Metody spektroskopowe w identyfikacji
związków organicznych
Barbara Guzowska-Świder
Zakład Informatyki Chemicznej, PRz
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