· Bileşiğin basit formülünün bulunması (moleküldeki
C, H, O, X atomlarının oranından, veya molekül ağırlığından)
·
Bileşiğin molekül formülünün bulunması (kütle
spektroskopisi)
·
Bileşiğin doymamışlık derecesinin saptanması. CcHhNnOoXx
genel formülüne göre,
- Bileşikteki
bazı fonksiyonel grupların saptanması (IR spektroskopisi)
- Karbon
zinciriyle ilgili bilgiler edinilmesi (NMR; 1H, 13C-NMR,
DEPT)
- SONUÇ: Bilgiler toplanması ve bileşiğin yapısal formülünün bulunması
Bazı Elementlerin İzotopik Bileşimleri
ÖRNEK. 1: Bir
organik bileşik %68.5 C, %4.92 H ve % 26.23 O içermektedir. Bileşiğin MS,1H-NMR,
13C-NMR ve IR spektrumlarından moleküler ve yapısal formülünün bulunması.
ÇÖZÜM: Moleküldeki
karbon, hidrojen ve oksijen atomlarının oranı:
Bileşiğin molekül formülünün bulunması
Kütle Spektrumu
Temel pik; en şiddetli pik: m/z = 121, fragman pik: m/z = 77
® aromatik bileşik, moleküler iyon piki (M+),
m/z = 122’deki piktir; çünkü, genellikle, izotop piki dışındaki en yüksek kütle
numaralı pik moleküler iyon pikidir. Bu durumda,
Molekül ağırlığı: 122
® (C3.5H3O)n
= 122 n = 2
Molekül formülü: C7H6O2
Bileşiğin yapısal
formülünün bulunması
Molekül formülü: C7H6O2
1H-NMR Spektrum
ÖRNEK. 2: Bir
organik bileşiğin molekül formülü C10H15N dir. Bileşiğin
MS,1H-NMR, 13C-NMR ve IR spektrumlarının alınarak yapısal
formülünün bulunması.
ÇÖZÜM: Molekül
formülü: C10H15N, doymamışlık derecesi, DD:
IR Spektrum
1H-NMR Spektrum
ÖRNEK. 3: Bir
organik bileşiğin molekül %90 karbon ve %10 hidrojen içermektedir. Bileşiğin 1H-NMR,
13C-NMR, IR ve kütle spektrumlarının alınarak yapısal formülünün bulunması.
ÇÖZÜM: Moleküldeki
karbon, hidrojen ve oksijen atomlarının oranı:
Molekülün basit formülü: (CH4/3)n
Bileşiğin molekül
formülünün bulunması
Kütle Spektrumu
Moleküler iyon pik, m/z = 120, kuvvetlidir; bileşiğin
molekül ağırlığı = 120 (izotopik piki M+ + 1 için m/z = 121). Bu
durumda, basit formül ve molekül ağırlığından molekül formülü bulunur.
Molekül ağırlığı (CH4/3)n = 120 n = 9
Molekül Formülü: C9H12
Yapısal Formülün Bulunması
Molekül formülü: C9H12, doymamışlık
derecesi:
DD = 4 aromatik yapılı bir
bileşiği tanımlar. IR spektrumda aromatik gruplar incelenmeli.
IR Spektrum, C9H12
Bileşik mono-sbstitüe bir benzendir.
1H NMR
Spektrum
13C NMR
Spektrum
SONUÇ:
ÖRNEK. 4: Bir
organik bileşik %55.17 C, %8.06 H ve % 36.78 O içermektedir. Bileşiğin,1H-NMR,
13C-NMR ve MS spektrumlarının alınarak moleküler ve yapısal
formülünün bulunması.
ÇÖZÜM: Moleküldeki
karbon, hidrojen ve oksijen atomlarının oranı:
Molekülün basit formülü: (C2H4O)n
Bileşiğin molekül
formülünün bulunması
Kütle Spektrumu
Temel pik: m/z = 129, Fragman pik: m/z = 77 yok; aromatik yapı yoktur. Moleküler iyon piki: m/z
= 174 kuvvetlidir; bileşiğin molekül ağırlığı = 174 (izotopik pik M+
+ 1 için m/z = 175)
Bu durumda, basit formül ve molekül ağırlığından molekül
formülü bulunur.
