여러가지 유기화합물 분석법 - 질량분석법
** Background
- 불포화도 (Degree of unsaturation)
D.U = #C - (#H+#X-#N)/2 + 1
(#C: 탄소 수, #H: 수소 수, #X: 할로젠 수, #N: 질소 수)
D.U : 1 -> 2중결합 1개 or 단일결합으로만 이루어진 고리구조
D.U : 2 -> 2중결합 2개 or 3중결합 1개 or 이중결합이 1개인 고리구조 or 단일결합으로 이루어진 2개의 고리구조
D.U : 4 -> 벤젠고리
- 자연계 동위원소(Isotopes)
- McLafferty rearrangement
질량 분석법에서 유기화합물이 조각화될 때, 어떤 메커니즘이 적용되었는지 알아야 원래 조각화 되기 전 화합물을 유추해낼 수 있다. 그 중 하나 알아야할 중요한 것이 McLafferty rearrangement인데 Gamma-Carbon에서 수소가 떨어지며 재배치되는 현상이다.
- Alpha-Cleavage
C-C 결합이 끊어지는 것을 의미한다.
Alkyl Chlorides에서 주로 일어나지만, Alkyl Bromides에서 덜 일어난다.
- Rule of 13
빠르게 탄화수소 분자식을 유추해내는 방법이다.
M+/13 = #C + Remainder(나머지)
예를들어 72/13 = 5 .... 나머지 7인데
C5H5에 H가 7개 들어가서 C5H12를 후보로 만들 수 있다.
한편 O는 분자량이 16이니깐 CH4를 대체해버릴 수 있다.
분자량 72에는 C5H12, C4H8O가 후보가 될 수 있음.
1. Mass spectrometry (질량 분석법)
-> 분자 질량과 분자식을 알아내는데 이용
원리 : 분자를 양이온화 시켜서 가속화시키면 질량에 따라 자기장의 영향으로 휘는 정도가 달라지는데, collector에 도착한 분자 조각들을 질량별로 기록한다.
질량분석법을 이용하면 다음과 같은 그래프가 나타난다.
m/z(mass-to-charge ratio)는 (분자 질량/전하의 수) 인데 z=1이므로 여기서 m/z는 분자량으로 본다.
CH3CH2CH2CH2CH3 는 다음과 같이 쪼개질 수 있어 위와 같은 결과가 나온다.
- CH3CH2- + CH2CH2CH3+(m/z=43)
- CH2CH2CH3- + CH3CH2+ (m/z=29)
- CH3- + CH2CH2CH2CH3+ (m/z=57)
- CH2CH2CH2CH3- + CH3+ (m/z=15)
- CH3CH2CH2CH2CH3+ (mz/=72)
질량 분석법 과정에서 가장 약한 결합이 많이 끊어지고, 가장 안정된 상태의 분자 조각이 가장 많이 검출된다.
따라서, CH3CH2 + CH2CH2CH3 조합이 많이 존재하므로 더 안정적
High Resolution Mass Spectrometry를 사용하면 m/z를 소숫점 넷째자리까지 알아낼 수 있는데, 자연계 동위원소 비율 및 분자량을 이용하면 정확한 분자식까지 알아낼 수 있다.
Low Resolution Mass Spectrometry에서는 예를들어 M과 M+2의 비율이 1:1이면 분자에 Br(자연계 동위원소 비율에 분자량 79와 81이 1:1로 존재)이 있는 정도의 정보만 알아낼 수 있음.
2. Infrared(IR) spectrometry (적외선 분석법)
-> 유기화합물 내의 작용기(functional groups)를 알아냄
2021.09.11 - [자연과학/유기화학] - 여러가지 유기화합물 분석법 - 질량분석법
여러가지 유기화합물 분석법 - 질량분석법
** Background - 불포화도 (Degree of unsaturation) D.U = #C - (#H+#X-#N)/2 + 1 (#C: 탄소 수, #H: 수소 수, #X: 할로젠 수, #N: 질소 수) D.U : 1 -> 2중결합 1개 or 단일결합으로만 이루어진 고리구조 D.U :..
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3. Ultraviolet/visible (UV/Vis) spectroscopy (자외선 분석법)
-> 공액이중결합(conjugated double bonds)을 가진 유기화합물에 대한 정보를 제공
2021.09.21 - [자연과학/유기화학] - 여러가지 유기화합물 분석법 - 자외선 분석법
여러가지 유기화합물 분석법 - 자외선 분석법
** Background The Beer-Lambert Law A = ε c l (A: 흡광도(absorbance of the sample), c: 농도(concentration of substance in solution), l : 기계 내 빛이 통과해가는 경로의 길이(length of the light path..
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4. Nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy (핵자기공명 분석법)
-> C-C와 C-H 뼈대에 대한 정보 제공
2021.09.22 - [자연과학/유기화학] - 여러가지 유기화합물 분석법 - 핵자기공명 분석법
여러가지 유기화합물 분석법 - 핵자기공명 분석법
** Background 참조화합물 (Reference compound) TMS는 참조화합물로 NMR signal이 0 ppm에서 발생하는 NMR의 기준이 되는 유기화합물이다. NMR spectrum을 얻었는데 TMS가 0ppm에 위치하지 않으면 그래프를 shif..
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