effetto. Lo stesso effetto si riscontra talvolta in doppi legami carbonio-carbonio, negli acidi carbossilici e loro derivati.
La chimica è una cosa che serve a tutto. Serve a coltivarsi, serve a crescere, serve a inserirsi in qualche modo nelle cose concrete.
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