bài tập phổ IR, NMR hữu cơ

Cho đến nay các phương pháp phổ học được lựa chọn là: hồng ngoại, tử ngoại, khối lượng và cộng hưởng hạt nhân. Nhiệm vụ của phổ tử ngoại là phát hiện các hệ thống tiếp cách (conjugated), bởi vì sự kích thích các điện tử từ trạng thái cơ bản lên trạng thái kích thích của những hệ thống như thế mới gây nên sự hấp thu trong vùng tử ngoại. Nhưng sự phát triển hiện nay của các kĩ thuật cộng hưởng từ hạt nhân đã đạt đến mức có thể giảm tối đa vai trò của phổ tử ngoại. Hơn nữa, nhiều dao động của nhiều liên kết hoá học không hoạt động trong phổ hồng ngoại, mà hoạt động trong phổ Raman, do đó phổ học Raman được chọn bổ sung cho việc nghiên cứu dao động của các phân tử hữu cơ.

MS, IR, NMR Cho số loại liệu quang phổ IR, 1H NMR, MS hợp chất đặc biệt xác định công thức cấu tạo a) C5H10O b) C8H7N c) C7H14O Mỗi hợp chất sau đặc trưng phổ 1H NMR bao gồm đỉnh có dịch chuyển hóa học Xác định hợp chất a) C8H18 ; δ 0.9 ppm b) C4H9Br ; δ 1.8 ppm Mỗi hợp chất sau đặc trưng phổ 1H NMR bao gồm hai đỉnh, both singlets, có thay đổi hóa học Xác định hợp chất a) C6H8 ; δ 2.7 ppm (4H) and 5.6 ppm (4H) b) C6H10O2; δ 2.2 ppm (6H) and 2.7 ppm (4H) Cấu trúc hợp chất sau sở công thức phân tử phổ 1H NMR phân tử chúng a) C8H10 δ 1.2 ppm (triplet, 3H) δ 2.6 ppm (quarter, H) δ 7.1 ppm (broad singlet, 5H) b) C4H6Cl4 δ δ 3.9 ppm (doublet, 4H) 4.6 ppm (triplet 2H) Có loại hydrogens khác (trong môi trường khác nhau) có hợp chất sau đây? a) 1- chloropropane b) 2,2-dimethylpropane c) phenol d) 2-chloropropane d) 2- chloropropene e) cis-1, 3-dichloropropene f) (E)-1,3-dibromopropene Một hợp chất không rõ có công thức phân tử C4H8O thể liệu IR H-NMR sau Cung cấp cấu trúc hợp chất dựa phổ này, cho thấy tính bật phổ IR: 1710 cm-1 (strong, single band) H NMR : δ 1.0 (broad, t , 3H), δ 2.1 (broad, s, 3H) , δ 2.5 ( qt., 2H) Đề xuất cấu trúc phù hợp với liệu quang phổ sau MS: M+ at m/z = 73 IR: 3350 cm-1 (weak, single band) H NMR : δ 1.05 (broad, s , H), δ 1.15 ( t, H) , δ 2.65 ( qt., 4H) Phổ khối lượng hydrocarbon cho thấy ion phân tử m/z =182, phổ 1H NMR có tín hiệu δ 2.9 (singlet, H), δ 7.2 (singlet, 10 H) tìm công thức cấu tạo 10 Đối với hợp chất đây, cho biết có loại proton không tương đương Br O Br CH3 a) CH3 b) c) ( CH3)3 C C CH2CH3 N CH2CH3 11 Cyclohexane 2-hexene công thức phân tử C6H10 Làm bạn sử dụng quang phổ hồng ngoại để phân biệt hai hợp chất? Giải thích câu trả lời bạn 12 Công thức phân tử cho hợp chất không rõ CxHyO (MW = 60) Dữ liệu cho Phổ 1H NMR, hồng ngoại phổ khối cho hợp chất hiển thị Sử dụng thông tin quang phổ phân tích cung cấp, xác định cấu trúc cho hợp chất này.