(C2H4O)n = 176 n = 4
Molekül formülü: C8H16O4,
doymamışlık derecesi:
IR Spektrum
Bileşik, karbonil C = O ve C –H alkan grupları içeren bir moleküldür.
1H NMR
Spektrum
13C NMR
Spektrum
SONUÇ:
ÖRNEK. 5: Bir organik bileşik %65.44 C ve %6.71 H içermektedir. Bileşiğin kütle spektrometrede görülen moleküler iyon
pikinin değeri 165 dir. Bileşiğin molekül formülü ve yapısal formülü nedir?
ÇÖZÜM
a. Bileşiğin molekül formülünün bulunması
Moleküler iyon piki: 165, bileşikteki
N atomları: tek sayılıdır.
Elementel analiz:
Moleküler iyon piki: m/z = 165, tek sayı olduğundan, molekülde tek
sayıda (1, 3, ) N atomu vardır; kütle spektrumuna göre N = 1 adettir.
b. Bileşiğin yapısal formülünün bulunması
C9H11NO2 molekülünün doymamışlık
derecesi (DD):
Doymamış 5 birim vardır; 5 doymamışlık, halkalar ve/veya pi
bağları gösterir.
Kütle Spektrumu
ÖRNEK. 6: C, H ve
O içeren bir organik bileşiğin, kütle ve IR spektrumlarından yararlanılarak
yapısal formülünün bulunması.
Kütle Spektrumu
IR Spektrum
ÇÖZÜM: Olası
moleküler formülün saptanması:
88/12 = 7C (en fazla)
Üç olası formül bulunur. IR spektruma göre molekül 2O
içermektedir; C=O ve C-O; bileşik bir
ester olabilir.
C4H8O2 formülü
için doymamışlık derecesi:
1 doymamışlık 1 çift bağı gösterir; çift bağın karbonil
grubuna (C=O) ait olduğu bilindiğine göre, bileşik alifatik bir esterdir.
SONUÇ:
ÖRNEK. 7: Molekül
formülü bilinmeyen bir hidrokarbonun kütle ve infrared spektrumlarından olası en
fazla yapının incelenerek bileşiğin yapısal formülünün saptanması.
Kütle Spektrumu
IR Spektrum
ÇÖZÜM: Kütle
spektrumunda temel pik, m/z = 67; bu pik moleküler iyon piki (M+)
değildir; çünkü hidrokarbonun kütlesi tek sayılı olamaz. Bu durumda: M+
piki m/z = 68 veya m/z = 82 olabilir.
Moleküler iyon piki 68 ise, bileşiğin molekül formülü C5H8’
dir ve molekül aşağıdaki yapılarda olabilir:
Molekülden bir metil radikalin kaybı temel piki (67)
veriyorsa, molekülün kütlesi
67 + 15 = 82
olur ki bu durumda molekül heksindir; olası moleküler
yapılar:
Bileşik, 1-pentin’dir. Bu sonuç, 1-pentinin 1H NMR spektrumu ile de doğrulanabilir:
SONUÇ:
ÖRNEK. 8:Molekül
formülü C9H12O2 olan bileşiğin yapısal
formülünün bulunması
ÇÖZÜM: Molekül
formülü: C9H12O2
Doymamış 4 birim vardır; 4 doymamışlık, sübstitüe benzen
halkasını gösterir.
IR Spektrum
Molekül formülünde iki oksijen atomu bulunduğuna göre
bileşiğin bir ester veya bir sit olma olasılığı vardır. Spektrumda OH sinyali
vardır, fakat bir karboksilik asit için yeteri kadar geniş değildir, ve C=O
sinyali de yoktur.
Bu durumda bileşiğin iki alkol veya bir alkol ve bir eter
grubu içerdiği söylenebilir.
13C
Spektrumu
1H NMR
Spektrum
C9H12O2 bileşiği üç CH2-O, bir O-H içeren bir mono-sübstitüe
benzendir; bileşik, 2-benziloksietanol olabilir; bu bileşiğin kütle
spektrumu ile sonuç kesinleştirilir.
Kütle Spektrumu
SONUÇ:
