Dört teknik,tek yapı.

Her tekniğin yanıtladığı sorular

Kütle spektrometrisi molekülün ne kadar ağır olduğunu ve yüksek çözünürlükte formülünü söyler. Kızılötesi spektroskopi hangi fonksiyonel grupların bulunduğunu söyler. NMR spektroskopisi atomların nasıl bağlandığını söyler. UV–Vis spektroskopisi konjugasyon hakkında ve özellikle bir çözeltide ne kadar madde olduğu hakkında bilgi verir.

İyi bir yapı tayini onları bu sırayla kullanır: önce formül, sonra fonksiyonel gruplar, sonra bağlantılar ve en sonda her sinyalin açıklandığının kontrolü.

Formülle başlayın: doymamışlık derecesi

Molekül formülünü bildiğinizde halka artı π bağı sayısını doymamışlık derecesiyle bulun: (2C + 2 + N − H − X) / 2; burada X halojen sayısıdır. Oksijen sonucu değiştirmez.

C8H8O için sonuç (16 + 2 − 8) / 2 = 5'tir. Bir benzen halkası 4'ü karşılar (bir halka ve üç C=C), geriye bir çift bağ veya halka kalır. C=O taşıyan bir benzen halkası olan asetofenon uyar; birkaç izomer de uyar, diğer spektrumlara bu yüzden ihtiyaç vardır.

Kütle spektrometrisi

Kütle spektrometresi molekülleri iyonlaştırır ve iyonları kütle/yük oranına, m/z, göre ayırır. Moleküler iyon molekül kütlesini verir: elektron iyonlaşmasında M⁺•, elektrosprey gibi yumuşak yöntemlerde [M+H]⁺ ve benzeri iyonlar. Yüksek çözünürlüklü cihazlar kütleyi yaklaşık dört ondalık basamağa kadar ölçer; bu da formülü birkaç adaya indirir.

İzotop desenleri hızlı ipuçlarıdır. Tek klor içeren bir bileşik, ³⁵Cl ve ³⁷Cl kabaca 3 : 1 oranında bulunduğu için M'nin yaklaşık üçte biri yükseklikte bir M+2 piki gösterir. Tek brom neredeyse eşit yükseklikte M ve M+2 verir. Parçalar da yardımcı olur: 15'lik kayıp bir metil grubuna, 18'lik kayıp suya işaret eder.

Kızılötesi spektroskopi

IR spektrumları soğurmayı cm⁻¹ cinsinden dalga sayısına karşı çizer. İşin çoğunu birkaç bölge yapar. 1700 cm⁻¹ yakınında güçlü ve keskin bir bant C=O demektir: basit bir keton için yaklaşık 1715 cm⁻¹, bir ester için yaklaşık 1735–1750 cm⁻¹, konjuge olduğunda daha düşük. Yaklaşık 3200–3550 cm⁻¹ arasındaki geniş bant bir alkolün O–H'sidir; karboksilik asitler yaklaşık 2500 ile 3300 cm⁻¹ arasında çok geniş bir O–H gösterir. 2250 cm⁻¹ yakınında keskin bir bant bir nitrile işaret eder.

Yaklaşık 1500 cm⁻¹'in altında, üst üste binen bantlarla dolu parmak izi bölgesi bulunur. Atanması zordur ama molekülün bütününe çok özgüdür; bu yüzden bir numuneyi referans spektrumla eşleştirmekte kullanılır.

NMR spektroskopisi

Bir ¹H NMR spektrumu dört tür bilgi verir. Sinyal sayısı kaç eşdeğer proton kümesi olduğunu söyler. ppm cinsinden kimyasal kayma δ, çevrelerini söyler: alkil protonları 0,9–1,5 ppm civarında, C=O'nun yanındaki protonlar 2,0–2,5 ppm civarında, oksijen taşıyan karbon üzerindeki protonlar 3,3–4,5 ppm civarında, aromatik protonlar 6,5–8 ppm civarında ve aldehit protonları 9,5–10 ppm civarında.

İntegrasyon her sinyaldeki proton oranını verir. Eşleşme komşuları verir: basit birinci mertebe spektrumlarda n eşdeğer protonun yanındaki bir sinyal n + 1 çizgiye yarılır. Etil asetat bu deseni açıkça gösterir: 4,1 ppm civarında bir kuartet (OCH2, 2H, CH3'ün yanında), 2,0 ppm civarında bir singlet (asetil CH3, 3H, komşusu yok) ve 1,3 ppm civarında bir triplet (CH3, 3H, CH2'nin yanında).

Kaymalar cihaza bağlı olmasın diye ppm cinsinden verilir. 400 MHz bir spektrometrede 1 ppm 400 Hz'dir; 600 MHz'de 600 Hz'dir. Eşleşme sabitleri J, Hz cinsinden verilir ve her alanda aynı kalır; güçlü mıknatıslarda multipletlerin ppm cinsinden daha dar görünmesinin nedeni budur.

UV–Vis ve Beer–Lambert yasası

UV–Vis spektrumları başta konjuge sistemler, aromatik halkalar ve metal kompleksleri olmak üzere elektronik geçişlerden gelir. Yapı hakkında daha az şey söylerler ama nicel tayin için mükemmeldirler. Beer–Lambert yasası, A = εlc, absorbans A'yı molar absorplama katsayısı ε'a, ışık yolu l'ye ve derişim c'ye bağlar.

ε = 15.000 L mol⁻¹ cm⁻¹, 1,00 cm küvet ve ölçülen 0,450 absorbansla derişim 0,450 / (15.000 × 1,00) = 3,00 × 10⁻⁵ mol/L olur. Uygulamada standartlardan bir kalibrasyon eğrisi oluşturur ve onun doğrusal aralığında, kabaca A = 0,1 ile 1 arasında kalırsınız.

Hepsini bir araya getirmek

Seçenekleri sınırlamak için formülü ve doymamışlık derecesini kullanın. Fonksiyonel grupları doğrulamak veya elemek için IR'yi kullanın. Parçaları kurup birbirine bağlamak için ¹H ve ¹³C NMR'yi kullanın. Sonra geri dönüp her spektrumdaki her pikin önerdiğiniz yapıyla açıklandığını kontrol edin. Biri açıklanmıyorsa yapı bitmemiştir. Öngörülen spektrumlar yararlı bir çapraz kontroldür ama ölçüm değil öngörüdür ve öyle etiketlenmelidir.