Metody spektroskopowe w identyfikacji

związków organicznych

Barbara Guzowska-Świder

Zakład Informatyki Chemicznej, PRz

Metody spektralne wykorzystują zjawiska związane

z oddziaływaniem materii z promieniowaniem

elektromagnetycznym:

- absorpcja

–

spektroskopia absorpcyjna

- emisja

– spektroskopia emisyjna

- rozpraszanie

– spektroskopia rozproszeniowa

- odbicie

– spektroskopia refleksyjna

Zakres stosowanego promieniowania elektromagnetycznego:

nadfioletowe 100-400 nm spektroskopia UV elektronowa

100 000

– 25 000 cm

-1

U

ltra

v

iolet

widzialne 400-800nm (0,4-0,8



m) spektroskopia VIS elektronowa

25 000-125 000 cm

–1

Vis

ible

podczerwone

0,8-50



m

spektroskopia IR

oscylacyjno-

125 000-200

cm

–1

I

nfra

r

ed

rotacyjna

mikrofalowe

50-300



m

(0,5-30 cm)

spektroskopia MW rotacyjna

M

icro

w

ave

radiowe

spektroskopia NMR spinowa

(próbka jest umieszczona

1

H NMR,

13

C NMR

w polu magnetycznym)

N

uclear

M

agnetic

R

esonance

Spektroskopia absorpcyjna UV/Vis, IR , NMR

–

metoda

badania budowy i właściwości substancji na podstawie analizy

pochłoniętego przez nią promieniowania elektromagnetycznego

Spektroskopia NMR

– próbka jest umieszczona w polu magnetycznym

Pochłonięte promieniowanie przenosi cząsteczkę z niższego poziomu
energetycznego na wyższy poziom energetyczny

:

E

1

E

0

h





E = h



kwant promieniowania „pasujący” do
różnicy poziomów energetycznych

Spektroskopia zawdzięcza swoje istnienie

skwantowaniu energii

.

Energia elektronowa, oscylacyjna i rotacyjna cząsteczek

jest

skwantowana

(zmienia się skokowo).

Energia spinowa jąder atomów, o spinie



0,

umieszczonych w polu magnetycznym również jest

skwantowana

.

Widmo IR

Liczba falowa 1/cm

Transmitancja %



C=O



CO-O



O-CH2



C-H



CH2



CH3



CH3

Widmo

1

H NMR

CH

3

-

CO-O-

CH

2

-CH

3

-CH

3

-CH

2

-

CH

3

-



TMS

Widmo

13

C NMR

CH

3

-

CO-O

-

CH

2

-

CH

3

(CH

2

)-

CH

3

(CO-O)

-CH

3

-CH

2

-(CH

3

)

-CO-O-

TMS



Widmo MS

CH

3

-CO-O-CH

2

-CH

3

CH

3

-CO

+

+

O-CH

2

-CH

3

+

CH

2

-CH

3

CH

3

+

Jon macierzysty

[CH

3

-CO-O-CH

2

-CH

3

]

+

Spektroskopia w podczerwieni, IR

(ang.

I

nfra

r

ed)

Widma wykorzystane w niniejszej prezentacji pochodzą z witryn
internetowych:

1.

IR Spectroscopy Tutorial

University of Colorado at Boulder, Chem. Dept., USA

http://orgchem.colorado.edu/hndbksupport/irtutor/tutorial.html

2.

SDBS Integrated Spectral Data Base System for Organic
Compounds

National Institute of Advanced Industrial Science and Technology

http://www.aist.go.jp/ RIODB/SDBS/menu-e.html

Spektroskopia w podczerwieni „widzi” grupy funkcyjne

cząsteczki, w których podczas oscylacji zmienia się

moment dipolowy.

Im „silniejsze” wiązanie, tym większa częstość oscylacji.

Im większa zmiana momentu dipolowego podczas drgania -
tym silniejsze pasmo.

