Die Ordnung eines Spinsystems

Die Ordnung eines Spektrums beschreibt grob gesagt die Komplexität der Signalsysteme. Je mehr sich die Signalgruppen der einzelnen vermessenen Kerne überlagern und/oder Abweichungen von den Intensitäten entsprechend dem "Pascal'schen" Dreieck auftreten bzw. die Linienanzahl nicht 2nI+1 entspricht, desto höher ist die Ordnung des Spektrums.

"Erste Ordnung" ist dann gegeben, wenn die Resonanzfrequenzdifferenzen in Hz zwischen betrachteten Protonen (in unserem Fall A, B und C) möglichst groß (ab einem Faktor > ca. 10) im Vergleich zu den J-Kopplungskonstanten zwischen den Kernen sind. Solche Systeme werden auch AX Systeme genannt, wobei das X über die weite "Entfernung" vom A im Alphabet den großen Resonanzfrequenzunterschied der beiden Kerne (H_A und H_X) anzeigt.

Dies gilt im vorliegenden Beispiel für Proton A und B (siehe Tabelle "Resonanzfrequenzen des ABC-Systems bei variierenden Magnetfeldstärken"):

• bei 600 MHz Resonanzfrequenz ist mit Δ (Hz) = 120 und mit J_AB = 15 Hz diese Vorgabe erfüllt.
• bei den Messfrequenzen 50 MHz und 100 MHz ist diese Bedingung mit Δ(Hz) = 10 bzw. 20 und mit J_AB = 15 Hz bei weitem nicht erfüllt.

Ähnliches gilt für die anderen Protonen dieses Strukturelementes.

Im 1st-Order-Fall (AX-Fall) liefert beispielsweise die Kopplung eines Protons zu einem benachbarten Wasserstoffatom als Signal ein Dublett mit der Aufspaltung J (in Hz), wobei die chemische Verschiebung des Kernes das arithmetische Mittel aus den ppm-Werten der beiden Linien des Dubletts darstellt (siehe δ_A in folgender Abbildung ).

Wegen der relativ großen Δ[δ]/J-Verhältnisse liegen die Signalgruppen voneinander separiert (siehe dazu das Gesamspektrum bei 600 MHz im Vergleich zu 50 MHz, 100 MHz ):

• zusammenhängende Spinsysteme können leicht erkannt werden
• die Ableitung von Strukturelementen ist direkt aus den Multiplizitäten möglich.
• die Intensitäten gehorchen näherungsweise (bis auf sogenannte "Dacheffekte" zwischen koppelnden Signalgruppen) der Pascal´schen Verteilung (siehe Kapitel "Die J-Kopplung")
• die Linienanzahl der Kopplungsmuster folgt der (2nI+1)-Formel.

Spektren höherer Ordnung (AB-Fall) (z.B. bei niederen Feldstärken gemessen) führen aus mehreren Gründen zu komplexeren, unübersichtlicheren und somit schwierig interpretierbaren Spektren (das B symbolisiert die Nähe der Veschiebungen der betrachteten Kerne):

• die Aufspaltung der Verschiebungen durch die J-Kopplung erfolgt, wie bei der Auswertung gezeigt, unsymmetrisch - die Verschiebungspositionen der einzelnen Kerne können nicht durch das arithmetische Mittel aus der Position der Multiplettlinien beschrieben werden.
• Überlappungen und teilweises Zusammenfallen von Linien wegen ähnlicher Δ[d]/J-Verhältnisse (z.B.: 100 MHz-Spektrum des ABC-Systems).
• zusätzlich erlangen bei tieferen Feldstärken andere als die (2nI+1)-Energie-Übergänge an Bedeutung, das Erkennen von zusammengehörigen Kopplungsmustern wird dadurch weiter erschwert (z.B.: 50 MHz-Spektrum des ABC-Systems).