モンテカルロ計算ソルバ 
テクニカルノート(計算実例集)
NMRスペクトル(核磁気共鳴スペクトル)
NMRスペクトルは、磁場の下に置かれた測定対象物質に対しパルス状のラジオ波を照射し、原子核が吸収した波長を測定することにより得られるスペクトルです。NMRの吸収波長は、各化合物に含まれるH,C原子等の各原子のシグナルに由来し、NMRピークを帰属することにより化合物構造の同定が可能となります。
量子化学計算では、化合物の最適化された構造に対して、絶対遮蔽定数を計算し、基準物質の絶対遮蔽定数からの差を求めることで化学シフトを得ることができます。また、一般的な、1H-NMR, 13C-NMR の場合の基準物質はテトラメチルシラン (TMS)、9F-NMRの場合の基準物質はトリクロロフルオロメタン(CFCl3)です。
量子化学計算では、化合物の最適化された構造に対して、絶対遮蔽定数を計算し、基準物質の絶対遮蔽定数からの差を求めることで化学シフトを得ることができます。また、一般的な、1H-NMR, 13C-NMR の場合の基準物質はテトラメチルシラン (TMS)、9F-NMRの場合の基準物質はトリクロロフルオロメタン(CFCl3)です。
1. NMRスペクトルの計算例と測定結果の比較
下記に、量子化学計算によりNMRスペクトルの算出を行った計算例を示します。
下記に、量子化学計算によりNMRスペクトルの算出を行った計算例を示します。
3-bromo-1-propene (CAS番号:106-95-6)
 |
 最適化構造(B3LYP/6-31G(d)) |
 NMRスペクトル(測定) SDBSWeb : http://sdbs.db.aist.go.jp (National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, 06/2020) |
 NMRスペクトル(理論計算) [PDFファイル] 計算レベル:mPW1PW91/6-311+G(2d,p) 溶媒効果:scrf法(CDCl3) |
| Assign | Shift(eq) | Shift(cal) |
| A | 5.300 ppm | 5.253 ppm |
| B | 5.150 ppm | 5.099 ppm |
| C | 6.015 ppm | 5.982 ppm |
| D | 3.934 ppm | 3.716 ppm |
Ethyl acetate (CAS番号:141-78-6)
 2,2-Difluoroethanol |
 最適化構造(B3LYP/6-31G(d)) |
 NMRスペクトル(測定) SDBSWeb : http://sdbs.db.aist.go.jp (National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, 06/2020) |
 NMRスペクトル(理論計算) [PDFファイル] 計算レベル:mPW1PW91/6-311+G(2d,p) 溶媒効果:scrf法(CDCl3) |
| Assign | Shift(eq) | Shift(cal) |
| A | 2.038 ppm | 1.847 ppm |
| B | 4.119 ppm | 3.688 ppm |
| C | 1.260 ppm | 1.126 ppm |
2. スケーリングファクター
量子化学計算により求められたNMRスペクトルは、理論計算レベルによる誤差を修正するため、波数(エネルギー)にスケーリングファクターを乗ずることで、より実測値に近い値を得ることができます。スケーリングファクターは代表的なものでは以下が知られています。
各レベルに対するより詳しい数値は、論文やCHESHIRE CCATなどを参照して下さい。
量子化学計算により求められたNMRスペクトルは、理論計算レベルによる誤差を修正するため、波数(エネルギー)にスケーリングファクターを乗ずることで、より実測値に近い値を得ることができます。スケーリングファクターは代表的なものでは以下が知られています。
| 計算レベル | スケーリングファクター | 1H | 13C | ||
| 構造最適化計算 | NMR計算 | slope | intercept | slope | intercept |
| B3LYP/6-31+G(d,p) | mPW1PW91/6-311+G(2d,p) | -1.0936 | 31.8018 | -1.0533 | 186.5242 |
| B3LYP/6-311+G(2d,p) | mPW1PW91/6-311+G(2d,p) | -1.0933 | 31.9088 | -1.0449 | 187.1018 |
| B3LYP/6-31+G(d,p) | PBE0/6-311+G(2d,p) | -1.0958 | 31.7532 | -1.0533 | 187.3123 |
| B3LYP/6-311+G(2d,p) | PBE0/6-311+G(2d,p) | -1.0956 | 31.8603 | -1.0450 | 187.8859 |
| M062X/6-31+G(d,p) | mPW1PW91/6-311+G(2d,p) | -1.0938 | 31.8723 | -1.0446 | 186.7246 |
各レベルに対するより詳しい数値は、論文やCHESHIRE CCATなどを参照して下さい。