Natężenie pasma zależy również od liczby oscylatorów w
cząsteczce – im większa liczba oscylatorów tym intensywność
pasma większa.

Obecność w cząsteczce danego ugrupowania atomów (grupy
funkcyjnej), wiąże się z występowaniem w widmie IR
charakterystycznych dla niego pasm absorpcyjnych.

Widmo IR

Liczba falowa 1/cm

Transmitancja %



C=O



CO-O



O-CH2



C-H



CH2



CH3



CH3

Parametry pasma:
- położenie (częstość, cm

-1

)

- natężenie (np. % T, Absorpcja)
- kształt (wąskie, szerokie)

Parametry pasma widma IR

• położenie

(częstość: liczby falowe cm

-1

)

• intensywność

(transmitancja T%, absorpcja A;

(natężenie)

silne

,

średnie, słabe

)

A= log(1/T) =

 

c



l



- molowy współczynnik absorpcji (charakterystyczny dla

danego związku)

c – stężenie [mol/dm

3

]

l – długość drogi optycznej w warstwie roztworu [cm]

T=I/ I

0

I

0

-

natężenie wiązki światła monochromatycznego padającego na próbkę

I -

natężenie wiązki światła monochromatycznego przechodzącego przez

próbkę

• kształt

(np.

szerokie, rozmyte, wąskie, ostre

)

W widmie IR obserwuje się pasma:

- wynikające z rozciągania wiązań –

drgania rozciągające

- deformacji kątów między wiązaniami –

drgania

deformacyjne

.

drgania rozciągające



drgania deformacyjne



=

1/2



c

(

f

/



)

1/2



=(m

1

m

2

/ m

1

+m

2

)

Obecność w cząsteczce danego ugrupowania atomów, wiąże się

z występowaniem w widmie IR charakterystycznych dla niego pasm

absorpcyjnych

.

Widmo IR

3000

1000

• C–H



C-H

rozciągające 3000–2850 cm

-1

• C–H deformacyjne grup alkilowych 1470-1450 cm

-1

• C–H deformacyjne (parasolowe) -CH

3

1370-1350 cm

-1

• C–H deformacyjne dla –(CH

2

)

n

-, n



4

725-720 cm

-1

Widmo IR

3000

1000

• =C–H rozciągające



=C-H

3100-3000 cm

-1

• C=C rozciągające



C=C

1680-1640 cm

-1

cząsteczki symetryczne – brak

pasma

• =C–H deformacyjne



=C-H

1000- 650 cm

-1

3000

1000

Brak pasma



C=C



=C-H

silne

cząsteczka symetryczna

• –C≡C–H: rozciągające



≡C–H

3330-3270 cm

-1

•

–C≡C– rozciągające



C



C

2260-2100 cm

-1

cząsteczki symetrycz-

ne - brak pasma

• –C≡C–H: deformacyjne



–C≡C–H

700-610 cm

-1

3000

1000

Brak pasma



C



C

cząsteczka symetryczna

• C–H rozciągające



C Ar–H

3100-3000 cm

-1

• nadtony, pasma słabe 2000-1665 cm

-1

• C=C rozciągające (

w pierścieniu

)



C=C

1600-1585 cm

-1

i 1500-1400 cm

-1

• C–H niepłaskie



C Ar–H

900-675 cm

-1

3000

1000

• -OH niezasocjowane,



O-H

~ 3700 cm

-1

pasmo wąskie

• -OH związane wiązaniem wodorowym,



O-H

3500-3200 cm

-1

,

pasmo szerokie

• C–O rozciągające



C-O

1260-1050 cm

-1

pasmo silne

liquid film

Kształt i częstość pasma drgań



(O-H)

