Spektroskopische Daten zur Strukturaufklärung organischer Verbindungen

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1 Spektroskopische Daten zur Strukturaufklärung organischer Verbindungen

2 Springer-Verlag Berlin Heidelberg GmbH

3 E. Pretsch. P. Bühlmann C. Affolter. M. Badertscher Spektroskopische Daten zur Strukturaufklärung organischer Verbindungen Vierte, vollständig überarbeitete und erweiterte Auflage i Springer

4 Professor Emö Pretsch Laboratorium für Organische Chemie ETH Zürich CH-8092 Zürich / Schweiz Professor Philippe Bühlmann Department of Chemistry University of Minnesota 207 Pleasant St., SE Minneapolis, MN / USA Dr. Christian Affolter Aengerich 8, CH-3303 Muenchringen / Schweiz Dr. Martin Badertscher Laboratorium für Organische Chemie ETH Zürich CH-8092 Zürich / Schweiz Dieser Band erschien ursprünglich in der Reihe: "Anleitungen für die Chemische Laboratoriumspraxis" unter dem Titel: Tabellen zur Strukturaufklärung organischer Verbindungen mit spektroskopischen Methoden, 3. Auflage, Die Deutsche Bibliothek - CIP-Einheitsaufnahme Spektroskopische Daten zur Strukturaufklärung organischer Verbindungen 1 E. Pretsch , vollst. überarb. und erw. Aufl.. - Berlin; Heidelberg; New York; Barcelona; Hongkong; London; Mailand; Paris; Singapur; Tokio: Springer, 2001 Dieses Werk ist urheberrechtlich geschützt. Die dadurch begründeten Rechte, insbesondere die der Übersetzung, des Nachdrucks, des Vortrags, der Entnahme von Abbildungen und Tabellen, der Funksendung, der Mikroverfilmung oder der Vervielniltigung auf anderen Wegen und der Speicherung in Datenverarbeitungsanlagen, bleiben, auch bei nur auszugsweiser Verwertung, vorbehalten. Eine Vervielniltigung dieses Werkes oder von Teilen dieses Werkes ist auch im Einzelfall nur in den Grenzen der gesetzlichen Bestimmungen des Urheberrechtsgesetzes der Bundesrepublik Deutschland vom 9. September 1965 in der jeweils geltenden Fassung zulässig. Sie ist grundsätzlich vergütungspflichtig. Zuwiderhandlungen unterliegen den Strafbestimmungen des Urheberrechtsgesetzes. Additional material to this book can be downloaded from ISBN ISBN (ebook) DOI / Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2001 Ursprünglich erschienen bei Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Werk berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, daß solche Namen im Sinne der Warenzeichen- und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten wären und daher von jedermann benutzt werden dürften. Satz: Satzerstellung durch Autor Einband: design & production GmbH, Heidelberg Gedruckt auf säurefreiem Papier SPIN: /3020 hu I 0 -

5 Vorwort Spektroskopische Methoden haben in der organisch-chemischen Analytik nach wie vor die grösste Bedeutung. Obwohl sich besonders die NMR-Spektroskopie und die Massenspektrometrie im Laufe der Jahre stark gewandelt haben, sind die grundlegenden Parameter gleich geblieben. Das erklärt den anhaltenden Erfolg der früheren Auflagen dieses Buchs. Da jedoch der Umfang der verfügbaren Daten über die Jahre erheblich zugenommen hat, haben wir beschlossen, ein völlig neues Manuskript vorzulegen. Es folgt immer noch dem gleichen grundlegenden Konzept indem es einen zwar bef,renzten, aber repräsentativen Satz von Referenzdaten für die Interpretation von 1 C-NMR-, IH-NMR-, IR-, Massen- und UVNis-Spektren enthält. Der Umfang der Daten der vorliegenden Auflage hat sich mehr als verdoppelt, insbesondere für MS und IR. Ihre Anordnung für die verschiedenen spektroskopischen Methoden ist nun strikt die gleiche. Auf der beigelegten CD befinden sich Programme zur Abschätzung der chemischen Verschiebungen sowie zur Erzeugung von Isomeren anhand der Molekülformel und strukturellen Information. Leider sind unsere Lehrer und Kollegen, die Professoren Thomas Clerc, Joseph Seibl und Wilhelm Simon nicht mehr unter uns. Ihr Beitrag zum Entwurf des Konzepts der früheren Auflagen kann nicht genügend gewürdigt werden. Wir danken auch einer gros sen Anzahl Kollegen, die uns auf verschiedene Arten bei der Fertigstellung des Manuskripts behilflich waren. Ganz besonders sind wir Dr. Dorothee Wegmann zu Dank verpflichtet. Durch ihre Sachkenntnis hat sie viele Fehler und Ungereimtheiten der ersten Entwürfe ausgemerzt. Wir danken auch Dr. Rich Knochenmuss (ETH Zürich) für die MALDI-Massenspektren der Matrixmaterialien, Dr. Kikuko Hayamizu für ihre Hilfe mit der spektralen Datenbank des National Institute of Materials and Chemical Research, Tsukuba, Ibaraki (Japan), Prof. Bernhard Jaun (ETH Zürich) für eine kritische Durchsicht von Teilen des Manuskripts, sowie Upstream Solutions (Hergiswil, Schweiz) für die Freigabe einer kostenlosen Version der Computerprogramme auf der beiliegenden CD. Trotz großer Anstrengungen wurden vermutlich nicht alle Fehler und Unstimmigkeiten entdeckt. Wir möchten die Leser ermuntern, Kommentare und Vorschläge oder Fragen zum Gebrauch des Buchs oder der beigefügten CD an folgende Adressen zu richten: Prof. Ernö Pretsch, Laboratorium für Organische Chemie, ETH, CH-8092 Zürich, Schweiz, pretsch@org.chem.ethz.ch. oder Prof. Philippe Bühlmann, Department of Chemistry, University of Minnesota, 207 Pleasant St. SE, Minneapolis, MN 55455, USA, Zürich und Minneapolis, Januar 2001

