Usaidizi wa Ufafanuzi wa Spectrum: NMR, IR na Mass Spectrometry

Faida:

• Uwezo wa kuelewa kile NMR, IR na MS zinaonyesha na kutumia akili ya bandia kama kijaribu cha nadharia kulingana na muundo unaotarajiwa.
• Uwezo wa kuangalia uthabiti wa mgawo kwa kutoa maelezo kamili kama vile ujumuishaji, mgawanyiko, kisuluhishi na kizingiti cha ppm.
• Uwezo wa kuelewa kwamba kazi ya mwisho ya muundo inakaa kwa mwanakemia anayechunguza wigo wa majaribio na kwamba mbinu nyingi lazima zitumike pamoja.

Unapounganisha kiwanja, swali la kweli ni: "Je! nilipata molekuli niliyotaka?" Hii inajibiwa na spectroscopy. Mbinu tatu za kimsingi: NMR (husoma mazingira ya sumaku ya viini na kuonyesha ujirani wa atomi), IR (husoma mtetemo wa vifungo katika molekuli na kuonyesha vikundi vya utendaji), na spectrometry ya molekuli (MS) (inaonyesha muundo wa wingi na mgawanyiko wa molekuli). AI ni msaidizi mwenye nguvu katika kutafsiri maonyesho haya: vikundi hufikia kilele, hupendekeza mgawo unaowezekana, hukagua uthabiti. Lakini mgawo wa mwisho wa muundo unafanywa na mwanakemia ambaye huona na kutathmini wigo wa majaribio. Katika kitengo hiki, tutajifunza kutumia AI katika ukalimani wa masafa kwa njia inayosimamiwa.

Mbinu tatu zinasema nini

• 1H NMR: Inaonyesha idadi ya atomi za hidrojeni, majirani zao (muundo wa kukatika), na mazingira ya kemikali (thamani ya kuhama, ppm). Kwa mfano, kwa ~7 ppm mawimbi yanaonyesha hidrojeni zenye kunukia, kwa ~2 ppm kikundi cha asetili cha singlet.
• 13C NMR: Inaonyesha mifupa ya kaboni; kaboni ya kabonili inaonekana kwa ~ 170-200 ppm.
• IR: Inaonyesha vikundi vya kazi; ~1700 cm⁻¹ carbonyl (C=O), ~3300 cm⁻¹ ukanda mpana wa O-H au N-H.
• MS: Kilele cha ioni ya molekuli (M⁺) hutoa uzito wa molekuli, kugawanyika hutoa dalili za muundo. Ubora wa juu wa MS (HRMS) unathibitisha fomula ya molekuli.

AI inajua safu za kawaida za maadili haya vizuri. Kwa hivyo "Je, 1710 cm⁻¹ inaweza kuwa nini?" Inajibu swali kwa uhakika. Ambapo ni dhaifu ni katika kufanya kazi bila kuona maelezo mafupi ya wigo halisi wa majaribio (kilele kinachopishana, ishara za uchafu).

Kidokezo: Toa wigo kwa AI pamoja kama "data ghafi + muundo unaotarajiwa" na uulize "je data hii inalingana na muundo huu?" uliza. Kutumia AI kama kijaribu cha dhahania huuliza "wigo huu ni kiwanja gani?" Inaaminika zaidi kuliko kuuliza kutoka mwanzo.

Hatua kwa hatua: Ufafanuzi wa Spectrum na AI

1. Toa muundo unaotarajiwa: Toa TABASAMU za kiwanja ulichosanikisha. Acha AI ikuambie nini cha kutarajia kwanza.
2. Hamisha data ghafi: Weka orodha za kilele (lahamu za NMR, miunganisho, migawanyiko; bendi za IR; thamani za MS m/z) kwa utaratibu.
3. Uliza swali la uthabiti: "Je, data hizi zinalingana na muundo unaotarajiwa? Kilele kipi kinalingana na atomi ipi?"
4. Angalia mapungufu: "Je, kuna kilele kinachotarajiwa lakini kisichoonekana? Je, kuna kilele kisichotarajiwa (uchafu)?"
5. Jaribio mbadala: Iwapo kuna kutofautiana, "ni muundo gani mwingine unaoelezea data hii vyema?"
6. Uamuzi wa kibinadamu: Unathibitisha kazi ya mwisho kwa kuchunguza wigo wa majaribio.