• C=O rozciągające



C=O

w ketonach alifatycznych ~ 1715 cm

-1

• C=O rozciągające



C=O

w α, β-nienasyconych ketonach 1685-1666 cm

-1

O

• H–C

=O rozciągające



C-H

2830-2695 cm

-1

• C=O rozciągające



C=O

: aldehydy alifatyczne 1740-1720 cm

-1

•



,



-nienasycone aldehydy 1710-1685 cm

-1

• H–C

=O rozciągające



C-H

2830-2695 cm

-1

• C=O rozciągające



C=O

: aldehydy alifatyczne 1740-1720 cm

-1



,



-nienasycone aldehydy 1710-1685 cm

-1

• O–H rozciągające



O-H

3300-2500 cm

-1

• C=O rozciągające



C=O

1760-1690 cm

-1

• C–O rozciągające



C-O

1320-1210 cm

-1

• O–H deformacyjne



OH

1440-1395 i 950-910 cm

-1

• C=O rozciągające



C=O

: alifatyczne 1750-1735 cm

-1

α, β-nienasycone 1730-1715 cm

-1

• C–O rozciągające



C-O

, 2 silne pasma 1300-1000 cm

-1

• C=O rozciągające



C=O

: alifatyczne 1750-1735 cm

-1

α, β-nienasycone 1730-1715 cm

-1

• C–O rozciągające



C-O

, 2 silne pasma 1300-1000 cm

-1

•

N–H rozciagające



N-H

3400-3250

cm

-1

1-rzędowe aminy:

2

pasma 3400-3300 i 3330-3250 cm

-1

2-rzędowe aminy:

1

pasmo 3350-3310 cm

-1

3-rzędowe aminy:

brak

pasm w tym zakresie

• N–H deformacyjne



N-H

(1-rzędowe) 1650-1580 cm

-1

• C–N rozciagające



C-N

(aromatyczne) 1335-1250 cm

-1

• C–N rozciagające



C-N

(alifatyczne) 1250–1020 cm

-1

• N–H def.



N-H

(1 i 2-go

rzędowe) 910-665 cm

-1

(nadton N-H wag)

•

N–H

rozciagające



N-H

3400-3250

cm

-1

1-rzędowe aminy:

2

pasma 3400-3300 i 3330-3250 cm

-1

2-rzędowe aminy:

1

pasmo 3350-3310 cm

-1

3-rzędowe aminy:

brak

pasm w tym zakresie

•

N–H

deformacyjne



N-H

(1-rzędowe) 1650-1580 cm

-1

•

C–N

rozciagające



C-N

(aromatyczne) 1335-1250 cm

-1

•

C–N

rozciagające



C-N

(alifatyczne) 1250–1020 cm

-1

•

N–H

def.



N-H

(1 i 2-go

rzędowe) 910-665 cm

-1

•

N–H

rozciagające



N-H

3400-3250

cm

-1

1-rzędowe aminy:

2

pasma 3400-3300 i 3330-3250 cm

-1

2-rzędowe aminy:

1

pasmo 3350-3310 cm

-1

3-rzędowe aminy:

brak

pasm w tym zakresie

•

N–H

deformacyjne



N-H

(1-rzędowe) 1650-1580 cm

-1

•

C–N

rozciagające



C-N

(aromatyczne) 1335-1250 cm

-1

•

C–N

rozciagające



C-N

(

alifatyczne) 1250–1020 cm

-1

•

N–H

def.



N-H

( 1 i 2-go

rzędowe) 910-665 cm

-1

W aminie
trzeciorzędowej
brak pasm



N-H

W aminie
trzeciorzędowej
brak pasm



N-H

W aminie
trzecio-
rzędowej
brak
pasm



N-H

• N–O rozciągające asymetryczne



NO2, asym

1550-1475 cm

-1

• N–O rozciągające symetryczne



NO2, asym

1360-1290 cm

-1

• N–O rozciągające asymetryczne



NO2, asym

1550-1475 cm

-1

• N–O rozciągające symetryczne



NO2, asym

1360-1290 cm

-1

Charakterystyczne
częstości drgań w
podczerwieni
wybranych grup

9 -C



N ~ 2000 silne wąskie, ostre

IR - Tablice korelacji spektralno-strukturalnych

Jakie ugrupowania przypuszczalnie są obecne w cząsteczce związku

o wzorze sumarycznym C

4

H

10

O i dającego poniższe widmo IR?