6 Inhaltsverzeichnis VII Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung Inhalt und Gestaltung Abkürzungen und Symbole Übersichtstabellen Allgemeine Tabellen Berechnung der Anzahl Doppelbindungsäquivalente aus der Molekülformel Eigenschaften ausgewählter Atomkerne C-NMR-Spektroskopie H-NMR-Spektroskopie IR-Spektroskopie Massenspektrometrie Mittlere Massen der natürlich vorkommenden Elemente mit den Massen und typischen relativen Häufigkeiten ihrer Isotope Bereiche natürlicher Isotopenhäufigkeiten für ausgewählte Elemente Isotopenverteilungsmuster von natürlich vorkommenden Elementen Berechnung der Isotopenverteilungsmuster Isotopenhäufigkeiten verschiedener Kombinationen von Chlor, Brom, Schwefel und Silicium Isotopenmuster einiger Kombinationen von Cl und Br Indikatoren für Heteroatome Regeln zur Bestimmung der relativen Molmasse (Mr) Homologe Massensequenzen als Hinweise auf den Strukturtyp Massenkorrelationstabelle Literatur UVNis-Spektroskopie Kombinationstabellen Alkane, Cyc1oalkane Alkene, Cyc1oalkene Alkine Aromatische Kohlenwasserstoffe Heteroaromatische Verbindungen Halogenverbindungen... 54

7 VIII Inhaltsverzeichnis Sauerstoffverbindungen Alkohole und Phenole Ether... Stickstoffverbindungen Amine Nitroverbindungen... Thiole und Sulfide... Carbonylverbindungen Aldehyde Ketone Carbonsäuren Carbonsäureester und Lactone Amide und Lactame C-NMR-Spektroskopie Alkane Chemische Verschiebungen Kopplungskonstanten Literatur Alkene Chemische Verschiebungen Kopplungskonstanten Literatur Alkine Chemische Verschiebungen Kopplungskonstanten Literatur Alicyclen Chemische Verschiebungen Kopplungskonstanten Literatur Aromatische Kohlenwasserstoffe Chemische Verschiebungen Kopplungskonstanten Literatur Heteroaromatische Verbindungen Chemische Verschiebungen Kopplungskonstanten Halogenverbindungen Fluorverbindungen Chlorverbindungen Bromverbindungen Iodverbindungen Literatur Alkohole, Ether und verwandte Verbindungen Alkohole Ether

8 Inhaltsverzeichnis IX 4.9 Stickstoffverbindungen Amine Nitro- und Nitrosoverbindungen Nitrosamine und Nitramine Imine und Oxime Hydrazone und Carbodiimide Nitrile und Isonitrile Isocyanate, Thiocyanate und Isothiocyanate Literatur Schwefelverbindungen Thiole Sulfide Disulfide und Sulfoniumsalze Sulfoxide und Sulfone Sulfon- und Sulfinsäuren und Derivate Derivate der schwefligen Säure und Schwefelsäure Schwefelhaltige Carbonylderivate Carbonylverbindungen Aldehyde Ketone Carbonsäuren und Carboxylate Ester und Lactone Amide und Lactame Verschiedene Carbonylderivate Verschiedene Verbindungen Verbindungen mit Elementen der Gruppe IV Phosphorverbindungen Verschiedene metall organische Verbindungen Naturstoffe Aminosäuren Kohlenhydrate Nuc1eotide und Nuc1eoside Steroide Spektren von Lösungsmitteln und Referenzen C-NMR-Spektren von deuterierten Lösungsmitteln C-NMR-Spektren von sekundären Referenzverbindungen C-NMR-Spektrum eines Gemisches üblicher nichtdeuterierter Lösungsmittel H-NMR-Spektroskopie Alkane Chemische Verschiebungen Kopplungskonstanten Literatur Alkene Substituierte Ethylene Diene

