Phân tích phổ và quy kết các tín hiệu, xác định cấu trúc phân tử của hợp chất hữu cơ chưa biết sau : C4H8O2

Phân tích phổ và quy kết các tín hiệu, xác định cấu trúc phân tử của hợp chất hữu cơ chưa biết sau : C4H8O2

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ CHÍ MINH

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

-h–hhh -TIỂU LUẬN MÔN HỌC

ỨNG DỤNG MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP PHỔ

NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC PHÂN TỬ

BÀI 80: Phân tích phổ và quy kết các tín hiệu, xác định cấu trúc phân tử của hợp chất hữu cơ chưa biết sau : C4H8O2

GVHD: TS Nguyễn Văn Bời SVTH: Phan Văn Vĩnh

MSSV: 10046061

Lớp: ĐHPT6

TP Hồ Chí Minh 06/2013

1 Tính độ bất bão hòa

Công thức tính độ bất bão hoà của hợp chất C 4 H 8 O 2

DU = số Cacbon -

1

2 số Hidro + 1

DU = 4−8

4+1=1

Dự đoán trong công thức cấu tạo của hợp chất có thể có liên kết đôi hoặc vòng

2 Xét phổ hồng ngoại IR

Peak dao động hóa trị ở gần giá trị 3000cm-1 là dao động của nhóm CH, CH2

hoặc của nhóm CH3

Trên 3000cm-1 không có tín hiệu peak nên hợp chất trên không phải là acid, ancol, ete hay este

Các tín hiệu peak đều dưới 1600 cm-1 → không có nhóm CO _là hợp chất của andehit hay xeton

3 Xét phổ cộng hưởng từ 13C chưa khử proton và phổ DEPT.

a Xét phổ Dept

- Tại δ≈34 ppm tín hiệu hướng xuống → có nhóm -CH2 trong hợp chất

- Tại δ≈ 68 ppm tín hiệu hướng xuống → có nhóm -CH2 trong hợp chất

- Tại δ≈ 98 ppm tín hiệu hướng xuống → có nhóm -CH2 trong hợp chất

b Xét phổ khử proton

0 20

40 60

80 100

PPM

- Tại δ≈33,6 ppm tín hiệu hướng lên → có nhóm -CH2 trong hợp chất

- Tại δ≈ 98,3 ppm tín hiệu hướng lên → có nhóm -CH2 trong hợp chất.

Từ sự suy luận phổ hồng ngoại, độ bất bão hòa, phổ cộng hưởng từ 13 C → hợp chất có vòng, no.

Công thức dự tính là:

O

O

H2C

H2C CH2

CH2

Hoặc

O C

H2 O

H2C

H2 C

CH2

4 Phổ cộng hưởng từ proton

0 1

2 3

4 5

PPM Phổ cộng từ proton có 3 vùng tín hiệu

Đường cong tích phân là 2:4:2

Tại δ≈4,7 ppm tín hiệu đơn

Tại δ≈ 3,8 ppm tín hiệu 3

Tại δ≈ 4,7 tín hiệu 5

(a) (b)

Theo tín hiệu phổ thì công thức đúng là (b) vì có đầy đủ tín hiệu đơn, tín hiệu 3 và tín hiệu 5

5 Xét phổ khối

Phân tử khối = 88 → phù hợp

Tại các phân tử ≈24, ≈40, ≈57 ta có thể cắt theo lần lượt từng hình như trên

6 Kết luận

Từ kết quả khảo sát trên công thức đúng của hợp chất cần tìm là:

O O

1,3 dioxan

Dao động hóa trị 13 C: δ = -2,3 + ∑A i

O

C

H2

O

H2C

H2

C

CH2

3

4

2

1

δ c1 = -2,3 vòng

+9,1 có 1nhóm –CH2 ở vị trí α

+49 có 1 nhóm –O- ở vị trí α

+9,4.2 có 2 nhóm – CH2 vị trí β

-6,2 có 1 nhóm – O - ở vị trí γ

68,4

δ c2 = -2,3 vòng

+9,1.2 có 2 nhóm – CH2 vị trí α

+10,1.2 có 2 nhóm – O – vị trí β

-2,5 có 1 nhóm – CH2 ở vị trí γ

33,6

δ c3 = -2,3 vòng

+9,1 có 1nhóm –CH2 ở vị trí α

+49 có 1 nhóm –O- ở vị trí α

+9,4.2 có 2 nhóm – CH2 vị trí β

-6,2 có 1 nhóm – O - ở vị trí γ

68,4

δ c4 = -2,3 vòng

+49.2 có 2 nhóm – O - ở vị trí α

+9,4.2 có 2 nhóm – CH2 vị trí β

-2,5 có 1 nhóm – CH2 ở vị trí γ

112

Các kết quả đều trùng với tính toán trừ tại 112 ppm do có sự sai số chung

b Dao động hóa trị của 13H

- O – CH2 – O - : 4,8 ppm (tra bảng 4.4 Độ dịch chuyển hóa học của proton nhóm metyl, metylen và metyl, trang 217, sách của PGS Nguyễn Hữu Đĩnh và PGS Trần Thị Đà) gần với kết quả trên phổ

8 Sử dụng phần phầm Chemoffice 2008 so sánh kết quả

Theo kết quả xuất của phần mềm thì hai phổ 13C và 1H đều cho phổ giống với đề ra Mặt khác theo cách tính dao động hóa trị phần mềm thì cách tính ở trên sát nhau Điều này chứng tỏ công thức trên hoàn toàn đúng với yêu cầu đề bài

ChemNMR 1H Estimation

4.70

3.80

1.68 3.80

O O

1,3 dioxan

Estimation quality is indicated by color: good , medium , rough

0 1

2 3

4 5

PPM Protocol of the H-1 NMR Prediction:

Node Shift Base + Inc Comment (ppm rel to TMS)

CH2 4.70 4.70 1,3-dioxan

CH2 3.80 3.80 1,3-dioxan

CH2 3.80 3.80 1,3-dioxan

CH2 1.68 1.68 1,3-dioxan

1H NMR Coupling Constant Prediction

shift atom index coupling partner, constant and vector

4.70 2

3.80 4

5 7.1 H-CH-CH-H

3.80 6

5 7.1 H-CH-CH-H

1.68 5

4 7.1 H-CH-CH-H

6 7.1 H-CH-CH-H

ChemNMR 13C Estimation

98.3

68.4

33.6 68.4

O O

1,3 dioxan

Estimation quality is indicated by color: good , medium , rough

0 20

40 60

80 100

PPM

Protocol of the C-13 NMR Prediction:

Node Shift Base + Inc Comment (ppm rel to TMS)

CH2 98.3 -2.3 cyclohexane like

98.0 2 alpha -O from aliphatic

18.8 2 beta -C from aliphatic

-2.5 1 gamma -C from aliphatic

-13.7 general corrections

CH2 68.4 -2.3 cyclohexane like

9.1 1 alpha -C from aliphatic

49.0 1 alpha -O from aliphatic

18.8 2 beta -C from aliphatic

-6.2 1 gamma -O from aliphatic

CH2 68.4 -2.3 cyclohexane like

9.1 1 alpha -C from aliphatic

49.0 1 alpha -O from aliphatic

18.8 2 beta -C from aliphatic

-6.2 1 gamma -O from aliphatic

CH2 33.6 -2.3 cyclohexane like

18.2 2 alpha -C from aliphatic

20.2 2 beta -O from aliphatic

-2.5 1 gamma -C from aliphatic