15. Spektroskopiska metoder
Spektroskopiska metoder
A
?
B
Spektroskopiska metoder för strukturbestämning i organisk kemi:
•
NMR-spektroskopi: Nuclear Magnetic Resonance, ger information om struktur
och konnektivitet)
•
IR-spektroskopi: infraröd spek.; 700 nm ! 1 mm; molekylära vibrationer,
används för identifiering av funktionella grupper).
•
MS: masspektroskopi, ger information om molekylvikt; fragmentering kan ge
information om struktur)
•
UV-spektroskopi: 250-400 nm; absorbtion i konjugerade system; anv. idag
relativt sällan för strukturbestämning)
•
Röntgenkristallografi: studerar hur Röntgenstrålar sprids av en kristall;
spridningsmönstret ger information om elektrontätheten i kristallen)
15. Spektroskopiska metoder
IR-spektroskopi
•
Molekylära absorbtioner i området 2.5-16
våglängd (cm).
m. Anges i enheten vågtal (cm-1)= 1/
•
Energin motsvarar 11.5- 1.15 kcal/mol vilket motsvarar böjning/sträckning av
bindningar.
•
När IR-strålningen motsvarar frekvensen för en molekylär vibration sker absorbtion.
2!
15. Spektroskopiska metoder
IR-spektroskopi
Relevant molecular motions:
Characteristic IR-absorbtions:
3!
15. Spektroskopiska metoder
Masspektroskopi
•
Intrumentet mäter m/z (massa/laddning).
•
Tre processer:
(i) jonisering av provet,
(ii) separation baserat på m/z och
(iii) detektor.
4!
15. Spektroskopiska metoder
NMR-spektroskopi: kort teori
Kort bakgrund:
•
Atomkärnors (protoner, neutroner) spinn beskrivs
med spinnkvanttalet I.
•
Kärnor som har I = n/2, n=1, 3, 5… kan studeras med
NMR. I= 1/2 för 1H, 13C (1.6%), 19F.
•
I närvaro av ett externt magnetfält, B0, splittras de
degenererade spinnivåerna.
•
Ett oscillerande magnetfält B1 och som är vinkelrätt
mot B0 appliceras på provet.
•
När B1 har samma frekvens som den studerade
känrnans frekvens (Larmorfrekvensen) kan en
energiabsorbtion ske. Dennna ger upphov till en
NMR-signal.
"
5 000 000 SEK
15. Spektroskopiska metoder
1H
NMR-spektrum av etanol
H H
H
OH
H H
B0
•
NMR-skiftskalan: ppm eller !; (CH3)4Si är bestämd att vara !=0. CHCl3 (CDCl3) !
7.25.
•
Diagnostiskt i ett NMR-spektrum är signalernas kemiska skift och splittrings-mönster,
samt integralerna.
•
Kemiska skiftet för en signal ger information om protonens kemiska närmiljö.
•
En signals splittring ger information om antalet närliggande protoner.
•
En signals integral ger information om det relativa antalet protoner.
15. Spektroskopiska metoder
H H
H
H
OH
H
15. Spektroskopiska metoder
Kemiskt skift
B0
En protons kemiska skift påverkas av:
•
hybridisering på kolet som den binder till.
•
elektroniska effekter.
•
lösningsmedel.
15. Spektroskopiska metoder
Splittringsmönster (spinn-spinnkoppling)
H H
H
OH
H H
B0
Spinn-spinnkoppling orsakas av:
•
spinnkoppling från proton ! bindande elektroner !
proton.
•
sällan längre än 3 bindningar.
•
n + 1- regeln, där n= antalet ekvivalenta grannprotoner
15. Spektroskopiska metoder
Syntes av komplicerade organiska molekyler
OH
Problem: Hur tillverka föreing 1 från
enkla startmaterial?
1 (racemat)
Förslag:
O O
S
Cl
OH
Et 3N
O
NaBr
S
O O
tosylklorid
Br
Mg
alkyltosylat
O
MgBr
OH
H
bensaldehyd
(242 €/18 kg)
1 (racemat)
15. Spektroskopiska metoder
Steg 1
OH
O
S
O O
8
7
6
5
4
PPM
3
2
1
0
4
PPM
3
2
1
0
15. Spektroskopiska metoder
Steg 2
O
S
O O
8
Br
7
6
5
15. Spektroskopiska metoder
Steg 4
Steg 4
Br
OH
8
7
6
5
4
PPM
3
2
1
0
