BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang
Blonch dan Purcell menemukan bahwa inti atom berorientasi terhadap medan magnet. Setiap proton di dalam molekul yang sifat kimianya berbeda akan memberikan garis-garis resonansi orientasi magnet yang berbeda. Ini adalah awal lahirnya Nuclear lahirnya Nuclear Magnetic Resonance (NMR). Spektroskopi nuklir magnetik resonansi melibatkan perubahan keadaan perputaran momen nuklir magnetik, ketika intinya mengabsorpsi radiasi elektromagnetik dalam suatu medan magnet yang kuat. Dua jenis spektroskopi yang dipakai sekarang adalah NMR H 1 (proton) dan NMR C 13(karbon 13). Spektrum NMR proton sangat berguna untuk menentukan bagian hidrogen dari suatu senyawa. Pada tahun-tahun akhir ini, spektroskopi NMR proton dipakai sebagai alat standar dalam proyek kedokteran untuk mengukur berat jenis jaringan sehingga dapat menunjukkan tempat tumor pada jaringan tersebut. Spektroskopi nmr C13, suatu alat paling baru dipakai untuk mengidentifikasi perbedaan macam – macam macam karbon dalam suatu senyawa. Spektroskopi NMR didasarkan pada penyerapan gelombang radio oleh inti – inti atom tertentu dalam molekul organik, apabila molekul ini berada dalam medan magnet yang kuat. Oleh karena itu di dalam makalah ini alan dijelaskan langkah-langkah menginterpretasi spektra NMR.
1
1.2 Rumusan Masalah
Adapun rumusan masalah dalam makalah ini adalah sebagai berikut : 1. Bagaimana langkah-langkah menginterpretasi spektra NMR ? 2. Bagaimana kedudukan sinyal pada spektra NMR ? 3. Bagaimana pemecahan sinyal dan penggabungan spin-spin spektra NMR ? 1.3 Tujuan Penulisan
Tujuan penulisan pada makalah ini adalah sebagai berikut : 1. Mengetahui langkah-langkah menginterpretasi spektra NMR. 2. Mengetaui kedudukan sinyal pada spektra NMR. 3. Mengetahui pemecahan sinyal dan penggabungan spin-spin spektra NMR.
2
BAB II PEMBAHASAN 2.1 Langkah-langkah Menginterpretasi Spektra NMR
Ada empat langkah untuk menginterpretasi spectrum NMR. Langkah-langkah tersebut adalah sebagai berikut : 1. Jumlah sinyal, yang menerangkan kepada kita ada beberapa macam perbedaan dari proton-proton yang terdapat dalam molekul. 2. Kedudukan sinyal, yang menerangkan kepada kita sesuai tentang lingkungan elektronik dari setiap macam proton. 3. Intensitas sinyal, yang menerangkan kepada kita berapa banyak proton dari setiap macam proton yang ada. 4. Pemecahan (splitting) dari sebuah sinyal menjadi beberapa puncak, yang menerangkan kepada kita tentang lingkungan dari sebuah proton dengan lainnya , yaitu proton-proton yang berdekatan.
2.1.2 Jumlah Proton, Proton-proton Ekuivalen dan Tidak Ekuivalen
Dalam sebuaɽ h molekul, proton-proton dengan lingkungan yang sama akan menyerap tenaga pada kuat medan yang diberikan sama; dan proton-proton yang mempunyai lingkungan yang berbeda menyerap tenaga yang berbeda pula. proton – proton dengn lingkungan yang sama dikatakan ekuivalen. Hingga jumlah signal dalam spectrum NMR dapat menerangkan kepada kita berapa banyak kelompok proton-proton ekuivalen yang terkandung dalam sebuah molekul . sebagai contoh dapat dilihat pada beberapa buah perumusan struktur berikut, kita berikan tanda huruf yng sama terhadap proton-proton yang ekivalen.
3
a
b
a
b
a
a
b
c
CH3 – CH2 – Cl
CH3 – CHCl – CH3
CH3 – CH2 – CH2 – Cl
Etil klorida
isopropil klorida
n.propil klorida
Sinyal NMR 2
Sinyal NMR 2
Sinyal NMR 3
Sesuai dengan keadaan tersebut diatas yaitu secara kimia ekuivalen, maka proton proton tersebut harus ekuivalen secara stereokimia. Berikut lihat perumusan-perumusan :
Pada 1,2-dikloropropana memberikan sinyal NMR 4, dan perumusan stereokimia seperti berikut :
Lingkungan dari dua proton pada C-1 tidak sama, hingga proton-proton tersebut tidak ekuivalen, dan akan menyerap pada kuat kota medan yang berbeda. Untuk mengetahui proton-proton ekuivalen adalah dengan menggunakan cara pendekatan terhadap jumlah isomer. Cara ini ternyata pekerjaan yang paling mudah. Kita bayangkan setiap proton digantikan dengan atom lain Z. Jika
4
penggantian sebuah atau dua buah proton dangan Z akan memberikan hasil yang sama atau hasil-hasil enantiomer. Maka dikatakan bahwa dua proton tersebut secara kimia dan kemagnetinannya adalah ekuivalen. Kita masih ingat adanya isomer-isomer konformasi dan pelajaran ini dapat menolong. Ambil sebagai contoh: etil klorida. Penggantian satu proton metil akan menghasilkan CH2Z – CH2Cl; penggantian sebuah proton metilena akan memberikan CH3-CHZ-Cl. Jelas disini diperoleh hasil-hasil yang berbeda, dan kita dengan mudah mengetahui bahwa proton-proton metil
tidak ekuivalen
terhadap proton-proton metilena. Penggantian proton-proton dengan Z pada metil CH2Z- CH2Cl akan memberikan hasil yang sama meskipun satu dari tiga proton metil diganti. Rata-rata lingkungan dari tiga proton adalah identik hingga kita dapat mengharapkan adanya sebuah sinyal NMR untuk keti ganya. Penggantian satu atau dua buah proton dari metilena akan menghasilkan enantiomer :
Pasangan proton seperti tersebut diatas disebut proton-proton enantiomer. Dua proton ini merupakan bayangan cermin satu terhadap lain. Kemagnetan dari proton-proton ini adalah ekuivalen hingga kita melihat suatu sinyal NMR untuk pasangan proton tersebut. Berikut pada 2-bromopropena, kita melihat bahwa penggantian satu atau dua proton vinil memberikan sepasang diastereomer.
5
Pasangan proton seperti ini disebut proton-proton diastereomer. Lingkungan dari dua proton ini tidak identik dan tidak merupakan bayangan cermin satu terhadap lain. Kemagnetannya tidak ekuivalen dan kita harapkan sebuah sinyal NMR dari masing-masing proton. Hal ini sama dalam 1,2-dikloropropana, dua proton pada c-1 adalah diastereomer, hingga kemagnetannya tidak ekuivalen dan memberikan sinyalsinyal NMR yang terpisah.
Dalam menentukan besaran maka perlu diketahui keeqivalenan proton, berarti harga adalah sama. Kemudian bila makin terlindungi (shieldding) secara kualitatif harga
akan menuju TMS, sebaliknya bila suatu proton tidak
terlindungi (deshieldding), harga
menjauhi
6
TMS. Secara umum proton terikat
dengan atom ( gugus ) yang elektronegativitasnya tinggi. Sebagai perjanjian maka proton
yang dekat TMS ditandai dengan huruf ( a ), (b), (c), (d) dst.
Tabel 3.2 Ketergantungan molekul CH3-X pada elektronegativitas X Elektronegativitas X
Harga proton
(Skala Pauling)
CH3 (ppm)
Senyawa CH3 – X
CH3F
4,0
4,26
CH3 – OH
3,5
3,40
CH3-Cl
3,1
3,05
CH3-Br
2,8
2,68
CH3-I
2,5
2,16
CH3-H
2,1
0,23
(CH3)4-Si
1,8
0,00
Kerapatan elektron atau pengaruh induksi terhadap elektronegativitas juga dipengaruhi oleh jumlah dan jarak substituen seperti tabel 3.3 berikut. Tabel 3.3 Pengaruh jumlah dan jarak substituen terhadap Proto yang akan ditentukan harga
Besarnya harga
CH-Cl3
7,27
CH2-Cl2
5,30
CH3-Cl
3,05
CH2-Br
3,30
CH3-CH2-Br
1,69
CH3-(CH2)2-Br
1,25
7
Proton yang ekivalen adalah proton yang mempunyai kerapatan elektron yang identik hingga kita dapat menentukan jumlah jenis atau tipe proton dan memperkirakan secara kualitatif harga . Contoh : 1.
b CH3 – CH – CH2 – Cl a
c a
a
2.
CH3
< b <c
CH3 – CH2 – O – CH2 – CH3 a
b
a
3.
b
a
< b CH3
a
CH3 – C – OH CH3 b a
< b, juga terdapat dua tipe proton yaitu ( a ) dengan 6H dan b
dengan 1H.
Dengan demikian mudah untuk cincin benzena hanya terdapat satu tipe proton ( 6H ) dengan yang spesifik yaitu sekitar ( 7 ).
2.1.2 Kedudukan Sinyal
Telah diuraikan diatas, jumlah sinyal dalam suatu spektrum NMR menerangkan kepada kita ada beberapa macam proton yang terkandung dalam
8
suatu molekul. Sehingga kedudukan sinyal-sinyal, membantu menerangkan kepada kita tipe apakah proton-proton tersebut : aromatik, alifatik, primer, sekunder, teersier, benzil, vinil, asetilen, berdekatan dengan halogen atau atomatom atau gugus-gugus lain. Tipe proton yang berbeda inimempunyai lingkungan elektronik yang berbeda dan lingkungan elektronik ini yang menentukan letak serapam sebuah proton dalam spektrum. Dalam suatu molekul, proton-proton dengan lingkungan yang berbeda (proton-proton tidak ekuivalen) mempunyai pergeseran-pergeseran kimia yang berbeda. Proton-proton dengan lingkungan yang sama (proton0proton ekuivalen) mempunyai pergeseran kimia yang sama. Kebih lanjut, telah diketahui bahwa sebuah proton dengan lingkungan tertentu menenjukkan pergeseran kimia yang sangat bersamaan. Sebagai contooh, klas hidrogen yang mirip : primer, sekunder dan tersier. Dengan tidak adanya substituen-substituen berdekatan lainnya, maka serapan-serapan terjadi pada harga-harga sekitar : RCH3
Ʈ 9.1
( δ 0.9 )
R 2CH2
Ʈ
8.7 ( δ 1.3 )
R 3CH
Ʈ
8.5 ( δ 1.5 )
Semua proton ini sangat berbeda dengan proton-proton aromatik karena besarnya “deshielding” yang disebabkan oleh perputaran elelktron-elektron π, yang menyerap kearah jauh “ down field” : Ar-H
Ʈ 1.5 – 4
( δ 6 – 8.5 )
Peningkatan klor pada karbon yang mengikat proton menyebabkan pergegseran kearah “down field”. Jika klor diikat pada karbon yang berdekatan dengan karbon
9
yang mengikat proton, juga terjadi pergeseran kearah “down field”, tetapi jauh lebih lemah. CH3 – Cl
Ʈ
7.0 ( δ 3.0 )
CH3 – C – Cl
Ʈ
8.5 ( δ 1.5 )
R - CH2 – Cl
Ʈ
6.6 ( δ 3.4 )
R - CH2 – C – Cl
Ʈ
8.3 ( δ 1.7 )
R2 - CH – Cl
Ʈ
6.0 ( δ 4.0 )
R2 - CH – C – Cl
Ʈ
8.4 ( δ 1.6 )
Dua klor menyebabkan pergeseran kearah down field yang lebih besar. Halogenhalogen yang lain menunujukkan gejala yang serupa. Spektra NMR dari alkil benzana : toluena, p – xilena dan mestillena merupakan contoh-contoh penggambaran dari uaraian diatas. Dalam setiap spektra terdapat dua sinyal, satu merupakan sinyal dari proton-proton dalam rantai cabang dan satu lainnya adalah sinyal dari proton-proton cincin.
10
Gambar 27. Spektra NMR (pergeseran kimia) (a) Toluena, (b) p-Xilena, (c) Mesitilena Dalam setiap spektrum, proton- proton cincicn menunjukkan serapan “low field” dan ini merupakan karakteristik dari proton-proton aromatik. Serapan tidak hanya pada “low field” tetapi pada kuat medan yang hampir sama untuk ketiga senyawa yaitu pada :
Ʈ
2.83, 2.95 dan 3.22 ( δ 7.17, 7.05 dan 6.79 ). Setiap
senyawa diatas, proton-proton rantai samping cukup dekat dengan cincin yang memberikan pengaruh kecil terhadap gejala “ deshielding” dari elektron -elektron π hingga serapn terjadi disekitar “down field” dari proton-proton alkil umumnya, yaitu pada : Ʈ 7.68, 7.70 dan 7.75 ( δ 2.32, 2.30 dan 2.15 ) Ketiga senyawa, lingkunggan dari proton-proton rantai samping hampir identik demikian juga terhadap pergeseran kimianya.
2.1.3 Luas Puncak dan Perhitungan Proton ( Hidrogen)
Dari ketinggian puncak – puncak secara kasar kita melihat bahwa puncak “high fied” untuk - proton rantai samping lebih kecil dari pada puncak “low field” dari proton-proton aromatik. Dalam hal ini pada toluena sedikit lebih besar dari p-
11
xilena dan lebih besar lagi pada mesitilena. Perbandingan yang lebih tepat, didasarkan pada luasan dibawah puncak, menunjukkan bahwa puncak-puncak untuk proton-proton rantai samping dan proton-proton aromatik mempunyai harga dengan perbandingan 3 : 5 untuk toluena, 3 : 2 ( atau 6 : 4 ) untuk p-xilena, dan 3 : 1 ( atau 9 :1 ) untuk mestilena. Keadaan ini merupakan gambaran yang umum dari semua spektra NMR. Luasan dibawah sinyal NMR adalah berbanding langsung dengan jumlah proton yang menimbulkan sinyal. Luasan dibawah sinyal diukur dengan menggunakan integrator elektronik, yang dilukiskan pada kertas grafik spketrum NMR dalam bentuk kurva bertingkat, ketinggian atau tingkatan, sebanding dengan luasan puncak. Dengan menggunakan kertas grafik NMR, kita akan mudah mengirangirakan ketinggian tingkatan dengan jalan menghitung segi empat kertas grafik. Akan diperoleh sekelompok angka yang menunjukkan persesuaiaannya dengan macam-macam proton yang berbeda. Contoh: spektrum NMR dari p-ters-butiltoluena.
Gambar 28. Spektrum NMR p-ters.-butil toluena
12
Perhitugan Proton : Perbandingan ketinggian tingkatan a : b : c adalah : 8.8 : 2.9 : 3.8 = 3.0 : 1. 0 : 1.3 = 9.0 : 3.0 : 3.9. Alternatif, karena perumusan molekul C 11H16 diketahui, maka : 16
= 1.03 H tiap satuan (luasan)
15,5
a= 1.03 x 8.8 = 9.1 ; b = 1.03 x 2.9 = 3.0 ; c = 1.03 x 3.0 = 3.9 keterangan dapat diperoleh : a. 9H ; b. 3H ; c. 4H. 4H dari c (
Ʈ2.9.
δ 7.1 ) dalam kisaran aromatik, hingga diharapkan sebuah
benzena yang tersubstitusi – C6H4 - . 3H dari b (
Ʈ
7.72, δ 2.28 ) merupakan suatu pergeseran dari proton -proton
benzilik, hingga memberikan CH 3 – C6H4 - . hingga dengan demikian terdapat sisa C4H9. Dan 9H dari a (
Ʈ
8.72, δ 1.28 ) mungkin – C (CH3)3 ; karena gugus ini
digeserkan dari cincin maka ia hampir merupakan gugus alkik normal. Senyawa adalah tersbutil toluena.
2.1.4 Pemecahan sinyal, penggabungan spin-spin
Sebuah spectrum NMR menunjukan sebuah sinyal untuk seti ap tipe proton dalam sebuah molekul. Tetapi kalau kita lihat lebih lanjut ternyata kebanyakan dari spektra NMR jauh lebih komleks dari pada yang jauh dipelajari dimuka. Sebagai contoh spektra yang ditunjukkan oleh tiga senyawa berikut : CH2Br – CHBr 2
CH3-CHBr
CH3-CH2Br
1,1,2-Tribromoetana
1,1-Dibromoetana
Etil bromide
Setiap senyawa hanya mengandung dua macam proton, hingga terdapat dua puncak. Tetapi kenyataannya masing-masing mempunyai puncak sebanyak lima, enam, dan tujuh. Spektrum masing-masing senyawa terlihat pada gambar 29.
13
Gambar 29. Spektra NMR: splitting dari sinyal-sinyal. (a)1,1,2-Tribromoetana; (b) 1,1-Dibromoetana; (c) Etil bromida
14
Gambar 30. Spektrum NMR Isopropilbromida Serapan oleh enam proton metil Ha muncul pada upfield, dipecah menjadi sebuah doublet oleh proton tunnggal Hb muncul pada down field, dipecah menjadi sebuah septet oleh enam proton Ha.
Gambar 31. Spektrum NMR n- Propil benzena Bergerak kearah down fieled, kita melihat urutan-urutan sinyal: a.primer (3H); b,skunder (2H); c.benzelat (2H); dan d aromatik (5H). Sinyal-sinyal a dan c
15
masing-masing dipecah menjadi sebuah triplet oleh dua proton sekunder Hb. Lima proton yang berdekatan dengan proton-proton sekunder, tiga disisi sebelah dan dua disamping lain, tidak ekuivalen \; tetapi tetapan tetapan gabungan. J ab dan bc, hampir sama, dan sinyal b muncul sebagai sextet (puncak-puncak 5+1)
Gambar 32. Spektrum NMR dari 1,2-Dibromo-1-fenil etana Proton-proton diastereomer Ha dan Hb memberikan sinyal-sinyal berbeda, masing-masing dipecah menjadi doublet oleh Hc, puncak-puncak doublet terjadi bersamaan pada down filed Quertet dari c akibat pemecahan dari Ha dan Hb.
2.1.5 Beberapa Contoh Spektrum NMR
16
17
18
2.1.6 Contoh Soal dan Penyelesaiannya 1. Spektrum di bawah ini merupakan spektrum NMR dari isomer ester dengan rumus molekul C 7H14O2 yang merupakan senyawa turunan dari asam propanoat. Tentukan struktur senyawanya.
Berdasarkan petunjuk dan spektrum di atas, ada beberapa hal yang bisa dianalisa untuk dapat menentukan strukturnya, antara lain: a) Terdapat lima sinyal yang nampak pada spektrum tersebut. Hal ini menandakan jika terdapat lima macam proton yang berbeda dalam senyawa yang menghasilkan spektrum itu. Kelima macam sinyal (proton) tersebut selanjutnya ditandai dengan huruf a, b, c, d dan e untuk mempermudah analisa selanjutnya. b) Dengan melihat pembelahan yang tampak pada sinyal, maka dapat diketahui jumlah proton tatangga yang mempengaruhi proton yang menghasilkan sinyal tersebut, yakni: i. Sinyal doublet, sehingga jumlah proton tetangganya = 1 ii. Sinyal kuartet, sehingga proton tetangganya = 3 iii. Sinyal multiplet, sehingga ia memiliki jumlah proton tetangga yang benyak (belum bisa ditentukan disini, namun jika dibandingkan dengan sinyal-sinyal lain yang muncul, bisa dipastikan jumlah tetangganya > 4) iv. Sinyal triplet, sehingga proton tetangganya = 2 v. Sinyal doublet, sehingga proton tatangganya = 1 Proton tetangga yang berpengaruh terhadap proton penghasil sinyal adalah proton yang terikat pada atom karbon (C) tetangganya. Dari data ini hanya bisa diketahui jumlah proton tetangga , namun belum bisa menentukan jumlah proton yang menghasilkan sinyal tersebut. Yang jelas, masing-masing sinyal dihasilkan oleh proton yang berinteraksi dengan proton lain yang memiliki lingkungan yang berbeda-beda. c). Kecenderungan jumlah proton penghasil sinyal bisa diketahui dengan melihat integral dari sinyal yang dihasilkan. Nilai integral yang ditunjukkan tiap sinyal
19
menunjukkan jumlah proton dari setiap jenis proton. Makin besar nilai integralnya (yang bisa dihitung dari jumlah kotak atau bahkan penggaris) maka makin banyak pula jumlah proton yang menghasilkan sinyal tersebut. Nilai integral sinyal e merupakan nilai integral yang tertinggi sekitar 3,3, sehingga kemungkinan jumlah proton yang menghasilkan sinyal e tersebut juga terbanyak, yang diikuti dengan sinyal ddengan nilai integralnya 1,8. Sementara sinyal a dan b mamilki intensitas hampir sama yakni 1,1 serta intensitas terkecil ditunjukkan oleh sinyal c (0,3), yang menandakan proton jenis c paling sedikit. d). Senyawa yang menghasilkan spektrum ini bisa ditentukan dengan memperhatikan analisa di atas (analisa 1, 2 dan 3) serta petunjuk yang ada di atas spektrum, dimana dari rumus molekul yang telah diketahui (C 7H14O2) akan sangat membantu dalam penentuan struktur molekulnya. e). Sinyal ini dihasilkan oleh senyawa ester dengan rumus molekul C 7H14O2 yang merupakan turunan dari asam propanoat , sehingga dari sini bisa diketahui struktur awal:
-
-
-
Dari struktur tersebut dapat diketahui jika terdapat 2 macam proton berbeda, yakni proton 1 dan 2. Kedua proton ini akan menghasilkan dua macam sinyal yang berbeda pula, dimana: Proton 1 terdiri dari tiga buah proton dan memiliki dua proton tetangga. Proton ini akan mengasilkan sinyal triplet. Dalam spektrum, sinyal ini ditunjukkan oleh sinyal d dengan intensitas yang cukup tinggi. Sinyal yang dihasilkan oleh CH 3 ini memiliki nilai pergeseran kimia di daerah upfield yakni 0,7-1,3 ppm yang disebabkan oleh shielding yang cukup kuat dari atom karbon terhadap proton. Proton 2 terdiri dari dua buah proton dan memiliki tiga proton tetangga, sehingga akan menghasilkan sinyal kuartet. Proton yang dihasilkan gugus jenis ini akan muncul pada nilai pergeseran 1,5-3 ppm. Proton ini terletak lebih dekat dengan gugus penarik elektron (gugus karbonil) sehingga akan lebih deshielding daripada proton 1. Sinyalnya akan lebih jauh dari TMS dibandingkan proton 1. Sinyal ini ditunjukkan oleh sinyal b. f). Tahap selanjutnya adalah menentukan gugus R’ yang terikat pada atom O. Gugus ini mestilah berupa C 4H9 (butil). Dengan memperhatikan sinyal a, b dan e, dapat diperkirakan: Sinyal a doublet, sehingga jumlah proton tetangganya adalah 1 dimana ia terletak pada nilai mendekati 4 ppm (paling jauh dari TMS dibandingkan sinyal yang lain). Hal ini menunjukkan jika proton ini paling tidak terlingdungi (paling deshielding) dibandingkan dengan proton yang lain. Jika dilihat dari jenis senyawanya, tidak terlindungnya proton ini disebabkan oleh elektronegatifitas oksigen. Kemungkinan proton ini terletak pada atom karbon yang berikatan
20
dengan oksigen (CH2O) dan berikatan dengan karbon lain (tetangga) yang memiliki 1 proton, seperti yang tampak pada proton 4 dibawah. Strukturnya:
-
Sinyal c merupakan sinyal multiplet sehingga proton yang menghasilkan sinyal itu pastilah memiliki banyak tetangga. Dari struktur di atas, sinyal ini akan muncul dari proton yang terikat karbon 5, jika karbon 5 tersebut mengikat dua metil. Hal ini diperkuat dengan nilai pergeseran kimia yakni 0-2 yang merupakan nilai bagi gugus R 3CH. Sehingga strukturnya:
Proton no. 5 hanya terdiri satu buah proton saja, sehingga intensitsnya paling kecil. Proton ini lebih shielding daripada proton 4, sehingga ia lebih mendekati TMS. Sinyal e merupakan sinyal doublet yang dihasilkan oleh proton 6 dan 7. Proton 6 dan 7 terletak pada atom karbon yang berbeda, namun keduanya memiliki lingkungan yang sama sehingga hanya menghasilkan satu sinyal saja. Namun karena sinyal ini dihasilkan oleh sejumlah banyak proton (paling banyak diantara proton jenis lain) maka menghasilkan intensitas yang tertinggi pula. Jenis proton ini paling shielding diantara jenis-jenis proton yang lain dalam senyawa ini sehingga ia paling mendekati TMS. Kesimpulan Dari beberapa analisa tersebut bisa diambil beberapa kesimpulan, yakni: Sruktur senyawa yang menghasilkan spektrum NMR di atas adala isobutil propanoat dengan rumus strukturnya:
2. Gambarkan sketsa spektra 1H NMR resolusi rendah dengan grafik batang. (a) etil asetat CH3COOCH2CH3, (b) isopropil asetat CH 3COOCH(CH3)2 Jawab :
21
Lihat gambar diatas, angka di samping angka dalam tanda kurung menunjukkan jumlah proton yang relevan. 3. Tentukan nama senyawa berdasarkan spektrum NMR berikut : a. Spektrum 1H NMR senyawa C7H8O2
Spektrum 13C NMR senyawa C 7H8O2
Jawaban : Data spektrum 1H NMR 3,8
ppm 3H (s)
-
OCH3
5,6
ppm 1H (s)
-
OH
6,4 – 7,2
ppm 4H (m)
=
22
C – H (benzen tersubstitusi)
Data spektrum 13C NMR 55
ppm
O – C alifatik (oksi alkil)
100 – 130
ppm (4 sinyal)
=
C (karbon aromatik/benzen)
150 – 160
ppm (2 sinyal)
=
C – O (oksi aril)
Adanya 4H aromatik pada pada
-
100 – 130
6,4 – 7,2
ppm didukung oleh 4 puncak C aromatik
ppm, serta adanya dua substituen (-OCH 3 dan -OH) sesuai
dengan dua sinyal karbon oksiaril pada 150 – 160 ppm. Adanya unit-unit 4 C-H aromatik, 2 C oksiaril, -OH dan – OCH3 telah sesuai dengan rumus molekul C7H8O2 sehingga diketahui senyawa yang dimaksud adalah benzen disubstitusi.
