Lösung

Im Spektrum lassen sich 5 Signalgruppen separieren:

Wie kann man die Frage der Multiplizität des höchstfeldigen (δ = 0.9 ppm) Multipletts entscheiden? Welche Möglichkeiten gibt es?

Dublett von Tripletts?

Für ein Dublett von Triplett würde man zwei verschiedene Nachbarn benötigen. Damit wären zwei Valenzen vergeben und das Signal müsste von einer CH2-Gruppe stammen.

- XH2 - CH2 - YH -

Bei einem Integral von 6 würde dies drei identische Strukturfragmente bedeuten. Mit X = Y = C müsste die gesuchte Verbindung insgesamt 9 Kohlenstoffatome, mit X = C und y = O insgesamt 3 Sauerstoffatome enthalten. Beides ist mit der Summenformel C8H16O2 nicht in Übereinstimmung zu bringen.

Zwei Tripletts?

Zwei Tripletts mit einem Gesamtintegral des Multipletts von 6 lassen sich durch zwei Methylgruppen mit jeweils benachbarten Methylengruppen erklären.

- CH2 - CH3

- CH2 - CH3

Das Spektrum weist genügend Multipletts mit einem Integral von 2auf, die für die Methylengruppe in Frage kommen. Natürlich sind die beiden Ethylgruppen chemisch nicht äquivalent.

CH3 0.95 ppm - CH2 1.2 ... 1.7 ppm -
CH3 0.94 ppm - CH2 1.2 ... 1.7 ppm -

Die Tripletts bei 2.3 und 4.1 ppm kommen trotz passenden Integrals für die Methylengruppen nicht in Frage, weil wegen der benachbarten Methylgruppe mindestens ein Quartett beobachtet werden muss.

Zwei saubere Tripletts jeweils mit dem Integral 2 findet man bei 2.3 und 4.1 ppm.

  • Integral 2: CH2
  • Triplett: eine CH2-Gruppe benachbart

➂ - CH2 4.1 ppm - CH2 1.2 ... 1.7 ppm -
und
➃ - CH2 2.3ppm - CH2 1.2 ... 1.7 ppm -

Die ausgeprägte Tieffeldverschiebung von 4.1 ppm der einen Methylengruppe zeigt einen stark elektronenziehenden Nachbarn an. Aus der Summenformel kommt dafür nur ein Sauerstoffatom als Nachbar in Frage.

➂ - O - CH2 4.1 ppm - CH2 1.2 ... 1.7 ppm -
und
➃ - CH2 2.3ppm - CH2 1.2 ... 1.7 ppm -

An der zweiten Valenzdes Sauerstoffatoms kann keine weitere CH2-Gruppe gebunden sein. Die Protonen dieser Gruppe würden ebenfalls in der Nähe von 4.1 ppm auftauchen. Das nächsthöherfeldige Signale erscheint jedoch erst bei etwa 2.3 ppm. Mit den Informationen

  • ein weiteres Sauerstoffatom in der Summenformel,
  • ein Doppelbinmdungsäquivalent und
  • einem Signal bei ca. 174 ppm im Kohlenstoffspektrum
Die ausgeprägte Tieffeldverschiebung von 4.1 ppm der bietet sich als Nachbar des Sauerstoffs eine Carbonylgruppe an.

➂ - CO174 ppm - O - CH2 4.1 ppm - CH2 1.2 ... 1.7 ppm -
und
➃ - CH2 2.3ppm - CH2 1.2 ... 1.7 ppm -

Was ist der Nachbar der Carbonylgruppe? Mit den bisher aufgestellten vier Strukturfragmenten sind bereits alle Protonen der Summenformel vergeben, genauer gesagt zwei zuviel. Als Nacgbar kommen die Fragmente ➀ ➁ und ➃ in Frage. Setzen wir versuchsweise ➀ oder ➁ ein.

➀ + ➂
CH3 0.95 ppm - CH2 1.2 ... 1.7 ppm - CO174 ppm - O - CH2 4.1 ppm - CH2 1.2 ... 1.7 ppm -

In dieser angenommenen Struktur müsste die markierte Methylengruppe als sauberes Quartett im angegebenen Bereich der chemischen Verschiebung erscheinen.

Mangels eines solchen Quartetts bleibt als Nachbar der Carbonylgruppe nur das Strukturfragment ➃ übrig.

➂ + ➃
- CH2 1.2 ... 1.7 ppm ppm - CH2 2.3 ppm - CO 174 ppm - O - CH2 4.1 ppm - CH2 1.2 ... 1.7 ppm -

Die Ethylgruppen ➀ und ➁ passen an die freien Valenzen und man erhält eine Verbindung

CH3 - CH2 - CH2 1.2 ... 1.7 ppm ppm - CH2 2.3 ppm - CO 174 ppm - O - CH2 4.1 ppm - CH2 - CH2 1.2 ... 1.7 ppm - CH3

mit der Summenformel C9H18O2

Eine Methylengruppe ist zu viel. Sicher bekannt sind die nicht markierten Strukturelemente, d.h. die beiden Methylgruppen und die beiden Methylengruppen in direkter Nachbarscjhaft zur Estergruppe. Die markierten Methylengruppen erscheinen im Protonenspektrum im Bereich der mit B markierten Signale.

Dort findet man 6 Protonen. Eine der vier Methylengruppen gehört nicht zur Struktur. Welche?

Die Frage ist mit den vorliegenden Spektren nicht sauber zu beantworten.

Egal, welche der markierten Methjylengruppen man streicht, verbleiben zwei Methylgruppen (Triplett) und zwei Methylengruppen (Triplett), sowie drei Methylengruppensignale mit chemisch unterschiedlichen Nachbarn und damit kombinierten Multipletts.

Mögliche Lösungen sind n-Butylsäure-n-butylester oder n-Pentansäure-n-propylester