9 X Inhaltsverzeichnis 5.3 Alkine Chemische Verschiebungen und Kopplungskonstanten Alicyclen Aromatische Kohlenwasserstoffe Heteroaromatische Verbindungen Nichtkondensierte heteroaromatische Ringe Kondensierte heteroaromatische Ringe Halogenverbindungen Fluorverbindungen Chlorverbindungen Bromverbindungen Iodverbindungen Alkohole, Ether und verwandte Verbindungen Alkohole Ether Stickstoffverbindungen Amine Nitro- und Nitrosoverbindungen Nitrosamine, Azo- und Azoxyverbindungen Imine, Oxime, Hydrazone und Azide Nitrile und Isonitrile Cyanate, Isocyanate, Thiocyanate und Isothiocyanate Schwefelverbindungen Thiole Sulfide Disulfide und Sulfoniumsalze Sulfoxide und Sulfone Sulfonsäuren, Sulfinsäuren, schweflige Säure, Schwefelsäure und Derivate Thiocarboxylatderivate Carbonylverbindungen Aldehyde Ketone Carbonsäuren und Carboxylate Ester und Lactone Amide und Lactame Verschiedene Carbonylderivate Verschiedene Verbindungen Siliciumverbindungen Phosphorverbindungen Verschiedene Verbindungen Naturstoffe Aminosäuren Kohlenhydrate Nucleotide und Nucleoside Literatur

10 Inhaltsverzeichnis XI 5.14 Spektren von Lösungsmitteln und Referenzen IH-NMR-Spektren von üblichen deuterierten Lösungsmitteln IH-NMR-Spektren von sekundären Referenzverbindungen H-NMR -Spektrum eines Gemisches üblicher nichtdeuterierter Lösungsmittel IR-Spektroskopie Alkane Alkene Monoene Allene Alkine Alicyclen Aromatische Kohlenwasserstoffe Heteroaromatische Verbindungen Halogenverbindungen I Fluorverbindungen Chlorverbindungen Bromverbindungen Iodverbindungen Alkohole, Ether und verwandte Verbindungen Alkohole und Phenole Ether, Acetale, Ketale Epoxide Peroxide und Hydroperoxide Stickstoffverbindungen Amine und verwandte Verbindungen Nitro- und Nitrosoverbindungen Imine und Oxime Azoverbindungen Nitrile und Isonitrile Diazoverbindungen Cyanate und Isocyanate Thiocyanate und Isothiocyanate Schwefel verbindungen Thiole und Sulfide Sulfoxide und Sulfone Thiocarbonylderivate Thiocarbonsäurederivate Carbonylverbindungen Aldehyde Ketone Carbonsäuren Ester und Lactone Amide und Lactame Säureanhydride Säurehalogenide

11 XII Inhaltsverzeichnis Kohlensäurederivate Verschiedene Verbindungen Silicium verbindungen Phosphorverbindungen Borverbindungen Aminosäuren Lösungsmittel, Suspensionsmittel und Interferenzen Infrarotspektren üblicher Lösungsmittel Infrarotspektren von Suspensionsmitteln Interferenzen in Infrarotspektren Massenspektrometrie Alkane Alkene Unverzweigte und verzweigte Alkene Polyene und Polyine Literatur Alkine Alicyclische Kohlenwasserstoffe Aromatische Kohlenwasserstoffe Heteroaromatische Verbindungen Halogenverbindungen Alkohole, Ether und verwandte Verbindungen Alkohole und Phenole Hydroperoxide Ether Aliphatische Epoxide Aliphatische Peroxide Literatur Stickstoffverbindungen Amine Nitroverbindungen Diazoverbindungen und Azobenzole Azide Nitrile und Isonitrile Cyanate, Isocyanate, Thiocyanate und Isothiocyanate Literatur Schwefelverbindungen Thiole Sulfide Disulfide Sulfoxide und Sulfone Sulfonsäuren, Sulfonsäureester und Sulfonamide Thiocarbonsäure-S-ester Literatur

12 Inhaltsverzeichnis XIII 7.11 Carbonylverbindungen Aldehyde Ketone Carbonsäuren Anhydride Ester und Lactone Amide und Lactame Imide Literatur Verschiedene Verbindungen Trialkylsilylether Phosphorverbindungen Literatur Massenspektren üblicher Lösungsmittel und Matrixkomponenten Elektronenstoß-Massenspektren üblicher Lösungsmittel Spektren der üblichen FAB-MS-Matrix- und Kalibrationssubstanzen Spektren der üblichen MALDI-MS-Matrixsubstanzen Literatur UVlVis-Spektroskopie Zusammenhang zwischen der Wellenlänge des absorbierten Lichts und der beobachteten Farbe Einfache Chromophore Konjugierte Alkene Diene und Polyene a,ß-ungesättigte Carbonylverbindungen Aromatische Verbindungen Monosubstituierte Benzole Substituierte Benzole Aromatische Carbonylverbindungen Referenzspektren Alkene und Alkine Aromatische Verbindungen Heteroaromatische Verbindungen Verschiedene Verbindungen Nucleotide Übliche LösungsmitteL Sachverzeichnis