Spektrum NMR memberikan informasi tentang jumlah dan sifat lingkungan setiap tipe hidrogen dalam molekul. Gabungan spektrum NMR dan IR seringkali cukup untuk menentukan struktur molekul yang belum diketahui. Proton dalam molekul akan mengalami pergeseran frekuensi resonansi tergantung pada lingkungan kimiawi sekitarnya.

2. SPEKTRUM NMR ?SPEKTRUM NMR ?
 Analisis HAnalisis H11
NMR merupakan analisis untukNMR merupakan analisis untuk
menentukan struktur suatu senyawamenentukan struktur suatu senyawa
berdasarkan tipe proton/hidrogenberdasarkan tipe proton/hidrogen
 Spektrum NMR memberikan keteranganSpektrum NMR memberikan keterangan
tentang jumlah tipe hidrogen suatu molekultentang jumlah tipe hidrogen suatu molekul
 Spektrum NMR memberikan keteranganSpektrum NMR memberikan keterangan
tentang sifat lingkungan setiap tipe hidrogententang sifat lingkungan setiap tipe hidrogen
 Gabungan antara spektrum NMR danGabungan antara spektrum NMR dan
spektrum IR sering kali cukup untukspektrum IR sering kali cukup untuk
menentukan struktur molekul yang belummenentukan struktur molekul yang belum
diketahuidiketahui

3. Mengapa Mempelajari NMR ?
Minyak
Cengkeh
Eugenol Industri makanan, farmasi
Iso-
eugenol
Eugenol
Asetat
Industri parfum/kosmetika
Vanilin Industri Flavor
Industri Plavor

4. Minyak
Cengkeh
Eugenol Isoeugenol
VanilinVertaraldehid
kalkon kalkon
Flavon
Ket :
Setiap tahap
pembentukan senyawa
disertai
identifikasi secara
spektroskopi (UV Vis,
IR, NMR dan MS)
Uji aktivitas antioksidan
SINTESIS FLAVON

5. Sintesis FeratraldehidSintesis Feratraldehid
OH
OCH3
OH
OCH3
eugenol isoeugenol
H
O
OCH3
OCH3
veratraldehyde
H
O
OH
OCH3
Vanillin

6. Usulan SintesisUsulan Sintesis
VerataldehidVerataldehid
OH
OCH3
OCH3
OCH3
OCH3
OCH3
O
OCH3
OCH3
H
Eugenol metileugenol metil isoeugenol Veratraldehid

7. H
O
OCH3
OCH3
veratraldehyde
OH
O
HO
OCH3
OCH3
2',4'-dihydroxy 3,4-
dimethoxychalcone
H
O
OH
OCH3
Vanillin
OH
o
OH
OCH3
HO O
o
O
OCH3
HO
2”,4”,4 trihydroxy,
3 methoxychalcone
flavon
O
OHHO
2,4-dihidroksi asetofenon

8. Contoh Spektrum HContoh Spektrum H11
NMRNMR

9. Spektrum Resonansi magnet IntiSpektrum Resonansi magnet Inti
(H(H11
NMR)NMR)
 Memberikan keterangan tentang jumlahMemberikan keterangan tentang jumlah
tipe hidrogen suatu molekultipe hidrogen suatu molekul
 Memberikan keterangan tentang sifatMemberikan keterangan tentang sifat
lingkungan setiap tipe hidrogenlingkungan setiap tipe hidrogen
 Gabungan antara spektrum NMR danGabungan antara spektrum NMR dan
spektrum IR sering kali cukup untukspektrum IR sering kali cukup untuk
menentukan struktur molekul yang belummenentukan struktur molekul yang belum
diketahuidiketahui

10. Spin IntiSpin Inti
 Banyak inti atom bila berputar berkelakuanBanyak inti atom bila berputar berkelakuan
seperti magnetseperti magnet
 Setiap inti atom yang mempunyai nomorSetiap inti atom yang mempunyai nomor
atom ganjil atau nomor massa ganjil atauatom ganjil atau nomor massa ganjil atau
keduanya, mempunyai momentum angularkeduanya, mempunyai momentum angular
spin dan momen magnet tertentuspin dan momen magnet tertentu
 Misalnya :Misalnya : 11HH11
,, 11HH22
,, 66CC1313
,, 77NN1414
,,,, 99FF1919
 Tidak termasuk mempunyai spinTidak termasuk mempunyai spin
misalnya :misalnya : 66CC1212
,, 88OO1616

11. Momen Magnet IntiMomen Magnet Inti
 Karena inti bermuatan maka setiap intiKarena inti bermuatan maka setiap inti
dalam medan magnet yang diberikandalam medan magnet yang diberikan
berputar dengan menghasilkan medanberputar dengan menghasilkan medan
magnet.magnet.
 Inti yang berputar mempunyai momenInti yang berputar mempunyai momen
magnet (magnet (μμ) yang dihasilkan oleh medan) yang dihasilkan oleh medan
magnet dan spinnyamagnet dan spinnya

12. Kedudukan Spin danKedudukan Spin dan
Momen Magnet IntiMomen Magnet Inti
 Inti hidrogen dapat mempunyai spin searah jarumInti hidrogen dapat mempunyai spin searah jarum
jam (+1/2) dan berlawanan arah jarum jam (-1/2)jam (+1/2) dan berlawanan arah jarum jam (-1/2)
 Dalam medan magnet semua proton mempunyaiDalam medan magnet semua proton mempunyai
momen magnet (momen magnet (μμ)) yang searah dan berlawananyang searah dan berlawanan
arah dengan medan magnet yang diberikan.arah dengan medan magnet yang diberikan.
 Kedudukan spin (+1/2) tenaganya rendah,Kedudukan spin (+1/2) tenaganya rendah,
kedudukan spin (-1/2) tenaganya tinggikedudukan spin (-1/2) tenaganya tinggi
 Pada penggunaan medan magnet kuat kedudukanPada penggunaan medan magnet kuat kedudukan
spin dipecah menjadi dua kedudukan yangspin dipecah menjadi dua kedudukan yang
tenaganya tidak samatenaganya tidak sama

13. Nuclear SpinNuclear Spin
 A nucleus with an odd atomic number orA nucleus with an odd atomic number or
an odd mass number has a nuclear spin.an odd mass number has a nuclear spin.
 The spinning charged nucleus generatesThe spinning charged nucleus generates
a magnetic field.a magnetic field.
=>

14. External MagneticExternal Magnetic
FieldField
 When placed in an external field,When placed in an external field,
spinning protons act like bar magnets.spinning protons act like bar magnets.

