SPEKTROSKOPI- TABELLER IR, NMR, MS

Transkript

1 SPEKTRSKPI- TABELLER IR, NMR, MS Roland Gustafsson rganisk kemi Umeå universitet (00-05)

2 INNEÅLLSFÖRTEKNING IR-TABELLER Översiktsfigur Förkortningar KRRELATINSTABELLER KLSKELETTET Aromatiska föreningar Alkaner, alkylgrupper Alkener Alkyner KARBNYLFÖRENINGAR Aldehyder, ketoner, kinoner Estrar, laktoner Karboxylsyror Anhydrider Amider Syrahalider ALKLER, FENLER, ETRAR Alkoholer Fenoler Etrar KVÄVEALTIGA FÖRENINGAR Aminer Iminer Nitroföreningar Nitriler, isonitriler ALGENFÖRENINGAR SVAVELFÖRENINGAR NMR-TABELLER Protonskift (översiktsbild) Kemiskt skift för,, Beräkning av skift för X- -Y Skift för protoner i omättade system Skift för protoner bundna till, N, S Skift för protoner i aromater och heteroaromater Beräkning av protonskift i subst. bensenföreningar Kopplingskonstanter proton-proton Skift för kol (översiktsbild) Skift för deutererade lösningsmedel Kolskift för alkaner, cykloalkaner Substituenters inverkan på kolskift Kolskift för substituerade alkener Beräkning av kolskift i subst. bensenföreningar Kolskift för några heteroaromater MS-TABELLER Atommassor och isotophalter Intensitet av isotoptoppar i halogenföreningar Vanliga fragment som elimineras i

3 Bindningstyp Kol-kol ( ( ( (((( ( str == str = str - str ( ) "rock" n - str = cis Kol-väte ( ( ( - str ( ( ( ( =- str - böjn - böjn = trans Aromatiska ( Ar- str (((((( ## # # ((((((( komb band ring vib Ar- böjn Kol-syre ((((((( ((((((((( = str - str Kol-kväve (( (((((((( ((((((( N str =N str -N str Syre-väte ((((( ((((( - str - böjn. Kväve-väte (( ((( N- str N- böjn Svavel-syre =S= str (asym) ((((( (((((((( =S= str (sym) Vågtal (cm ) UNGEFÄRLIGA ABSRPTINSLÄGEN I IR FÖR VISSA BINDNINGSTYPER FÖRKRTNINGAR asym böjn def komb konj m s str sym v vib w asymmetrisk böjning deformation kombination(s-) konjugerad mediumintensitet stark intensitet sträckning symmetrisk varierande intensitet vibration svag intensitet 1

4 Vågtal (cm ) * * * * * * * * * * * * * 1. KLSKELETTET (i) Aromatiska föreningar ((w (((m((m monosubst. ((s Band vid 700 cm (w ((m ((m ((s kan saknas (m " " orto-disubst. ((s " " meta-disubst. ((s ((s " " para-disubst. ((s arom. = str - def ur planet (ii) Alkaner och alkylgrupper ((s ((s s(( (((m/s -, -, - etc. yklopropaner ((s " s(( ( (m/m ( ) - Två lika intensiva m-toppar " s(( ((m ( ) - Typiska m/s-toppar (s " (((m ((s " (((w (sp ) (iii) Alkener (m =- (((w/m ((s ( (s/s (m (m -=- (trans) (((w/m ((s (m -=- (cis) (((w/m (m =< (((w/m ((s ((s (m -=< (((w/m (((s (iv) Alkyner (s - (terminal) (w - - ((w (ibland svår att se) - str str = str - def - def ur planet Vågtal (cm ) * * * * * * * * * * * * *. KARBNYLFÖRENINGAR (i) Aldehyder, ketoner, kinoner Aldehyder (((m Mättad alifatisk (s Flera toppar vid lägre vågtal. (((m Aryl och ß-omättad ((s Ketoner Mättad, icke cyklisk (s ß-mättad (s Monoaryl (s - str = str (forts.)

