SPEKTROSKOPI NUCLEAR MAGNETIC RESONANCE NMR Oleh Prof Dr

SPEKTROSKOPI NUCLEAR MAGNETIC RESONANCE (NMR) Oleh: Prof. Dr. Suyatno, M. Si. Jurusan Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri Surabaya 2020

SPEKTROSKOPI NUCLEAR MAGNETIC RESONANCE (NMR) Jika inti atom yang memiliki bilangan kuantum spin inti (I) diletakkan dalam medan magnet maka akan menyerap gelombang radio Transisi dari keadaan paralel antiparalel (Resonansi) Ø Jenis atom hidrogen Ø Jumlah atom hidrogen tiap lingkungan ØStruktur gugus tetangga

SPEKTRUM GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK

DALAM SPEKTROFOTOMETER NMR FREKWENSI GELOMBANG RADIO TETAP (Mis. 100 MHz, 400 MHz, 600 MHz KUAT MEDAN MAGNET (Ho/ Bo) DIUBAH-UBAH (SAMPAI TERJADI RESONANSI) PROTON YANG MENYERAP ENERGI PADA Ho RENDAH (DOWN FIELD) PROTON KURANG TERLINDUNGI (DISSHIELDED) PROTON TERLINDUNGI (SHIELDED) PERGESERAN KIMIANYA BESAR PERGESERAN KIMIANYA KECIL

PERGESERAN KIMIA (CHEMICAL SHIFT) PERBEDAAN POSISI SERAPAN SUATU PROTON TERTENTU DENGAN SERAPAN PROTON STANDART (MISAL: TETRAMETIL SILAN/ TMS)

FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI PERGESERAN KIMIA ØEFEK INDUKSI ØEFEK ANISOTROPI ØIKATAN VAN DER WAALS Ø IKATAN HIDROGEN Ø EFEK KONSENTRASI, PELARUT, DAN SUHU

EFEK INDUKSI ØPOLARITAS IKATAN KERAPATAN ELEKTRON EFEK PERLINDUNGAN Ho

EFEK ANISOTROPI DISEBABKAN OLEH IMBASAN ELEKTRON

HARGA PERGESERAN PROTON ( H)

PENGARUH IKATAN VAN DER WAALS ADANYA IKATAN VAN DER WAALS ANTARA SUATU PROTON DENGAN PROTON LAIN PROTON KURANG TERLINDUNGI MAKIN BESAR PENGARUH IKATAN HIDROGEN ADANYA IKATAN HIDROGEN PROTON KURANG TERLINDUNGI MAKIN BESAR

PENGARUH KONSENTRASI, PELARUT, DAN SUHU q RESONANSI PROTON C-H DAPAT BERGESER 1/60 ppm PADA KONSENTRASI 0, 05 -0, 5 M DALAM PELARUT CCl 4 ATAU CDCl 3, TETAPI SUHU TIDAK BERPENGARUH q RESONANSI PROTON OH, SH, NH DIPENGARUHI OLEH KONSENTRASI DAN SUHU q PERUBAHAN PELARUT CCl 4 ATAU CDCl 3 MENYEBABKAN PERUBAHAN = 0, 1 ppm TERHADAP PROTON C-H. NAMUN PENGARUH TERSEBUT BISA LEBIH BESAR TERHADAP OH, SH, DAN NH

KOPLING/ PENJODOHAN SPIN INTERAKSI SPIN SUATU PROTON DENGAN PROTON TETANGGANYA YANG TIDAK EKIVALEN PEMBELAHAN SPIN (SPLITTING) MULTIPLISITAS PUNCAK TETAPAN PENJODOHAN (J) JARAK ANTARA 2 PUNCAK (SATUAN: Hz)

MULTIPLISITAS PUNCAK PROTON PUNCAK SUATU PROTON = n + 1 n = Jumlah proton tetangga yang tidak ekivalen