Violezo vinne vinavyoweza kunakiliwa

1) 1H ukaguzi wa uthabiti wa NMR:

Mchanganyiko unaotarajiwa: 4-methoxyacetophenone (TABASAMU: COc1ccc(cc1)C(C)=O).1H NMR (CDCl3) orodha ya kilele:- 7.93 ppm (2H, d)- 6.93 ppm (2H, d)- 3.87 ppm 5, 3 H s)Kazi:1) Kila kilele kimegawiwa kwa kundi la hidrojeni ata.2) Je, jumla ya nambari ya H na muunganisho ni sawa?3) Je, kuna vilele vyovyote vinavyokosekana/visizotarajiwa?Uamuzi wa mwisho ni juu yangu; Toa uchambuzi wako wa uthabiti.

2) Kikundi cha kazi cha IR:

IR (cm^-1) mikanda muhimu: 1675, 1600, 1258, 2840. Kiwanja kinachotarajiwa kina ketoni yenye kunukia na kikundi cha methoxy. Kazi: Agiza kila bendi kwa bondi/kikundi kinachowezekana. Eleza kwa nini 1675 cm ^-1 na si 1715 (athari ya kuchanganya?).

3) Uthibitishaji wa fomula ya MS:

[M+H]+ = 151.0754 iliyopimwa na HRMS. Kiwanja kinachotarajiwa: 4-methoxyacetophenone (C9H10O2). Jukumu: Kokotoa wingi wa kinadharia wa [M+H]+ kwa C9H10O2, tafuta tofauti katika ppm na ile iliyopimwa, toa maoni ikiwa inalingana. Kumbuka: Nitaangalia pia misa halisi ya monoisotopic.

4) Mchanganyiko wa mbinu nyingi:

Data tatu zifuatazo ni za kiwanja:- IR: upana 3300 cm^-1, 1710 cm^-1.- 1H NMR: 12 ppm upana 1H, 2.4 ppm 2H t, ...- MS: M+ = 88. Kazi: Tathmini data hizi tatu pamoja na kupendekeza muundo unaowezekana. Andika kando ni kipengele gani cha kimuundo ambacho kila ushahidi unaunga mkono. Orodhesha miundo mbadala na ueleze ni kwa nini uliiondoa.

Mwongozo dhaifu / Mwongozo thabiti

Dhaifu:

NMR hii ni nini? Kuna vilele katika 7.9 na 3.9 ppm.

Hakuna muktadha ( kutengenezea, ushirikiano, cleavage, muundo unaotarajiwa). AI inatabiri kiwanja bila mpangilio.

Nguvu:

Kiwanja kinachotarajiwa: derivative ya anisole. 1H NMR (CDCl3): 7.93 (2H, d), 6.93 (2H, d), 3.87 (3H, s), 2.56 (3H, s). Kazi: Angalia uthabiti wa vilele na muundo huu, tupa kila kilele, pendekeza muundo mbadala ikiwa kuna kutofautiana.

Tofauti: muundo unaotarajiwa, orodha kamili ya kilele (ushirikiano + cleavage + kutengenezea) na kazi ya uthabiti wazi. AI sasa inajaribu nadharia, sio kufanya utabiri.

Ulinganisho wa mbinu

kiufundi

Nini inaonyesha

Je, msaada wa AI una nguvu?

hatua ya uthibitishaji

1H NMR

H idadi, jirani, mazingira

Nguvu (mgawo, ushirikiano)

Jumla ya muunganisho = idadi ya molekuli H

13C NMR

mifupa ya kaboni

Nguvu (vipindi vya kuteleza)

Idadi ya kaboni lazima ilingane

IR

Vikundi vya kazi

Nguvu (mgawo wa bendi)

Bendi za Carbonyl, OH/NH

MS/HRMS

Misa, formula

Nguvu ya wastani (hesabu ya fomula)

Uzito wa kinadharia katika ppm

kesi ndogo

Kesi ya 1 - Ukamataji wa kilele usio kamili. Mwanafunzi aliangalia 1H NMR ya bidhaa yake na AI. YZ aligundua kuwa kilele cha OH ambacho kilipaswa kuwa katika muundo uliotarajiwa hakikuwa kwenye orodha na akasema "inaweza kuwa protoni ambayo inaweza kubadilishana au bidhaa sio sawa." Mwanafunzi alifanya jaribio la kutikisa D2O, OH kweli ilikuwepo lakini ilipishana. Onyo la "kilele kinachokosekana" la AI lilisababisha swali sahihi kuulizwa.