5 Vågtal (cm ) * * * * * * * * * * * * * Ketoner (forts.) Diaryl (s Alla = str kommer 10-0 cm högre i lösning. Fyrledig cyklisk keton (s Femledig cyklisk keton (s Sexledig cyklisk keton (och större ringar) -Diketoner ((s ((s (((((((( ß-Diketoner (enoler) ((((s - str i enol Kinoner = i samma ring ((s = i olika ringar ((s (ii) Estrar och laktoner Estrar av myrsyra ((s (s Estrar av ättiksyra (s ((s Estrar av längre mättade syror (s ((s ß-mättade (s ((((s((s -Keto (s ((((((((s ß-Keto (enoliserad) ((s ((((((((s Mättad femledig lakton (s ((((((((s Svårt avgöra med säkerhet vilken topp som härrör från - str. ß-mättad femledig lakton (s ((((((((s Många andra starka toppar kommer i det här området. ß -mättad femledig lakton ((s ((((((((s Mättad sexledig lakton (s ((((((((s Estrar av aromatiska syrar (s ((s ((s (iii) Karboxylsyror och deras salter ((((((((((m (s ((((s Mättade alifatiska syror - str från vätebundna dimerer etc. Breda toppar, cm (s ((((s ß-mättade syror (s ((((s Aromatiska syror (gruppen på ringen) (((s ((((s Anjon av karboxylsyra (anti och sym str) (iv) Anhydrider av karboxylsyror Mättad, icke cyklisk (( ((s/s cm mellan (((((s topparna Mättad, femledig cyklisk (( ((s/s (((((s Aromatisk eller ß-omättad, icke cyklisk (( ((s/s (((((s Aromatisk eller ß-omättad, femledig cyklisk (( ((s/s (((((s = str - str

6 Vågtal (cm ) * * * * * * * * * * * * * (v) Amider (m (m (((s ((((m (((m/s Primära ((((m((w (((s (((s Sekundära (N-substituerade) ((s Tertiära (vi) Syrahalider (((s N- str = str och N- def Vågtal (cm ) * * * * * * * * * * * * *. ALKLER, FENLER, ETRAR (i) Alkoholer ((( ((((((((s Primära alkoholer ((((m (((((s Lägre frekvens i lösning Fri Vätebunden (w/m) (bred) skarp Sekundära alkoholer ((((m ((((s (Fri endast i utsp. lösn.) Tertiära alkoholer (((((m ((((s (ii) Fenoler ( (((((((((m/s (((( ((((((s w/m m Fri Vätebunden (bred) (skarp) (iii) Etrar Mättade alifatiska etrar ((((s Alkyl-aryletrar, alkyl-vinyletrar (s (((s Di-aryletrar ((((s ykliska etrar (inte epoxider) (((s Epoxider ((s - str - str (eller - def) Vågtal (cm ) * * * * * * * * * * * * * 4. KVÄVEALTIGA FÖRENINGAR (i) Aminer ((((m(w (w saknas ofta) ((((s ((((s Primära aminer ((((m Endast aryl N anti/sym ((((((m ((((((w (((s Sekundära aminer Endast aryl N N- str N- def -N str (forts.) 4

7 Vågtal (cm ) * * * * * * * * * * * * * * (i) Aminer (forts.) (((s Tertiära aminer Endast aryl-n< -N str (ii) Iminer (((m =N str (iii) Aromatiska nitroföreningar ((((s ((s (((s (((((((m anti sym (Syns inte alltid) (iv) Nitriler, isonitriler Nitriler ((s Isonitriler ((s N str N= str Vågtal (cm ) * * * * * * * * * * * * * * 5. ALGENFÖRENINGAR Alkylhalider och aromatiska halider med halogenatom i sidokedja Monokloro ((((s Allt -X str >l, -l ((((s Monobromo ((((((s >Br, -Br (((s Monojodo ((((s Arylklorider (-Br och -I str kommer under 400 cm ) Aryl -l str ((((s Vågtal (cm ) * * * * * * * * * * * * * * 6. SVAVELFÖRENINGAR (((w S- str merkaptaner Sulfid (-S str) resp. disulfid (S-S str) ((((w ((((w ((((((((m - str Sulfonsyror (((((s (((m ((((m Sulfonatestrar ((((s ((s ((((m (((m/m Primär sulfonamid, -S N ((s ((s (((m Sekundär sulfonamid, -S N- ((s ((s Tertiär sulfonamid, -S N< ((s ((s Sulfoxider ((s Sulfoner ((s N- str S= str 5