FAKTOR YANG MEMPENGARUHI POLA SPLITTING 1. PERTUKARAN KIMIA (CHEMICAL EXCHANGE) Ø Proton OH dan NH dapat mengalami pertukaran kimia sangat cepat dengan adanya asam (H+) pada suhu kamar Ø Pada suhu yang sangat rendah (misal: -40 o. C) dan pelarut non polar (misal: CCl 4), pertukaran kimia sangat lambat/ tidak terjadi

2. NON EKIVALENSI PROTON TETANGGA Jika proton tetangga yang tidak ekivalen makin besar spektrum 1 H-NMR-nya makin kompleks 3. HARGA PERGESERAN KIMIA Ø Pola pemisahan spin makin baik Ø Pola pemisahan spin makin jelek (tidak terpisah)

TEKNIK PENYEDERHANAAN SPEKTRUM 1 H-NMR 1. MENAIKKAN KEKUATAN MEDAN MAGNET ALAT 2. RESONANSI BERGANDA 3. MENGGUNAKAN PEREAKSI PERGESERAN KIMIA 3. HARGA PERGESERAN KIMIA

SPEKTROSKOPI 13 C-NMR JENIS ATOM KARBON No. Jenis Karbon Rentang Pergeseran Kimia (ppm) 1 Karbonil 170 -210 2 Aromatik dan Olefin Ø Teroksigenasi Ø Tak teroksigenasi 130 -165 90 -135 3 4 Alifatik Ø Teroksigenasi Ø Tak teroksigenasi Alkuna 55 -83 1 -50 (CH 3 CH 2 CH C) 60 -95

SOAL LATIHAN 1. Tentukan struktur molekul senyawa organik yang memiliki rumus molekul C 9 H 10 O dengan spektrum IR dan 1 H-NMR berikut:

Pembahasan: Data Spektrum IR : 3000 -2800 cm-1 Vibrasi ulur C-H alkil 1700 cm-1 Vibrasi ulur C=O (Karbonil) 1600– 1500 cm-1 Vibrasi ulur C=C aromatik Data Spektrum H-NMR : 6 -8 ppm Proton Aromatik Ada 3 puncak aromatik Benzena monosubstitusi 1 -3 ppm Proton alkil Ada 2 puncak yakni triplet (1 ppm) dan kuartet (3 ppm) Analisis struktur sisa: Rumus molekul : C 9 H 10 O Benzena monosubstitusi: C 6 H 5 Gugus karbonil : CO Struktur sisa : C 2 H 5 CH 3 -CH 2 - atau -CH 2 - dan CH 3 -

Prediksi Struktur: Struktur yang benar

2. Tentukan struktur molekul senyawa organik yang memiliki rumus molekul C 8 H 10 O dengan spektrum IR dan 1 H-NMR berikut:

Pembahasan: Data Spektrum IR : 3000 -2800 cm-1 Vibrasi ulur C-H alkil 1600– 1500 cm-1 Vibrasi ulur C=C aromatik Data Spektrum H-NMR : 6 -8 ppm Proton Aromatik Ada 2 puncak doublet aromatik Benzena disubstitusi para 2 -4 ppm Proton alkil Ada 2 puncak singlet pada 2 -3 ppm) dan 3 -4 ppm Analisis struktur sisa: Rumus molekul : C 8 H 10 O Benzena disubstitusi : C 6 H 4 Struktur sisa : C 2 H 6 O CH 3 - dan CH 3 OPrediksi Struktur:

SPEKTRUM NMR BENZENA TERSUBSTITUSI

DAERAH SERAPAN UTAMA IR No. FREKUENSI VIBRASI (cm-1) IKATAN YG MENYERAP IR 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 3750 -3000 3300 -3000 -2700 2400 -2100 1900 -1650 1675 -1500 1475 -1300 1200 -1000 -650 1000 REGANG: O-H, N-H REGANG C-H: C C-H, C=C-H, Ar-H REGANG C-H: CH 3 -, -CH 2 -, C-H, -CHO REGANG : C C, C N REGANG : C=O REGANG: C=C, C=N TEKUK C-H : ALKIL REGANG: C-O-C TEKUK C-H : C=C-H, Ar-H GUGUS ANORGANIK: C-Cl, SO 42 -, PO 42 -, CO 32 -, NO 3 -