Число сигналов: эквивалентные протоны — Органическая химия для олимпиад

Число сигналов: эквивалентные протоны

8 заданий

Эквивалентные протоны

linkОпора

Сигналов в спектре столько, сколько в молекуле разных «сортов» атомов водорода: гомотопные и энантиотопные протоны (урок 72) дают один общий сигнал. Чтобы посчитать сигналы, ищут элементы симметрии молекулы и учитывают быстрое вращение групп. Удобная проверка — мысленная замена атома водорода на другой атом.

Как посчитать сигналы

  1. Протоны эквивалентны, если их переводит друг в друга ось или плоскость симметрии либо быстрое вращение; три протона метильной группы всегда эквивалентны.
  2. Проверка заменой: замените по очереди каждый атом водорода на группу Z. Если получаются одинаковые продукты или энантиомеры, протоны дают один сигнал, а если диастереомеры — разные.
  3. Группа \(\ce{CH2}\) рядом со стереоцентром обычно даёт два сигнала: её протоны диастереотопны (тема 6).
  4. Протоны при двойной связи C=C, находящиеся в цис- и транс-положении к заместителю, не эквивалентны.
  5. Быстрые процессы (инверсия кресла циклогексана, вращение вокруг связи C–C) усредняют сигналы при комнатной температуре.
2-метилпропан — 2 сигнала
2-метилпропан — 2 сигнала
1,2-дихлорэтан — 1 сигнал
1,2-дихлорэтан — 1 сигнал
2-хлорпропан — 2 сигнала
2-хлорпропан — 2 сигнала
циклопентан — 1 сигнал
циклопентан — 1 сигнал
метилацетат — 2 сигнала
метилацетат — 2 сигнала
2-метилпропен — 2 сигнала
2-метилпропен — 2 сигнала
Число сигналов в спектрах ¹H простых молекул

Примеры

1. Пентан. У пентана \(\ce{CH3CH2CH2CH2CH3}\) три сигнала: метильные группы, группы \(\ce{CH2}\) при C2 и C4 и группа \(\ce{CH2}\) при C3 — плоскость симметрии проходит через C3.

2. Хлорэтен. У хлорэтена \(\ce{CH2=CHCl}\) три сигнала: протоны группы \(\ce{CH2}\), находящиеся в цис- и транс-положении к хлору, различны.

хлорэтен: 3 сигнала
хлорэтен: 3 сигнала
Цис- и транс-протоны неэквивалентны

errorСчитайте типы, а не атомы

Шесть атомов водорода двух метильных групп ацетона дают один сигнал. Число сигналов — это число наборов эквивалентных протонов.

edit_noteПопробуйте сами

Сколько сигналов в спектре ¹H 2,2-диметилпропана?

expand_moreПоказать решение

Один: все 12 атомов водорода эквивалентны.

Кольца, алкены, диастереотопные H

Чаще всего ошибаются, считая сигналы в замещённых бензолах, у двойных связей и рядом со стереоцентрами. В кольце эквивалентность определяет плоскость симметрии, а у двойной связи — цис- и транс-расположение. Диастереотопные протоны (урок 72) дают разные сигналы даже в одной группе \(\ce{CH2}\).

Как не ошибиться в сложных случаях

  1. Монозамещённый бензол даёт три сигнала протонов кольца — орто (2H), мета (2H) и пара (1H), которые часто сливаются в мультиплет при 7,2–7,4 м. д.
  2. Пара-дизамещённый бензол с разными группами даёт два сигнала по 2H, а с одинаковыми — один.
  3. Орто- и мета-дизамещённые кольца дают до четырёх сигналов протонов кольца: ищите плоскость симметрии.
  4. Алкен \(\ce{CH2=CHR}\) даёт три сигнала винильных протонов, а \(\ce{CH2=CR2}\) с одинаковыми R — один.
  5. Диастереотопные протоны группы \(\ce{CH2}\) рядом со стереоцентром дают два сигнала.
\[\mathrm{BrCH_aH_b{-}CHBr{-}CH_3}:\ \ \mathrm{H_a} \neq \mathrm{H_b}\]

Примеры

1. Пара-дизамещённое кольцо. 1-Бром-4-хлорбензол \(\ce{BrC6H4Cl}\) даёт два сигнала протонов кольца по 2H.

1-бром-4-хлорбензол: 2 сигнала
1-бром-4-хлорбензол: 2 сигнала
Две пары эквивалентных протонов кольца

2. Диастереотопные протоны. У 1,2-дибромпропана \(\ce{BrCH2CHBrCH3}\) группа \(\ce{CH2Br}\) даёт два сигнала: рядом стереоцентр C2.

errorКольцо: смотрите на плоскость симметрии

При пара-замещении одинаковыми группами все четыре протона кольца эквивалентны, а разными — образуют две пары.

edit_noteПопробуйте сами

Сколько сигналов ароматических протонов у 1,4-диметоксибензола?

expand_moreПоказать решение

Один: все четыре протона кольца эквивалентны.

push_pinГлавное

Протоны эквивалентны (дают один сигнал), если их переводит друг в друга элемент симметрии молекулы или быстрое вращение (все H метильной группы — один тип). Проверка заменой: одинаковые продукты или энантиомеры — один сигнал; диастереомеры — разные сигналы (диастереотопные H, например \(\ce{CH2}\) рядом со стереоцентром). H при двойной связи цис и транс к заместителю различны. В кольцах смотрите на плоскости симметрии: монозамещённый бензол — три типа H, пара-дизамещённый с разными группами — два, с одинаковыми — один.

Закрепите теорию: 8 заданий с проверкой и подсказками, урок зачитывается от 70 %.

Органическая химия для олимпиад · репетитор-кузьмин.рф
© 2026. Курс органической химии для подготовки к региональному и заключительному этапам Всероссийской олимпиады школьников и к перечневым олимпиадам первого уровня.