8 -Si ( -(sp ) ( (sp )- -(sp ) ( (cyklisk) (( (cyklopropan) ( -(sp )-- ((( -= (( -Ar ((( -- ((((( -N(sp ) ((((((( (sp )- -- ((( (sp )- -N(sp ) ((((( - ((( -- (((( (sp )- -- ((((((( >-- ((((((((( Ar-S (( R- ((((((((((((((((((((((((((((( Ar-N (((((((( (sp )- -N ((( >= (((((((((( -=- ((((((((((((((((((((((( Furaner, pyrroler (ß-) (((((( Furaner, pyrroler ( -) ((((((((((( Bensenderivat (((((((((( Pyridiner (ß, -) ((((( Pyridiner ( -) ((((( Ar- (((((((((((((((((((((((((((((((((((((((( - ((( - (((((((((((((((((((( -S ((((((( (ppm) UNGEFÄRLIGA PRTNSKIFT FÖR VISSA RGANISKA FÖRENINGAR 6

9 KEMISKT SKIFT FÖR -, - -GRUPPER ( -VÄRDEN) 1 X -X R- -X R R -X (a) Kolsubstituenter alkyl = =-= =-= * - -R Ph.9 -=N-R.0 - N R NR R (b) Kvävesubstituenter -N, -NR N-R NR N N.9 (c) Syresubstituenter -R S R.58 -R (d) alogensubstituenter I Br l F (e) Svavelsubstituenter -S..4 -SR S R.6.1 (f) Alicykliska ringar Ringstorlek BERÄKNING AV SKIFT FÖR ALIFATISKA METYLENGRUPPER, X- -Y Formel: 0.+[konst. för X]+[konst. för Y] X/Y KNST X/Y KNST X/Y KNST X/Y KNST R I = NR R R NR.7 -S R N N SR F Br N l.5 -R.6 7

10 KEMISKT SKIFT FÖR PRTNER I MÄTTADE SYSTEM R 1.80 R Signalen från terminala alkyner försvinner om föreningen behandlas med D. R R 4.65 R R R c 6.7 a b R 5.6 R N 7.85 R 8.0 R Ar 9.9 KEMISKT SKIFT FÖR PRTNER BUNDNA TILL ANDRA ATMER ÄN KL (Skiften beroende av lösningsmedel, temperatur och koncentration. Protonerna byts lätt mot deuterium.) FÖRENING KMMENTAR Syre: R fta bred singlett. Spår av syra ger skarp singlett. enoler 116 Ar Läget beror på grad av vätebindning. R 10 RS R=N 9 Kväve: RN, RNR, cykliska aminer 0.5- I regel bred topp. ArN, ArNR.5-6 RN fta mycket bred. Ibland svår att upptäcka. Svavel: RS 1.5 ArS.4-4 8

11 KEMISKT SKIFT FÖR PRTNER I NÅGRA ARMATISKA ETERARMATISKA FÖRENINGAR BERÄKNING AV PRTNSKIFT I SUBSTITUERADE BENSENFÖRENINGAR Formel: 7.7+substituentparametrar SUBSTITUENT orto meta para = F l Br I R SR R N NMe NR N N , R N R

12 KPPLINGSKNSTANTER PRTN-PRTN (z) Mättade föreningar Acykliska N 4.8 S 4-8 Alicykliska gem cis trans cyklopropaner epoxider aziridiner cyklobutaner cyklopentaner cyklohexaner 107 diaxial 81; axial-ekvatorial och diekvatorial -4 mättade föreningar a b d J a,b 0-; J a,c 18; J b,c 6; J c,d 50; J a,d, J b,d 0- c N cyklopropen cyklobuten cyklopenten cyklohexen cyklohepten cyklookten Aromatiska och heteroaromatiska föreningar Bensenderivat orto 5-9 meta - para 0 Furan J 1.8 J.5 J 0.8 J 1.6,,4,4,5 Tiofen J 5. J.6 J 1. J.7,,4,4,5 Pyrrol J.7 J. J 1.4 J 1.9,,4,4,5 Pyridin J 5.5; J 7.5; J 1.9; J 0.9; J 0.9; J 0.4,,4,4,5,5,6 Pyrimidin J 1.5; J -; J 5.0; J.5,5,4 4,5 4,6 Tiazol J 1-; J ; J -4,5,4 4,5 Pyrazol J 1.9,4 10

