Methoden der Strukturanalyse I - Ruhr

Methoden der Strukturanalyse I
LVN:
180542
Kontaktinfos:
Ort:
Zeit:
HNC 30
Mo 9-11 Uhr
Mi 15-17 Uhr
Büro:
Email:
www:
Dr. Christian Merten, Ruhr-Uni Bochum, WiSe 2015/16
NC 4/173
[email protected]
www.rub.de/chirality
www.ruhr-uni-bochum.de/chirality
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Termine
Vorlesung
Montags 9-11 Uhr
Mittwochs 15-17 Uhr
Oktober
November
bis 16.12.2015
Ausweichtermin: 11.01.
Mo 9-11
Mi 15-17
19.10.
21.10.
26.10.
28.10.
02.11
04.11
09.11.
11.11
16.11.
18.11
23.11.
25.11
30.11.
Übung
02.12.
Dezember
ab 13.01.2016 nur mittwochs,
allerdings 15-18 Uhr!
07.12.
9.12.
14.12.
16.12.
21.12.
… und immer mal so zwischendurch.
Januar
(11.01.)
13.01.
20.01.
Klausur 18.02.2016, 14-16 HNA
24.03.2016, 14-16 HNA
27.01.
Februar
03.02.
10.02.
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Die „Wie kriege ich die Folien?“-Folie
Homepage: www.rub.de/chirality
Blackboard-Kurs
Folien teilweise passwortgeschützt (Copyright-Gründe)
Passwort:
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Warum Strukturaufklärung?
1. Absolut unbekannte Substanz (Bsp. Naturstoffisolierung)
 Vorwissen = 0
2. Synthese im Labor
 Vorwissen und Strukturvorschlag vorhanden
3. Reinheitsprüfung, Qualitätskontrolle, Substanzvergleich
 Vorwissen = Spektrendatenbank
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Welche Informationen benötigen wird zur Strukturaufklärung?
1. Atomare Zusammensetzung:
Elementaranalyse liefert % CHNS
2. Molekulargewicht:
Massenspektrometrie liefert Masse
bzw. Masse/Ladung
3. Funktionelle Gruppen:
Schwingungsspektroskopie
4. Konjugation, Metallkoordination:
UV/Vis-Spektroskopie
5. Atomverknüpfungen:
NMR-Spektroskopie
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Elektromagnetisches Spektrum
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-Strahlung
Mößbauer-Spektroskopie
Röntgen
Kristallstrukturanalyse
UV / vis
Elektronische Übergänge
Infrarot
Schwingungsübergänge
Mikrowelle
Rotationsübergänge / ESR
Radiowellen
Kern-Resonanz-Spektroskopie
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Elektromagnetische Wellen
Amplitude
A
Wellenzahl
Wellenlänge
 [m]
Frequenz
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[
1
1
, aber meist
]
m
cm
1
∙ [ = Hz]
s
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Energie einer EM Welle
1 eV
∙
Lichtgeschwindigkeit
2.998 ∙ 10 m∙s 1
Planck‘sches Wirkungsquantum
6.6256 ∙ 10
∙ ∙
= 96.529 kJ / mol
= 1.6029  10-22 kJ / Molekül
= 2.41779  1014 Hz
J∙s
96.485 kJ/mol = 23 kcal/mol
1000 cm-1 = 12 kJ / mol
1 kJ / mol = 84 cm-1
= 1.2384  10-6 m
= 8.0655 cm-1
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Inhaltsübersicht
1. Einführung
2. Infrarot- und Raman-Spektroskopie
3. NMR-Spektroskopie
4. Massenspektrometrie
5. UV/Vis-Spektroskopie
6. Absolute Konfigurationen
7. Kombinierte Übungen
Theorie
Experiment
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Interpretation
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Buchempfehlungen - Methodenübergreifend
Spektroskopische Methoden in der organischen Chemie
S. Bienz, L. Bigler, T. Fox, M. Hesse, H. Meier, B. Zeeh
8. Auflage
80 Euro
Auch kostenlos im Uni-Netz online verfügbar:
http://dx.doi.org/10.1055/b-002-46984
Spektroskopie - Strukturaufklärung in der Organischen Chemie
J. B. Lambert, S. Gronert, H. F. Shurvell, D. A. Lightner
2. Auflage
80 Euro
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Buchempfehlungen - Methodenbezogen
IR-Spektroskopie - Eine Einführung
H. Günzler, H.-U. Gremlich
4. Auflage (2003)
66 Euro
Massenspektrometrie
J. Gross
Auflage 2013
90 Euro
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Buchempfehlungen - NMR
Ein- und zweidimensionale NMR-Spektroskopie
H. Friebolin
5. Auflage
50 Euro
NMR Spectroscopy –
Basic Principles, Concepts, and Applications in Chemistry
H. Günther
3. Auflage
70 Euro
Applied NMR Spectroscopy for Chemists and Life Scientists
O. Zerbe, S. Jurt
1. Auflage
60 Euro
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Elementaranalyse
Bestimmung des Gehalts an einzelnen Elementen
durch Verbrennung der Analysensubstanz
C
H
N
S
Verbrennung
CO2
H2O
N2, NO, NO2
SO2 SO3
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}
Reduktion
N2
SO2
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Elementaranalyse
C
H
N
S
Verbrennung
CO2
H2O
N2, NO, NO2
SO2 SO3
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}
Reduktion
N2
SO2
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Elementaranalyse
Beispiel:
Bei der Verbrennung einer Substanz, die nur C, H, N und O enthält,
werden folgende Werte erhalten.
Gehalt
Durch
Atomgewicht
teilen
Gemeinsamer
Nenner ( : 1.36 )
C
H
N
Rest
49.4 %
9.8 %
19.1 %
21.7 %
:12 = 4.12
:1 = 9.80
:14 = 1.36
:16 = 1.36
3.03
7.21
1.00
1.00
 (C3H7NO)x mit x = 1,2,3…
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Doppelbindungsäquivalente (DBÄ)
Doppelbindungsäquivalente: Ungesättigte Funktionalitäten
… also Mehrfachbindungen und Ringe
Beispiele:
1 Doppelbindung
1 Dreifachbindung
1 Benzolring
= 1 DBÄ
= 2 DBÄ
= 4 DBÄ, da 1 Ring und 3 Doppelbindungen
3
3
3
3
0 DBÄ
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1 DBÄ
2 DBÄ
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Doppelbindungsäquivalente (DBÄ)
Berechnung von DBÄ:
1
DBÄ = C + 1 − (H−N)
2
wobei C der Anzahl der tetravalenten Elemente (Kohlenstoff, Silizium, …), H der
Zahl der monovalenten Elemente (Wasserstoff, Halogene) und N den trivalenten
Elementen (Stickstoff, Phosphor, …) entspricht. Bivalente Atome werden nicht
gezählt.
Für vorhergegangenes Beispiel (C3H7NO)x :
DBÄ = 3 + 1 −
1
(7−1) = 4 - 3 = 1
2
2
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Übungsaufgabe
Die Verbrennung einer Substanz, die nur C, H und O enthält, ergibt
folgende Zusammensetzung:
Gehalt
C
H
Rest
79.97 %
6.71 %
13.32 %
Bestimmen Sie die relative Summenformel und die DBÄ. Haben Sie
bereits einen Strukturvorschlag?
79.97 / 12 = 6.66
6.66 / 0.83 = 8
6.71 / 1 = 6.71
6.71/0.83=8.08
13.32/16 = 0.83
1
DBÄ = 8+1-4 = 5
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28.10., gleicher Ort, gleiche Zeit.
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