CH

3

, CH

2

?

>C=O?

-OH?

>CO-O-?

?



= 4+1-10/2=

0

OH



= C+1-H/2-X/2+N/2

Jakie ugrupowania przypuszczalnie są obecne w cząsteczce związku

o wzorze sumarycznym C

9

H

10

O

2

i dającego poniższe widmo IR?

CH

3

, CH

2

?

>C=O?

-OH?

>CO-O-?

?



= 9+1-10/2=

5

O

O

Jakie ugrupowania przypuszczalnie są obecne w cząsteczce związku

składającego się z atomów C

5

H

13

N i dającego poniższe widmo IR?

CH

3

, CH

2

?

-NH

2

?

?

>NH ?

-C



N ?



= 5+1-13/2+1/2=

0

NH

2

Spektroskopia magnetycznego rezonansu

jądrowego,

NMR

N

uclear

M

agnetic

R

esonance

Spektroskopia NMR bada zmiany energetyczne stanów

spinowych jąder atomów o spinie



0,

np.

1

H

,

13

C

,

14

N,

15

N,

19

F,

31

P,

35

Cl

Model reprezentujący jądro

1

H oraz

13

C

•

kulka (masa) naładowana dodatnim ładunkiem elementarnym

•

wirująca wokół własnej osi

•

opisana przez wektor magnetycznego spinowego momentu pędu –

spin

, którego spinowa liczba kwantowa I = ½

Spiny protonów bezładnie
rozłożone w przestrzeni

Pole magnetyczne porządkuje
ułożenie spinów

(magnetyczna liczba kwantowa –½ i +½)

Liczba orientacji wektora w polu magnetycznym:

- ogólnie:

2I + 1

-

dla protonu i jądra

13

C

:

2

dla magnetycznej liczby kwantowej -1/2 i +1/2

H natężenie pola magnetycznego

E

+1/2

E

-1/2



E = h



kwant promieniowania „pasujący”
do różnicy energii stanów spinowych +1/2 i –1/2

γH

2π

h

ΔE





E

– różnica energii pomiędzy stanami spinowymi +1/2 i –1/2



– współczynnik charakteryzujący jądro

H

– natężenie zewnętrznego pola magnetycznego

h

– stała Plancka

Przy

ustalonej

częstotliwości promieniowania elektromagnetycznego





wszystkie protony

(jądra o spinie



0) w cząsteczce wpadają w rezonans

dla

takiej samej wielkości

efektywnego pola magnetycznego

H

ef

tzn.

faktycznie działającego na proton

2





=



H

ef

ale



w

wyniku

niejednakowego

działania ekranującego elektronów

sąsiadujących podstawników przy

różnych wielkościach przyłożonego pola

H

. Podstawniki modyfikują zewnętrzne pole magnetyczne, zwiększając go

lub zmniejszając.

2





=



H

warunek rezonansu magnetycznego

Rezonans magnetyczny – wzajemne dopasowanie



i H

Widmo NMR

- wynik pomiaru

energii zaabsorbowanej

przez

próbkę w funkcji

-

natężenia przyłożonego zewnętrznego pola magnetycznego

przy ustalonej częstości promieniowania elektromagnetycz-
nego

lub

-

częstości promieniowania elektromagnetycznego

przy

ustalonym

natężeniu

przyłożonego

zewnętrznego

pola

magnetycznego

Spektroskopia

1

H NMR „widzi” tylko te elementy

strukturalne cząsteczki, które zawierają atomy wodoru

Spektroskopia protonowego rezonansu jądrowego

1

H NMR

Widmo

1

H NMR składa się z sygnałów (pasm) protonów

nierównocennych

chemicznie.

