プロトン核磁気共鳴
プロトン核磁気共鳴 (プロトンかくじききょうめい、英: Proton nuclear magnetic resonance)あるいはプロトンNMR、水素1 NMR、H NMRとは、核磁気共鳴分光法の1種で、分子中の水素1の原子核が起こす核磁気共鳴を測定し、その分子の構造を決定する手法である。天然の水素 (H) が含まれるサンプルでは、水素の同位体のうちほぼ全てがH(水素1:原子核にプロトン1個のみを含む同位体)である。Hの原子全体は軽水素と呼ばれる。
単純なNMRのスペクトルは溶液の状態で測定されるため、溶媒のプロトンのデータが入り込むことは許されない。したがってNMR測定に使う溶媒は重水素 (H、Dと表記することが多い) 置換体(英語版)(重溶媒)を使うことが望ましい。この例として重水 (D2O)、重アセトン(英語版) ((CD3)2CO)、重メタノール(英語版) (CD3OD)、重ジメチルスルホキシド(英語版)((CD3)2SO)、重水素化クロロホルム (CDCl3) などが挙げられる。また水素原子を含まない溶媒である四塩化炭素 (CCl4)、二硫化炭素 (CS2) などが使用されることもある。
歴史的に見れば、分析するプロトンの化学シフトを較正するための内部標準(英語版)として少量(多くは0.1%程度)のテトラメチルシラン (TMS) を含んだ重溶媒が供給されてきた。TMSは四面体形分子であり、全てのプロトンは化学的に等価であるから、NMRを測定すると1本のシグナルしか示さず、これを化学シフト0 ppmとして定義することができた。
分裂幅が同じプロトンは相互作用の大きさが等しいため同じカップリング定数7 Hzを示す。スペクトルには2つの信号があり、それぞれが二重線(doublet)になっている。それぞれの二重線は環境が同じ1つのプロトンによって生じているため面積が等しい。
1 ppmと2.5 ppmの2つの二重線を示す仮想的な分子CH-CHをCH2-CHに置き換えると、以下のようになる。
1 ppmのところに出るCH2のピークの面積は2.5 ppmのところに出るCHのピークの面積の2倍になる。
CH2のピークはCHによって2つに分裂し、1つは1 ppm + 3.5 Hzのところに、もう1つは1 ppm - 3.5 Hzのところに出る。(全体のカップリング定数は7 Hz)
結果的に2.5 ppmのところに現れるCHのピークは、 CH2のそれぞれのプロトンのピークの分裂に比べて差が2倍になる。2.5ppmのところに1本だけピークを持っていた最初のプロトンは、強度の等しい2つのピークに分裂し、2.5 ppm + 3.5 Hzのところと2.5 ppm - 3.5 Hz—のところにピークが現れる。これらは2個めのプロトンによってもう一度分裂し、今度は周波数がそれぞれ変わる。
The 2.5 ppm + 3.5 Hz のところにあった信号は2.5 ppm + 7&nbspHz のところと 2.5 ppmのところに出るようになる。
The 2.5 ppm − 3.5 Hz のところにあった信号は 2.5 ppm のところと 2.5 ppm − 7 Hzのところに出るようになる。