13 = ketoner ((((((((( = aldehyder (((((((( = syror (((( = estrar, amider (((((( =S tioketoner ((((( =N azometiner ((((((( N nitriler (((( =N heteroaromater (((( = alkener ((((((((((((((( = aromater ((((((((( = heteroaromater ((((((((( alkyner ((((((( =-= ( kvartär) ((((((((( =-- ((((( =-N ((((( =-S- ((((((( =-hal (((((((((((((((( --= ( tertiär) ((((((((((( --- (((((( --N- (((((( --S- ((((( --hal (((((((((((( - -= ( sekundär) ((((((( cykloprop( - -- (((((((((((( - -N- ((((( - -S- (((((( - -hal ((((((((((((( -= ( primär) ((((((((( -- ((((( -N- (((((((((((( -S- (((( -hal ((((((((( (ppm) UNGEFÄRLIGA -SKIFT FÖR RGANISKA FÖRENINGAR 1 1 -SKIFT -SKIFT FÖR NÅGRA VANLIGA DEUTERERADE LÖSNINGSMEDEL Namn Formel 1 ( ) Multi- 1 ( ) Multiplicitet plicitet Aceton-d 6 D D Bensen-d D (bred) Kloroform-d Dl Deuteriumoxid D Dimetylsulfoxid-d (DMS) D SD Metanol-d 4 D D Diklorometan-d D l Pyridin-d 5 5D 5N (bred) (bred) (bred)

14 1 -SKIFT FÖR NÅGRA ALKANER YKLALKANER ( ) FÖRENING Metan -. Etan 5.7 Propan Butan Pentan exan eptan ktan Nonan Dekan yklopropan -.5 yklobutan.4 yklopentan 5.6 yklohexan INVERKAN PÅ -SKIFT VID UTBYTE AV MT Y (Addera följande värden till lämpligt värde ur föregående tabell) - ß- - Y slut- inre- slut- inre = R l N R Fenyl R R N NR NR N N S SR F l Br I SKIFT FÖR NÅGRA MNSUBSTITUERADE ALKENER ( = -X) X Br R I Br l NR

15 1 BERÄKNING AV -SKIFT I MNSUBSTITUERADE BENSENFÖRENINGAR Formel: 18.5+substituentvärde ur tabellen Substituent Substituent ( ) 15.8( ) ( ) () 4.1( ) ( ) () 1.4( ) = () 11.0( ) ( ) 195.7(=) ( ) l N N N N F l Br I S SKIFT FÖR NÅGRA ETERARMATER ( ) Förening Substituent Furan Metylfuran Furan--karboxaldehyd Pyrrol Metylpyrrol Pyrrol--karboxaldehyd Tiofen Metyltiofen Tiofen--karboxaldehyd Tiazol Imidazol Pyridin Pyrimidin Pyrazin

16 ATMMASSA NATURLIG ALT AV NÅGRA VIKTIGA ISTPER ISTP ATMMASSA % % (av vanligaste isotopen) N N F Si Si Si P S S S l l Br Br I INTENSITETER AV ISTPTPPAR FÖR KMBINATINER AV BRM KLR alogen(er) % % % % % % % M M+ M+4 M+6 M+8 M+10 M+1 Br Br Br l l l l l l Brl Br l l Br

17 FRAGMENT SM FTA ELIMINERAS FRÅN MLEKYLJNEN (SM RADIKAL ELLER MLEKYL) Jon Grupp som vanligen kan förklara massförlusten Möjlig slutsats om föreningen M - M- - M4 - omolog? M M6 Ar-N, N -, sulfoxid M6 N ArS N, -N M7 - M7 N - M8 Alkohol, aldehyd, keton etc. M9 F Fluorider M-0 F Fluorider M-6 Aromatiskt kolväte M-7 N Aromatisk nitril, kväveheterocykel M-8 Kinoner M-8 4 Aromatisk etyleter, etylester, propylketon M-9 - M-9 5 Etylketon, Ar- 7 M-0-6 M-0 Aromatisk metyleter M-0 N Ar-N M Metylester M- Metylester M- S - M- + - M- S Tiol M-4 S Tiol M-41 5 Propylester M-4 Metylketon, arom. acetat, ArN M-4 Butylketon, iso-butylketon, arom. propyleter, Ar M-4 Propylketon, Ar M-4 Metylketon M-44 Ester (oml.), anhydrid M-44-8 M-45 Karboxylsyra M-45 5 Etylester M-46 5 Etylester M-46 N ArN M-48 S Aromatisk sulfoxid M Butylester M Ar- 5 11, Ar 4 9, pentylketon M Butylketon M-57 5 Etylketon M M-60 Acetat 15