Liczba pasm w widmie

1

H NMR



liczbie rodzajów

protonów w cząsteczce

Liczba rodzajów protonów w cząsteczce zależy od gęstości
chmury elektronowej, a więc od

sąsiedztwa

protonów

.

Widmo

1

H NMR

CH

3

-

CO-O

-

CH

2

-CH

3

-CH

3

-CH

2

-

CH

3

-



TMS

Parametry pasma (sygnału):

- położenie (



ppm)

- natężenie (liczba atomów H)
- multipletowość M=n+1
- stała sprzężenia J[Hz]

Im większa gęstość elektronowa wokół jądra at. H tym jego sygnał leży
bliżej sygnału wzorca TMS tj. przy mniejszej wartości



ppm.

Parametry pasma (sygnału) w widmie

1

H NMR

Położenie

- zależy od gęstości elektronowej wokół protonu

-

określa



lub H przy której nastąpił rezonans

- podaje się w jednostkach przesunięcia chemicznego



ppm

wartość 0



ppm przyjmuje się dla wzorca tetrametylosilanu

TMS

typowy zakres wartości 13-0



ppm

Natężenie

- pole powierzchni pod krzywą

proporcjonalne do liczby

(intensywność)

protonów

Multipletowość

- wynik sprzężenia z

n

sąsiadującymi protonami

multipletowość M= n+1

Stała sprzężenia

– odległość linii w multiplecie mierzona w [Hz]

- jest miarą wielkości oddziaływania pomiędzy sprzęgającymi się
protonami, dla protonów

alkilowych J



7 Hz

gdzie n – liczba sąsiadujących protonów, sprzęgających się z tą samą
stałą sprzężenia

.

Parametry pasma (sygnału) w widmie

1

H NMR c.d.

Charakterystyczne
obrazy multipletów

fragmentów
strukturalnych
często
występujących
w cząsteczkach
związków
organicznych

M = n + 1

1

H NMR - wartości przesunięć chemicznych



ppm dla wybranych

elementów strukturalnych

1

H NMR - Tablice korelacji spektralno-strukturalnych

Wartości
przesunięć
chemicznych
wybranych
fragmentów
strukturalnych

Przewidywanie widma

1

H NMR dla cząsteczki

CH

3

-

CH

2

-CH

2

-

Br

a) –CH

3

~ 0,85



ppm, natężenie 3H, tryplet, stała sprzężenia J



7 Hz

c)

–CH

2

-

Br ~ 3,4



ppm, natężenie 2H, tryplet, stała sprzężenia J



7 Hz

b)

–CH

2

-

~ 1,85



ppm, natężenie 2H, sekstet, stała sprzężenia J



7 Hz

a:b:c = 3:2:2

a

b

c

a

b

c

Przewidywanie widma

1

H NMR dla cząsteczki C

H

3

-C

H

2

-

C

H

2

-

COO

H



ppm

a) ~0.9 tryplet



C

H

3

-

-

C

H

2

-

-

C

H

2

-

c

-COO

H

d) ~ 10-13

singlet

b) ~2.2

sekstet

c) ~2.4 tryplet

a b c d

a:b:c:d = 3:2:2:1

Przewidywanie widma

1

H NMR dla cząsteczki

a)

–CH

3

~ 1,6



ppm, 3H, tryplet, J



7 Hz

b)

–CH

2

-

~ 4,3



ppm, 2H, kwartet, J



7 Hz

c) ~ 7



ppm, 5H, multiplet, J



7 Hz

O

O

a

b

c

a:b:c=3:2:5

Widma

1

H NMR cząsteczek symetrycznych

a

b

c

a:b:c = 3:2:2 = 6:4:4

C

8

H

14

O

4

Rozpoznawanie struktury na podstawie widm

IR oraz

1

H NMR



C-H



CH2



CH3



C



N

C

4

H

7

N



= C+1-H/2-X/2+N/2



= 2

-CH

3

-CH

2

-

-C



N

Rozpoznawanie struktury na podstawie widm

IR oraz

1

H NMR c.d.

