未知有机小分子综合解谱题基本思路总结

确认未知化合物是化学打工仔的一项重要技能,此案例为本人个人总结的通过综合谱图来解析未知化合物的基本流程,有改进方案或问题可留言,大佬轻喷。主要以有机小分子为例,复杂大分子通常有更多的构型和构想变化,需要更多更先进的表征来确认。

1. 确定分子式

如果有质谱数据,可以看同位素峰,根据X+2同位素峰推出CHON以外的杂原子数量,再将杂原子视为氢,得到假象分子量,如果无杂原子,直接用分子离子峰的分子量去查贝农表,可将可能的分子式缩小至大概5个以内。

此时,若给出再X+1峰强,可以根据C的同位素分布计算出C的个数。

另外,质谱中奇数的分子量有奇数个N。

若此时还不能筛选出最终分子式,可以参考红外光谱。重点观察O和N的官能团出峰个数,如:有3300左右的峰表示有-OH,而1700则有C=O,这样我们知道O的个数为2。

分子式被确定。

2. 计算不饱和度

3. 分子基团碎片指认

首先研究碳链骨架结构,可以通过核磁确认含有的化学位移峰,然后对照官能团表,建议由左到右。首先确定不饱和度的来源,一般先看是不是苯的化学位移,再看是不是烯或炔,再看有没有环。再看碳谱的峰数与碳原子数是否相等,不相等则有对称结构。

4. 碎片连接

以特征官能团为框架开始连接,主要关注点,耦合常数,dept谱。如果有环结构,可以用质谱分析出环的元数,还看不出,上二维谱。在考试中碰到这样的题可以选择等死,另外,连接手性碳的亚甲基氢为不等价氢,在氢谱中显示两重峰。

5. 数据比对

确认的结构可以通过文献数据库和软件模拟就行比对,具体操作见文章《MestReNova处理目标产物氢谱碳谱数据基本流程》

实战演练:

通过以下数据解析出未知化合物结构:

分子式确认:

先走一波质谱:

有较强的X+2峰,推测含至少两个卤素原子(主要考虑溴和氯),查同位素表,根据峰强得出含有一个溴和一个氯。分子离子峰为260,偶数或者没有N,溴为79,氯为35,将其视为2个H,假分子量:260-79-35+2=148

查贝农表有如下分子式:

含奇数个氮的排除

再确认O,从红外上看,有1685 C=O峰,查红外表看是在哪种羰基范围:醛酮羰基或酰胺,但是没有C-N峰,可能有醚键。

可能性最大的两个:

也就是说最可能是C9H6O2BrCl,不饱和度为8,和C10H10O1BrCl,不饱和度为5。在看C谱化学位移和dept对表,中既没有烯烃C又没有烷基季碳和叔碳,表明没有环。分子式确认 C10H10O1BrCl。

碎片确认:

再看H-NMR:7.7左右化学位移的四重峰表明有苯环的对位不对称取代,苯环上的两组氢才显示AB自旋体系的四重峰。3.2和3.6的两个三重峰,必定为相邻的两个亚甲基相互耦合,且这两个亚甲基的两边碳不接含氢的东西,对应其化学位查表可知,两个亚甲基都与吸电子基相连,碎片有:

碳谱8个峰表明除了两个苯环对称碳并没有其它对称结构。查表可对dept谱中C的种类进行归属,200左右出现了C=O碳峰,但已经证明为酮,表明其连接苯环向低场移动。

可知结构为下列两者之一:

看书(Ref. 《有机分子结构光谱鉴定》 科学出版社)通过对连接卤素的亚甲基氢做估算:CH2-Cl为0.23+2.53+0.47=3.23 而CH2-Br为0.23+2.33+0.47=3.05,可以知道亚甲基连Cl,为第二种,保险点还可以估算连接Br的C在C谱中化学位移。

Chemdraw模拟对化合物进行标峰如下:

验证:质谱解离验证正确。


文章作者: Lee
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