Eksamensopgaver og spektroskopi

Annette Nyvad

Eksamensopgaver og spektroskopi

• 1H NMR og IR

• Typisk 1‐2 spørgsmål i spektroskopi i et sæt

1H NMR spørgsmål

Annette Nyvad

1H NMR    ‐spørgsmål

Bestem struktur.Bestem struktur. 

Argumenter ud fra integralkurve, kemiske skift k bliog koblingsmønstre

Der anvendes spektre, hvor linjerne fra kemisk forskelligt stillede H atomer er adskilteforskelligt stillede H‐atomer er adskilte

• Integralkurve: bestemmelse af forholdet mellem

Annette Nyvad

Integralkurve: bestemmelse af forholdet mellem antal H, der giver de forskellige linjer

• Kemiske skift: tilordne linjerne i spektret til det• Kemiske skift: tilordne linjerne i spektret til det udvalg af H‐atomer, der findes tabelværdier for i d t bdatabog. δ‐værdier for ikke tabellagte H‐atomer vurderes ud fra relevante tabelværdier  kombineret med viden om elektrontiltrækkende/elektrondonerende grupper.

• Koblingsmønstre: kun koblingsmønstre, som følgerKoblingsmønstre:  kun koblingsmønstre, som følger (n+1)‐reglen skal kunne tydesBred singlet fra OH og NH skal kunne genkendesBred singlet fra OH og NH skal kunne genkendes

Annette Nyvad

C10H12O2

a b c d

δ/ppm 1 3 3 6 4 2 7 3

Annette Nyvad

δ/ppm 1,3 3,6 4,2 7,3

I 3 2 2 5

koblingsmønster triplet singlet kvartet multiplet

Antal nabo‐H 2 0 3 ‐

tilordning CH3CH2O‐ ‐CH2COO‐ CH3CH2OCO‐ C6H5‐

δ(tabel)/ppm 1,3 2,2(højere skift da gruppen også 

b d l )

4,1 7,3

er bundet til Ar)

OMolekylformel fortæller, at der er 12 hydrogenatomer i 

C CH2

O

a

c

d

y gmolekylet, så det relative antal H‐atomer svarende til resonanslinjerne er lig det 

CH2 O2

CH3babsolutte antal . Den anførte strukturformel er i overensstemmelse med molekylformlen, C10H12O2

integralkurver, kemiske skift og koblingsmønstre

C6H5‐

Annette Nyvad

C6H5‐

3

2

2 CH3CH2O2 CH3CH2O‐

‐CH2COO‐

5 CH3CH2OCO‐

C16H22O4

Annette Nyvad

a b c d

δ/ppm 1,0 2,3 4,0 7,4 og 8,0

I 12 2 4 4

Annette Nyvad

I 12 2 4 4

koblingsmønster dublet nonet dublet kompliceret

Antal nabo‐H 1 8 1 ‐Antal nabo H 1 8 1

tilordning (CH3)2CH‐ (CH3)2CHCH2‐ ‐CHCH2OCO‐ ‐C6H4‐

δ/ppm 0,9 2,0(lidt højere fordi der sidder O i næste led)

4,1 7,3

O CHCH3CH3

d

a

b

Fra phthalatets grundstruktur vides det, at der er 4 H‐atomer bundet til den aromatiske ring. De ses som

CO

CH2CH3

den aromatiske ring. De ses som signalet d. Hermed kan det absolutte antal H for hvert signal fastlægges ud fra forholdet aflæst på 

CO

CHCH

CH

3ac p

integralkurven. Kombinationen af kemiske skift, koblingsmønstre og integralkurve viser at strukturen er 

c

C

O

CH2 CH3b

det anførte, med to ens R‐grupper

a Annette Nyvad

‐CHCH2OCO‐

6

b

(CH3)2CH‐

(CH ) CHCH

‐CHCH2OCO‐

‐C6H4‐2

b

cd

(CH3)2CHCH2‐

4

4

CH3CH3

C CH2

O CHd b

O

O CH

CH3c

C

O

CH2 CH3b

IR spørgsmål

Annette Nyvad

IR ‐spørgsmål

• Gør rede for karakteristiske absorptionsbånd over 1500 cm‐1  og relater til molekylstruktureng y

B d d f IR k k i h• Begrunde ud fra IR‐spektret, om en reaktion har fundet sted

Til d t t l IR kt til t t l t ff• Tilordne et antal IR‐spektre til et antal stoffer

IR krav

Annette Nyvad

IR    ‐krav

• Kunne tilordne karakteristiske absorptionsbånd til funktionelle grupper fra p g ppkernestoffet  

• Genkende mættethed/umættethed• Genkende mættethed/umættethed

CH(sp3) / CH(sp2)/CH(sp) og C=C (alkener) og C=C(aromater) og C=C(alkyner)

• Fingeraftryksområdet skal ikke inddrages• Fingeraftryksområdet skal ikke inddrages.

Kun 1/λ over 1500 cm‐1

Annette Nyvad

1/λcm‐1

tilordning 1/λ (tabel)  cm‐1

Annette Nyvad

cm‐1 cm‐1

a 1600 og 1590 C=C stræk 1660‐1575aromat To bånd

b 1680 C=O i ester 1745

c 3000 2800 CH(sp3) stræk 3000 2800c 3000‐2800 CH(sp3) stræk 3000‐2800

d 3300 OH i phenol 3525‐3200

c

b

Der burde også have været synlige CH(sp2) ved (3200‐3000) cm‐1 fra H‐atomerne bundet til den aromatiske ring Der ses ikke sådanne båndb

a

aromatiske ring. Der ses ikke sådanne bånd.

a

d

Nedenfor ses IR‐spektre for asparagin og maleinimidAnnette Nyvad

c)  Argumenter for, hvilket IR‐spektrum der hører til hvilket stofspektrum der hører til hvilket stof. Benyt evt. bilaget.

1/λcm‐1

tilordning 1/λ(tabel)   cm‐1

Spektrum 1

a ad

Annette Nyvad

cm cm

a 1710 C=O stræk i amid

Ingen tabelværdiC=O generelt: 1695 1815 c bamid C=O generelt: 1695‐1815

c 3050 CH(sp2)stræk 3100‐3000

d 3400 og  NH stræk fra  3350 og 3175‐3150

c cb

C=C bånd ses ikke fordi molekyletg3150 amid

g

Spektrum 2

C=C bånd ses ikke fordi molekylet er symmetrisk

1/λ i    cm‐1 tilordning 1/λ (tabel)  cm‐1

a 1510  NH bøj fra primær  1650‐1560d ej p

amin

1560 NH bøj fra amid 1655‐1610

b 1640 C O f id I t b l dia

f

b

b 1640 C=O fra amid Ingen tabelværdi

c 1695 C=O fra COOH 1695

d 2950 CH(sp3) stræk 3000‐2800

ef

d 2950 CH(sp ) stræk 3000 2800

e 3400 og 3100 NH stræk i amid 3350 og 3175‐3150

f 3500‐2500 OH stræk i COOH 3400‐2500

Der forventes følgende afgørende forskelle på de to stoffers IR‐spektre:

a ad

• Asparagin giver et bredt bånd fra OH stræk i COOH (3400‐2500 cm‐1), det gør maleinimid ikke.

dd c c cb

• asparagin giver bånd fra CH(sp3) stræk (3000‐2800 cm‐1), og ingen CH(sp2) (3200‐

1)

a

3000 cm‐1). Det omvendte er tilfældet med maleinimid.

A i i t f k lli bå d f

C  mangler ved symmetriske molekyler

•Asparagin giver to forskellige bånd fra C=O stræk, nemlig en fra amidgruppen(ikke tabelværdi) og en fra carboxylgruppen (1695 cm‐1d carboxylgruppen (1695 cm 1.Maleinimid giver ét bånd fra C=O stræk, nemlig fra amid (ikke tabelværdi).

d eb

ad

• Asparagin indeholder en primær aminogruppe med NH stræk ved (3500 og 3400 cm‐1 to bånd)

a

ef

c )

fe b

a

c

Annette Nyvad