a) CH

3

-C-C,

b) –CH

2

-C-C



N,

c) –CH

2

-C



N,

CH

3

-

CH

2

-

(CH

2

-C



N)

a:b:c=3:2:2

a

b

c

C

4

H

7

N

tryplet więc

CH

3

-(CH

2

-C)

sekstet więc (CH

3

-)-

CH

2

-

(CH

2

-C



N)

tryplet więc (-CH

2

)-

CH

2

-C



N



= 2

CH

3

-

CH

2

-

CH

2

-C



N

1,05



ppm

1,65



ppm

2,3



ppm

Spektroskopia w Internecie - strony edukacyjne

IR (spektroskopia w podczerwieni)

Jamrógiewicz Z.

http://www.mlyniec.gda.pl/~chemia/ogolna/ir.htm

Strona podaje definicję częstości grupowych oraz w bardzo zwięzły
sposób wyjaśnia zasady interpretacji widm IR, techniki jego rejestracji,
oraz wiadomości na tematu interferometru. Jest to strona prywatna
prowadzona przez mgr farmacji i chemika i przeznaczona dla uczniów i
studentów niższych lat.

Spektroskopia w Internecie - strony edukacyjne

IR Spectroscopy Tutorial

University of Colorado at Boulder, Chem. Dept., USA

http://orgchem.colorado.edu/hndbksupport/irtutor/tutorial.html

Tutorial uczy charakterystycznych częstości grupowych poszczególnych
klas związków chemicznych: alkanów, alkenów, alkinów, związków
aromatycznych, alkoholi, ketonów itd.

Zaletą tego tutorialu jest umieszczenie

zinterpretowanych widm IR -

przy pasmach zaznaczono odpowiadające im grupy i rodzaj drgania.

Tutorial zawiera listę charakterystycznych częstości grup, wykład nt.
teorii spektroskopii IR oraz

praktyczne rady w jaki sposób interpretować

widmo IR.

W niniejszej prezentacji wykorzystano widma IR tej witryny

.

Spektroskopia w Internecie - strony edukacyjne

Infrared Spectroscopy

Michigan State University, USA

http://www.cem.msu.edu/~reusch/VirtTxtJml/Spectrpy/InfraRed/infrared.htm

Tutorial uczy interpretacji widm IR: podaje definicję częstości drgań,
typy drgań, tablice korelacyjne dla podstawowych klas związków, a
także przykłady zinterpretowanych widm.

Ponadto zamieszczone są zadania z interpretacji widm IR, jednakże
rozwiązanie ich wymaga umiejętności interpretacji widm MS.

Spektroskopia w Internecie - strony edukacyjne

Welcome!

Colby College, USA

http://www.colby.edu/chemistry/JCAMP/IRHelper.html

Witryna jest tutorialem uczącym interaktywnie interpretacji widm IR.
Wyświetlane są kolejne widma IR związków, na podstawie których
należy rozpoznać cechy strukturalne.

Program prowadzi studenta krok po kroku, zadając mu pytania o
poszczególne cechy strukturalne (np. czy związek jest aromatyczny?) i
podając odpowiedzi do wyboru. W przypadku błędnej odpowiedzi,
program wyświetla odpowiedni komentarz.

Spektroskopia w Internecie - strony edukacyjne

Chemist

Byrd J., CSU, Chemistry Department, USA

http://wwwchem.csustan.edu/Tutorials/INFRARED.HTM

Strona uczy interpretacji widm IR, zawiera tablicę z charakterystycznymi
częstościami

grupowymi

dla

poszczególnych

klas

związków

chemicznych oraz zinterpretowane widma IR, na których podano
pochodzenie pasm tj. związane z nimi grupy i drgania.

Spektroskopia w Internecie - strony edukacyjne

Applications of

1

H-NMR Spectroscopy

http://www.science-and-fun.de/1hbuch/english/index.html

Kurs, przeznaczony dla początkujących studentów.
Ułatwia samodzielne nauczenie się podstaw teoretycznych spektroskopii

1

H-NMR.

