分析化学

NMR・IR・MSを組み合わせた構造決定

NMR・IR・MSを組み合わせた構造決定の原理を理解し、定量分析に応用する。

直観直観：測定の考え方

一つのスペクトルだけでは構造を証明できない。MS の分子式、IR の官能基、NMR のプロトン環境が一致して初めて構造が信頼できる。

対話型の分析信号でNMR・IR・MSを組み合わせた構造決定の測定原理を確認する。

構造解析は分子式、不飽和度、官能基振動、断片化経路、化学シフトとカップリングパターンを組み合わせる。

定義:

まず測定対象量を定め、それに応答する信号を選び、校正標準または妥当性確認済みのモデルと試料を比較する。

DBE=\dfrac{2C+2+N-H-X}{2}

例: 計算例

示した測定値と方法式から分析対象量を求める。

解答

酢酸エチル C₄H₈O₂ は DBE=1。強いエステル C=O 吸収、分子量88、4.1・2.05・1.26 ppm 付近の¹H NMR 信号は CH₃COOCH₂CH₃ を支持する。

分子式と不飽和度が候補構造を制限し、IR は官能基、MS は分子量と断片論理、NMR は原子環境・カップリング・積分を与える。証拠間の一致が判定基準となる。

校正、選択性、試料前処理、不確かさは方法そのものの一部であり、後付けではない。単位、条件、校正範囲を報告する。

DBE=\dfrac{2C+2+N-H-X}{2}

構造解析は分子式、同位体パターン、断片化、化学シフト、結合、相関実験に依る。複数構造が全データを満たす場合はあいまいさが残り、追加の直交証拠が要る。

自動解釈、AI によるスペクトル予測、微量 NMR プローブ、インソース断片化モデルが複雑・低存在量分子の構造帰属を広げる。

Spectrometric Identification of Organic Compounds, 8th ed. · Robert M. Silverstein, Francis X. Webster, David J. Kiemle and David L. Bryce, 2014
Introduction to Spectroscopy, 5th ed. · Donald L. Pavia, Gary M. Lampman, George S. Kriz and James R. Vyvyan, 2015