* 13 Công thức phân tử cho hợp chất chưa biết CxHyO Dữ liệu cho Phổ 1H NMR, hồng ngoại phổ khối cho hợp chất hiển thị Sử dụng thông tin quang phổ phân tích cung cấp, xác định cấu trúc cho hợp chất 14 Công thức phân tử cho hợp chất chưa biết CxHyO3 Dữ liệu cho Phổ 1H NMR, hồng ngoại phổ khối cho hợp chất hiển thị Sử dụng thông tin quang phổ phân tích cung cấp, xác định cấu trúc cho hợp chất 15 Công thức phân tử cho hợp chất chưa biết CxHyO2 Dữ liệu cho Phổ 1H NMR, hồng ngoại phổ khối cho hợp chất hiển thị Sử dụng thông tin quang phổ phân tích cung cấp, xác định cấu trúc cho hợp chất ANSWERS a) m/e = 172 b) m/e = 91 c) d) a) C5H10O  D.U = – 10/2 +1 = (db) carbonyl group ( C = O) 3-Pentanone or Diethylpentane b) C8H7N  D.U = – 7/2 + 1/2 + = ( benzene ring , tb) Benzylhydride c) C7H14O  D.U = – 14/2 +1 = (carbonyl group C = O) 2- Heptanone or pentylmethyl ketone a) C8H18 D.U = – 18/2 + = (single bond)  (CH3)3 C – C (CH3)3 b) C4H9Br D.U = – 9/2 - /2 + = (single bond)  (CH3)3 C – Br a) 2,2,3,3 - Tetramethyl butane b) t – Butyl bromide a) C6H8 D.U = – 8/2 + = (two types protons) b) C6H10Br2 D.U = – 10/2 + = ( two double bonds) a) 1,4- Cyclohexadiene b) 2,5 – Heptadiene a) C8H10 b) C4H6 Cl4 D.U = – 10/2 + = (Benzene ring) D.U = – 6/2 - 4/2 + = (single bond) CH2Cl – CHCl – CH Cl – CH2Cl a) CH3 – CH2 - CH2 –Cl (3 types H’s) b) CH3 – C (CH3)2 – CH3 (1 types H’s) c) ( types H’s ) d) CH3 – CHCl- CH3 (2 types H’s) e) CH3 – CCl = CH2 (2 types H’s) f) ( types H,s) g) ( types H,s) C4H8O D.U = – 8/2 + = ( db bond , carbonyl group, C=O, 1710 cm-1) – Butanone or Ethylmethyl ketone m/z = 77  77 -14 = 59  59/12 = C , 10 H , N  C4H10N D.U = – 10/2 +1 = IR : 3350 cm-1  amine C – N  CH3 – CH2 – NH – CH2 – CH3 Diethylamine m/e = 182  182/12 = 14 C , 14 H  C14H14  D.U = 14 – 14/2 + = ( benzene ring) MS: Diethylbenzene 10 a) b) c) 11 Use IR  IR : cyclohexane 3000 – 3100 cm-1 and IR: – Hexene 1640 – 1680 cm-1 12 CxHyO (MW = 60)  60 – 16 = 44  44/12 = C , 8H , O  C3H8O D.U = – 8/2 +1 = (single bond) IR 3100 cm-1  -OH group,  CH3 – CHOH – CH3 – propanol , isopropyl alcohol , isopropanol 13 CxHyO (MW = 86)  86 – 16 = 70  70/12 = C , 10H , O  C5H10O D.U = - 10/2 +1 = ( db, carbonyl group C=O, 1710 cm-1) 3-Methyl-2-butanone or isopropylmethyl ketone 14 CxHyO3 (MW = 130)  130 – 48 = 82  82/12 = C , 10H , O  C3H8O3 D.U = – 10/2 +1 = ( dbs , C=O ) 15 CxHyO2 (MW = 138)  138 – 32 = 106  106/12 = C , 10H , O  C8H10O2 D.U = – 10/2 +1 = ( Benzene ring) 16 Hai quang phổ phenol benzaldehyde xác định hợp chất 17 Đối với phổ đồ đây, chọn hợp chất với phổ đồ Đưa lý bạn 18 Phổ axeton, 1,2-dichloroethane, 1,1,2-trichloroethane, 2,2-dimethoxypropane, bromopropane 2-bromopropane xác định hợp chất Solving Structures Compound E: 1H NMR 9.65 10 0.91 13 2.3 1.6 1.4 1.2 C NMR 1.1 1.0 ppm 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 ppm 1.00 1.07 3.14 1.10 3.52 12 Solving Structures Compound E: C5H10O H NMR data: Ha 9.64 1H d Hb Hc 2.29 1H sext d 1.47 1H complex multiplet Hd 1.77 1H