W trakcie nauki program stawia studentowi pytania, podając odpowiedzi
do wyboru.

W przypadku nieprawidłowej odpowiedzi program zadaje dodatkowe
pytania, podaje dodatkowe wyjaśnienia, a następnie powraca do
zadanego pytania dając studentowi możliwość ponownego przemyślenia
problemu i wybrania właściwej odpowiedzi.

Witryna podaje również korelacje spektralno-strukturalne

1

H-NMR.

Spektroskopia w Internecie - strony edukacyjne

1

H NMR Spectroscopy

Wake Forest University, NC,USA

http://www.wfu.edu/~ylwong/chem/nmr/h1/

Strona zawiera krótkie wprowadzenie do teorii widm NMR oraz zadania
uczące projektowania widm

1

H NMR dla podanej struktury związku

organicznego.

Zadania polegają na zaprojektowaniu i narysowaniu widm

1

H NMR dla

związków chemicznych podanych na liście, a następnie skontrolowaniu
ich poprawności przez porównanie z widmami tych substancji
zapamiętanymi w programie.

Uruchomienie opcji projektowania widma wymaga

zainstalowania

programu

Shockwawe.com.

Instalacja

taka

uruchamia

się

automatycznie, ze strony programu

1

H NMR Spectroscopy.

Spektroskopia w Internecie - strony edukacyjne

Organic Chemistry OnLine. Spectroscopy

University of Illinois at Chicago

http://www.chem.uic.edu/web1/OCOL-II/WIN/SPEC.HTM

Strona uczy interpretacji widm IR,

1

H-NMR,

13

C-NMR, MS.

Strona zawiera:
- krótkie wprowadzenie do teorii spektroskopii IR, 1H-NMR, 13C-NMR
- test sprawdzający wiedzę z teorii spektroskopii z odpowiedziami
- część ćwiczeniową - nauczanie rozpoznawania elementów budowy
cząsteczki związku organicznego o znanym wzorze sumarycznym
(składzie jakościowym) na podstawie widm IR,

1

H NMR,

13

C NMR lub

MS

Spektroskopia w Internecie - strony edukacyjne

Internetowe bazy spektralne (bezpłatne)

SDBS Integrated Spectral Data Base System for Organic

Compounds

National Institute of Advanced Industrial Science and Technology

http://www.aist.go.jp/ RIODB/SDBS/menu-e.html

Baza zawiera m. in. obszerny zbiór widm IR,

1

H-NMR,

13

C-NMR, MS

Spektroskopia w Internecie - strony edukacyjne

Internetowe bazy spektralne (bezpłatne)

NIST Chemistry WebBook, NIST Standard Reference Database

National Institute of Standards and Technology, USA

http://webbook.nist.gov/chemistry

Baza informacji o związkach chemicznych, zawierająca, m.in. ich widma
UV/Vis, IR, MS (lecz nie dla wszystkich związków bazy).

Spektroskopia w Internecie - strony edukacyjne

Internetowe bazy spektralne (bezpłatne)

Science and Fun Pages

http://www.science-and-fun.de/tools/

Baza

zawiera

informacje

dotyczące grup funkcyjnych i ich

charakterystycznych absorpcji IR oraz

1

HNMR.

Ponadto na stronie jest dostępny program do projektowania widm

13

CNMR wybranych typów związków chemicznych.

Podręczniki

1. Zieliński W., Rajcy A,

Metody spektroskopowe i ich

zastosowanie do identyfikacji związków organicznych

, WNT,

Warszawa 2000

2.

Silverstein

R.

M.,

Webster

F.X.,

Kiemle

D.J.

Spektroskopowe metody identyfikacji związków organicz-
nych

, PWN, Warszawa 2007

3. Szafran M, Dega-Szafran Z.,

Określanie struktury

związków

organicznych

metodami

spektroskopowymi.

Tablice i ćwiczenia

, PWN, Warszawa 1988

Podręczniki,

różnych

autorów,

z

zakresu

analizy

instrumentalnej

, zawierające rozdziały dotyczące metod

spektralnych.

a także

Spektrometria mas

(Mass Spectrometry – MS)

Otrzymywanie widma MS:

- jonizacja badanego związku
- rozpad na naładowane fragmenty (jony)
- przyspieszanie fragmentów polem elektrycznym
- rozdzielenie strumienia jonów wg stosunku ich

masy do ładunku

,

m/e

- pomiar natężenia prądu jonowego odpowiadającego poszczególnym

jonom

dodatnim

widmo MS

M

- e

M

+



A

+

+

m

o

cząsteczka

obojętna

jon

molekularny

jon

fragmentacyjny

cząsteczka

obojętna

lub rodnik

Rozpad na jony zachodzi tak długo, dopóki każdy z powstających
kolejno jonów ma dość energii wewnętrznej, aby ulegać dalszej reakcji.

Seria rozpadów ustalona na podstawie widma MS – droga fragmentacji

Drogi fragmentacji tworzą schemat fragmentacji charakterystyczny dla
badanego związku chemicznego

M

+



- m

o

A

+

- m

o

A

B

+

C

+

- m

o

B

- m

o

C

itd.

E

+

G

+

- n

o

A

- p

o

B

- n

o

E

F

+

itd.

itd.

Informacje otrzymywane z widma MS:

•

masa cząsteczkowa związku

(pasmo jonu molekularnego)

•

wzór sumaryczny związku

(z wykorzystaniem intensywności

pasm izotopowych i tablic Beynona)

2

2

2

1

N

X

H

C













•

ważniejsze jony fragmentacyjne, fragmenty odszczepione,

główne drogi fragmentacyjne

•

struktura związku

• stopień nienasycenia związku

Widmo MS

CH

3

-CO-O-CH

2

-CH

3

CH

3

-CO

+

+

O-CH

2

-CH

3

+

CH

2

-CH

3

CH

3

+

Jon macierzysty

[CH

3

-CO-O-CH

2

-CH

3

]

+

Literatura

1. IR Spectroscopy Tutorial, University of Colorado at Boulder, Chem. Dept., USA

http://orgchem.colorado.edu/hndbksupport/irtutor/tutorial.html

2. Infrared Spectroscopy, Michigan State University, USA

http://www.cem.msu.edu/~reusch/VirtTxtJml/Spectrpy/InfraRed/infrared.htm

3. Welcome!, Colby College, USA, http://www.colby.edu/chemistry/JCAMP/IRHelper.html

4. Chemist. Byrd J., CSU, Chemistry Department, USA, http://wwwchem.csustan.edu/Tutorials/INFRARED.HTM

5. Applications of 1H-NMR Spectroscopy, http://www.science-and-fun.de/1hbuch/english/index.html

6.

1

H NMR Spectroscopy, Wake Forest University, NC,USA

http://www.wfu.edu/~ylwong/chem/nmr/h1/

7. Organic Chemistry OnLine. Spectroscopy University of Illinois at Chicago

http://www.chem.uic.edu/web1/OCOL-II/WIN/SPEC.HTM

8. SDBS Integrated Spectral Data Base System for Organic Compounds

http://www.aist.go.jp/ RIODB/SDBS/menu-e.html

9. Zieliński W., Rajcy A, Metody spektroskopowe i ich zastosowanie do identyfikacji związków organicznych, WNT,

Warszawa 2000

10. Silverstein R. M., Webster F.X., Kiemle D.J. Spektroskopowe metody identyfikacji związków organicznych, PWN,
Warszawa 2007

11. Szafran M, Dega-Szafran Z., Określanie struktury związków organicznych metodami spektroskopowymi. Tablice i
ćwiczenia, PWN, Warszawa 1988