Kesi ya 2 - Marekebisho ya mgawo yasiyo sahihi. YZ awali ilitoa single katika 2.1 ppm kwa methyl ketone; lakini muunganisho ulikuwa 2H badala ya 3H. Mtumiaji alisema hivi, AI ilisasisha mgawo huo kwa kikundi cha CH2. Somo: fanya ujumuishaji wazi kwa AI, au itatupa vibaya.

Kesi ya 3 - Hitilafu ya HRMS ppm. Mchanganyiko C10H12O2 ulitarajiwa ([M+H]+ kinadharia 165.0910). Kipimo 165.0912; tofauti 1.2 ppm inakubalika (<5 ppm). AI ilifanya hesabu hii, lakini mtumiaji pia aliangalia misa ya monoisotopic na zana ya kujitegemea; maadili yalipishana. Somo: Fanya uthibitishaji wa fomula ya MS kwa kizingiti cha ppm, usiseme "funga" kwa jicho.

Makosa ya kawaida

• Kuuliza bila kutoa muundo unaotarajiwa. Kulazimisha AI kubahatisha kutoka mwanzo huongeza kiwango cha makosa; Jaribu hypothesis.
• Kuruka ujumuishaji/kupasuka. Bila taarifa hii katika NMR, mgawo hauwezi kutegemewa.
• Kusahau kilele cha kutengenezea. Inaweka mawimbi ya kutengenezea kama vile CDCl3 ~7.26 ppm, DMSO ~2.50 ppm kwenye kiwanja.
• Kupuuza muundo wa isotopu katika MS. Katika misombo yenye klorini/bromini, muundo wa M+2 unatoa taarifa kuhusu muundo.
• Kutegemea mbinu moja. Kuzingatia NMR, IR, na MS kwa pamoja ni nguvu zaidi kuliko kutegemea peke yako.
• Kuidhinisha wigo wa majaribio bila kuuona. AI inatafsiri orodha ya kilele; Mtu lazima aangalie wigo halisi kwa maelezo kama vile mwingiliano, uchafu, nk.

Makini: Kwa sababu tu AI inasema "thabiti" katika tafsiri ya wigo haimaanishi kuwa muundo ni sahihi kabisa; inamaanisha "data hii haiondoi muundo huu". Mgawo sahihi unahitaji mbinu nyingi na uamuzi wa kibinadamu.

Kwa muhtasari

• NMR inaonyesha jirani, IR inaonyesha kikundi cha kazi, MS inaonyesha wingi / formula; Zina nguvu wakati zinatumiwa pamoja.
• Tumia AI kama kijaribu dhahania: toa muundo unaotarajiwa + data ghafi na uulize uthabiti.
• Ingiza maelezo kamili kama vile ujumuishaji, mgawanyiko, kiyeyusho na kizingiti cha ppm.
• Tekeleza uthibitishaji wa fomula ya HRMS kwa kizingiti cha nambari cha ppm; Usipuuze muundo wa isotopu wa MS.
• Kazi ya mwisho ya muundo ni kwa mwanakemia anayechunguza wigo wa majaribio.

Jukumu la maombi

Pata data halisi ya NMR, IR, na MS ya kiwanja ulichosanikisha (au kupatikana kutoka kwa makala ya fasihi). Ipe AI SMILES kwanza na uulize "nitarajie nini?" ', kisha toa data mbichi na iangaliwe kwa uthabiti. Jaribu kupata mgawo mmoja sahihi na mmoja usio sahihi / usio kamili wa AI katika kila mbinu. Kokotoa tofauti ya wingi wa kinadharia na kipimo katika ppm kwa HRMS. Panga matokeo kwenye jedwali.

orodha ya ukaguzi

• [ ] Ninajua NMR, IR na MS zinaonyesha nini.
• [ ] Ninatoa muundo unaotarajiwa kwa AI na kujaribu nadharia.
• [ ] Ninaingiza orodha ya ujumuishaji, mgawanyiko, kutengenezea na kilele kabisa.
• [ ] Ninafanya uthibitishaji wa HRMS kuwa nambari kwa kiwango cha juu cha ppm.
• [ ] Ninatathmini mbinu nyingi pamoja.
• [ ] Ninathibitisha kazi ya mwisho kwa kuchunguza wigo wa majaribio.