Hieman hankalampia – HNMR-tehtäviä

Vety-NMR eli HNMR

HNMR:n hyödyntäminen vaatii hieman syvällisempää osaamista. Spektrit kuvaavat tarkemmin lähiympäristöä kuin esim. CNMR tekee. Esimerkiksi etanolin HNMR-spektri, vaikka itse molekyyli on melko yksinkertainen, on se jo monimutkaisempi, jos ei tiedä hienorakenteen syntymisen syitä.

Spektri kertoo, että vetyjä on kolmenlaisia, kolme CH3-ryhmässä, kaksi CH2-ryhmässä ja yksi OH-ryhmässä.


HNMR_etanoli_tripletti.png

Tässä yksittäinen piikki kuvaa OH-ryhmän vetyä. Tripletti (kolmen piikin ryhmä) kuvaa CH3-ryhmää. Tripletti syntyy siitä, että naapurihiilessä on kaksi vetyä.


HNMR_etanoli_kvartetti.png

CH2-ryhmän spektripiikit ovat enemmän vasemmalla, koska naapurissa (samassa hiilessä) on OH-ryhmä. Kvartetti syntyy siitä, että naapurihiilessä CH3-ryhmässä on kolme vetyä.

Pentaani

Pentaanin rakenteessa on kolmenlaisia vetyjä. CH3-ryhmän vedyt (A), CH2-ryhmän vedyt (kiinni CH3-ryhmän hiilessä) ja keskimäisen CH2-ryhmän vedyt.

Ensin SDBS-tietokannan antama spektri:

2017-09-16 (14).png

Toiseksi MarvinSketch-ohjelmassa laadittu spektri:


2017-09-16 (13).png

Tässä jälkimmäisessä spektrissä on tarkennettu piikkiryhmiä. Kuten niistä huomaa, ne ovat jakautuneet. ppm 0,89-piikkiryhmä koostuu CH3-ryhmän vedyistä. CH3-ryhmän naapurihiilessä on kaksi vetyjä, mikä jakaa piikin kauniiseen triplettiin. Ppm 1,26-piikkiryhmässä on (valitettavasti) kaksi CH2-tyypin vetyä päällekkäin. CH3-ryhmän viereisen CH2-ryhmän vetyjen piikkiryhmän ovat kvartetin triplettejä (vieressä sekä 3 vedyn että 2 vedyn omaava hiili). Sen CH2-ryhmän, jonka vieressä on kaksi CH2-ryhmää, piikkiryhmän täytyy olla tripletin tripletti. Seuraavana hieman tarkennettu em. ppp 1,26-piikkiryhmää:


2017-09-16 (17).png
Tämän tulkinta ei ole yksinkertainen, mutta se ei ole välttämätöntä, koska spektrejä verrataan keskenään.

2-Pentanoli

2-Pentanolin CH3CH2CH2CHOHCH3 -rakenteessa on viidenlaisia vetyjä. CH3-ryhmien vedyt (molemmat erilaisia, koska naapurihiili täysin erilainen - toisessa OH-ryhmä kiinnittyneenä), CH2-ryhmien vedyt (kiinni CH3-ryhmän hiilessä ja toinen CHOH-ryhmän vieressä) ja OH-ryhmän vety.

Ensin SDBS-tietokannan antama spektri:


2017-09-16 (19).png


Tässä ppm 3,8 on CH-ryhmän vety, ppm 2,7 on OH-ryhmän vety, loput löytyvät 0,9 ja 1,4 väliltä. Mitä pidemmän hiiliketjun päässä sitä lähempänä 0 ppm:ää.

MarvinSketch-ohjelman spektrissä voidaan tutkia hieman eri piikkiryhmien jakautumista.
Kun otetaan välillä 0,9 ja 1,4 olevat piikkiryhmät, voidaan päätellä, mitä vetyä kukin edustaa:


2017-09-16 (24).png


Eli 1,17 piikkiryhmän vetyjen täytyy olla sellaisia, joiden hiilen seuraavassa hiilessa on vain yksi vety (siksi dupletti). Integraali ja piikin korkeus kertoo, että vetyjä on kolme. Eli kyse on hiiliketjun alkupäästä (CH3-ryhmä). Ppm 0,92 piikkiryhmä kuvaa selvästi hiiliketjun toisessa päässä olevaa CH3-ryhmää, jolla on naapurihiilessä kaksi vetyä (--> tripletti). ppm 1,231,57 piikkiryhmät ovat sitten määriteltävissä siten, että tulkitaan kvartetit ja tripletit oikein (kts. line spectrum MarvinSketch-ohjelmistolla)