complex multiplet He 1.11 3H d Hf 0.97 3H t Structural Fragments: Structure of E: 13 C NMR Assignment: 13 10 Solving Structures Compound F: 1H NMR 2.6 2.4 1.00 2.2 13 2.0 1.8 1.6 1.4 3.07 C NMR 1.2 6.23 ppm 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 ppm 14 Solving Structures Compound F: C5H10O H NMR data: Ha 2.59 1H sept Hb 2.14 3H s Hc 1.1 d 6H Structural Fragments: Structure of F: 13 C NMR Assignment: 15 Solving Structures Compound G: 1H NMR 10 0.95 13 ppm C NMR 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 ppm 9.13 16 Solving Structures Compound G: C5H10O H NMR data: Ha 9.5 1H s Hb 1.1 9H s Structural Fragments: Structure of G: 13 C NMR Assignment: 17 Solving Structures Worked Problem: Determine the structure of X, C13H18O2 given the following spectroscopic data: DBEs: IR spectrum: Diagnostic absorptions: 18 Solving Structures H NMR spectrum (500 MHz): d 0.86 (6H, d, J= 6.6 Hz), 1.34 (3H, d, J=7.1 Hz), 1.81 (1H, 9lines, J=6.6 Hz), 2.41 (2H, d, J=6.6 Hz), 3.63 (1H, q, J = 7.1 Hz), 7.10 (2H, d, 8.1 Hz), 7.19 (2H, d, J = 8.1 Hz) 12.25 (1H, broad s) H NMR spectrum: (8 peaks, so proton environments) Ha 0.86 6H d J = 6.6 Hz Hb 1.34 3H d J = 7.1 Hz Hc 1.81 1H lines J = 6.6 Hz Hd 2.41 2H d J = 6.6 Hz He 3.63 1H q J = 7.1 Hz Hf 7.10 2H d J = 8.1 Hz Hg 7.19 2H d J = 8.1 Hz Hh 12.25 1H broad 19 Solving Structures 13 C NMR spectrum (125 MHz, proton decoupled) 13 C DEPT spectrum (125 MHz, proton decoupled): Structural fragments: Structure of X 20 Solving Structures Worked Problem: Determine the structure of Y, C8H6O3 given the following spectroscopic data: DBEs: IR spectrum: Diagnostic absorptions: 21 Solving Structures H NMR spectrum (500 MHz): δ 6.04 (2H, s) 6.89 (1H, d, J=7.95 Hz), 7.28 (1H, d, J=1.6 Hz), 7.37 (1H, dd, J=7.95, 1.6 Hz), 9.77 (1H, s) H NMR spectrum: (5 peaks, so proton environments) Ha 6.04 2H s Hb 6.89 1H d J = 7.95 Hz Hc 7.28 1H d J = 1.6 Hz Hd 7.37 1H dd J = 7.95, 1.6 Hz He 9.77 1H s 22 Solving Structures 13 C NMR spectrum (125 MHz, proton decoupled): 13 C DEPT spectrum (125 MHz, proton decoupled): Structural fragments: Structure of Y 23 Solving Structures Worked Problem: Determine the structure of Z, C8H14O given the following spectroscopic data: DBEs: IR spectrum: Diagnostic absorptions: 24 Solving Structures H NMR spectrum (300 MHz): δ 1.59 (3H, d, J=1.4 Hz) 1.67 (3H, d, J=1.4 Hz), 2.09 (3H, s), 2.24 (2H, q, J=7.2 Hz), 2.41 (2H, t, J=7.2 Hz), 5.05 (1H x lines, J=7.2, 1.4Hz) H NMR spectrum: (5 peaks, so proton environments) Ha 1.59 3H d J = 1.4 Hz Hb 1.67 3H d J = 1.4 Hz Hc 2.09 3H s Hd 2.24 2H q J = 7.2 Hz He 2.41 2H t J = 7.2 Hz Hf 5.05 1H 3x7 lines J = 7.2, 1.4 Hz 25 Solving Structures 13 C NMR spectrum (75 MHz, proton decoupled): 13 C DEPT spectrum (125 MHz, proton decoupled): Structural fragments: Structure of Z 26