b. Spektrum 1H NMR senyawa C6H6 NBr
Spektrum 13C NMR senyawa C 6H6 NBr
23
Jawaban : Data spektrum 1H NMR 3,6 ppm
2H (br s)
-
NH2
6,6 – 7,3
ppm 4H (m)
=
C – H (benzen disubstitusi)
=
C (karbon aromatik/benzen)
=
C – X (terikat ke atom hetero /
Data spektrum 13C NMR 110 – 130
ppm (5 sinyal)
150
ppm (1 sinyal) elektronegatif)
Adanya 4H aromatik pada geseran kimia 6,6 – 7,3 ppm didukung oleh 5 puncak C aromatik pada geseran kimia 110 – 130 ppm dimana salah satu karbon aromatik tersebut berupa karbon kuaterner mengingat intensitas sinyalnya rendah, serta adanya satu sinyal karbon kuaterner lainnya yang terikat ke atom elektronegatif pada geseran kimia 150 ppm. Keberadaan gugus NH 2 terdeteksi dengan adanya 3 puncak pada spektrum IR pada bilangan golmbang
3200-3500
cm-1 yang didukung oleh sinyal singlet melebar pada geseran kimia 3,6 ppm dari spektrum 1H NMR. Adanya unit-unit 4 C-H aromatik, 2 C aromatik kuarterner, -NH2 dan – Br telah sesuai dengan rumus molekul C 6H6 NBr sehingga diketahui senyawa yang dimaksud adalah 3-bromoanilin
2.1.7 Soal-soal Latihan
1. Perhatikan senyawa berikut ini : CH3 – CH = CH – COH (a)
(b)
(c)
(d)
24
Proton yang akan memberikan sinyal NMR dengan harga δ (ppm) paling besar adalah a. Ha b. Hb c. Hc d. Hd 2. Perhatikan senyawa CHCl2 – CH2 – OH (a)
(b)
(c)
Sinyal dari proton yang akan mengalami splitting menjadi doublet adalah … a. Ha b. Hb c. Hc d. Tidak ada 3. Jumlah sinyal spektroskopi NMR yang diperoleh pada senyawa CH3 – CO – CH3 adalah … a. 1 puncak b. 2 puncak c. 3 puncak d. 6 puncak 4. Di bawah ini spektrum NMR untuk senyawa
25
Puncak absorsi yang paling sesuai untuk masing masing proton adalah … a. Ha terdapat pada serapan no.1 b. Ha terdapat pada serapan no.2 c. Hb terdapat pada serapan no.1 d. Kedua jenis proton tersebut adalah sama 5. Gambarkan struktur dari senyawa-senyawa berikut yang memberikan data-data NMR sebagai berikut : 1. C10H14 a. Singlet, Ʈ 8,7 ( δ 1,30 ), 9H b. Singlet, Ʈ 2,72 ( δ 7,82 ), 5H 2. C10H14 a. Doublet, Ʈ 9,12 ( δ 0,88 ), 6H b. Multiplet, Ʈ 8,14 ( δ 1,86 ), 1H c. Doublet, Ʈ 7,55 ( δ 2,45 ), 2H d. Singlet, Ʈ 2,88 ( δ 7,12 ), 5H
26
BAB III PENUTUP 3.1 Kesimpulan
1.
Langkah-langkah
untuk
menginterpretasi
spektrum
NMR
yaitu
menentukan jumlah sinyal, kedudukan sinyal, intensitas sinyal dan pemecahan (splitting) dari sebuah sinyal. 2.
Kedudukan sinyal menerangkan tentang lingkungan elektronik dari setiap macam proton.
3.
Pemecahan (splitting) dari sebuah sinyal menjadi beberapa puncak, akan menerangkan tentang lingkungan dari sebuah proton dengan lainnya, yaitu proton-proton yang berdekatan.
27
DAFTAR PUSTAKA
Sastrohamijojo, H. 1985. Spektroskopi. Yogyakarta : Universitas Gajah Mada Sitorus, M. 2009. Spektroskopi Elusidasi Struktur Molekul Organik. Yogyakarta : Graha Ilmu Takeuchi,
Y.
2009.
Spektroskopi
NMR.
http://www.chem-is-
try.org/materi_kimia/kimia_dasar/struktur-material/spektroskopi-nmr/ diakses pada 19 Maret 2015 Utomo,
W.P.
2011.
Interpretasi
Spektrum
NMR
http://dunia-
wahyu.blogspot.com/2011/10/how-to-interpret-nmr-sectra.html pada 19 Maret 2015
28
diakses