15. Kedudukan Spin ProtonKedudukan Spin Proton
- ½ Melawan medan
+ ½ sarah medan
- 1/2
+ 1/2
Ho
Tidak ada
medan
Ada
medan
E

16. Penyerapan TenagaPenyerapan Tenaga
E = k Ho = hv
- 1/2
+ 1/2
E
Ho kenaikan medan magnet
Pemisahan tenaga kedudukan spin sebagai
fungsi kekuatan medan magnet yang digunakan

17. Perbedaan TenagaPerbedaan Tenaga
 Makin besar medan magnet yang digunakanMakin besar medan magnet yang digunakan
makin besar perbedaan tenaga antaramakin besar perbedaan tenaga antara
kedudukan spin yang berlawanankedudukan spin yang berlawanan
 ΔΔ E = f (HE = f (Hoo) = f () = f (γγ HHoo)=)= hvhv == γγ((h/2h/2ππ) H) Hoo
 SehinggaSehingga vv = (= (γγ /2/2 ππ) H) Hoo
γγ = perbandingan giro magnet (magnetogyric ratio)= perbandingan giro magnet (magnetogyric ratio)
yaitu perbandingan antara perbedaan momen magnetyaitu perbandingan antara perbedaan momen magnet
dengan momen angularnya. Nilaidengan momen angularnya. Nilai γγ, adalah tetap untuk, adalah tetap untuk
setiap inti (26,753 ssetiap inti (26,753 s-1-1
gaussgauss-1-1
untuk H).untuk H).

18. Proses Resonansi Magnet IntiProses Resonansi Magnet Inti
 Bila medan magnet diberikan, inti akan berputarBila medan magnet diberikan, inti akan berputar
pada sumbunya dengan frekuensi angular/sudutpada sumbunya dengan frekuensi angular/sudut
((ωω). Frekuensi saat proton berputar berbanding). Frekuensi saat proton berputar berbanding
langsung dengan kekuatan medan yang diberikanlangsung dengan kekuatan medan yang diberikan
 Untuk proton jika medan yang diberikan 14.100Untuk proton jika medan yang diberikan 14.100
gauss, frekuensi perputaran sekitar 60 MHgauss, frekuensi perputaran sekitar 60 MHzz..
 Karena inti bermuatan, perputaran inti akanKarena inti bermuatan, perputaran inti akan
menghasilkan getaran medan listrik denganmenghasilkan getaran medan listrik dengan
frekuensi yang sama.frekuensi yang sama.

19. Proses Resonansi Magnet Inti ….Proses Resonansi Magnet Inti ….
lanjutanlanjutan
 Jika gelombang radio dari frekuensi yang sama diberikanJika gelombang radio dari frekuensi yang sama diberikan
pada proton yang berputar, tenaga akan diserappada proton yang berputar, tenaga akan diserap
 Bila frekuensi komponen medan listrik yang bergetar dariBila frekuensi komponen medan listrik yang bergetar dari
radiasi yang datang tepat sama dengan frekuensi medanradiasi yang datang tepat sama dengan frekuensi medan
listrik yang dihasilkan oleh inti yang berputar dua medanlistrik yang dihasilkan oleh inti yang berputar dua medan
dapat bergabung dan tenaga dapat dipindahkan dari radiasidapat bergabung dan tenaga dapat dipindahkan dari radiasi
yang datang ke inti sehingga muatan berputaryang datang ke inti sehingga muatan berputar..
 Keadaan ini disebutKeadaan ini disebut “resonansi”.“resonansi”.Inti beresonansi denganInti beresonansi dengan
gelombang elektromagnetik yang datang,gelombang elektromagnetik yang datang,

20. ResonansiResonansi
 Resonansi :Resonansi : Dalam spektroskopi NMR resonansiDalam spektroskopi NMR resonansi
adalah energi yang diserap oleh inti yang presesiadalah energi yang diserap oleh inti yang presesi
dan hasil “flip” spin inti dari tingkat energi rendahdan hasil “flip” spin inti dari tingkat energi rendah
ke tingkat energi tinggike tingkat energi tinggi
 Presesi spin menginduksi medan magnet yangPresesi spin menginduksi medan magnet yang
menghasilkan sinyal yang direkam oleh instrumen.menghasilkan sinyal yang direkam oleh instrumen.
 Signal:Signal: Rekaman spektrum NMR dari resonansiRekaman spektrum NMR dari resonansi
magnetik nuklirmagnetik nuklir

21. Frekuensi Resonansi dan KekuatanFrekuensi Resonansi dan Kekuatan
Medan Magnet yang DigunakanMedan Magnet yang Digunakan
Proton yang tidak terlindungi akan menyerapProton yang tidak terlindungi akan menyerap
radiasi pada frekuensi 42,6 MHradiasi pada frekuensi 42,6 MHzz padapada
medan yang berkekuatan 10.000 Gaussmedan yang berkekuatan 10.000 Gauss
atau frekuensi 60,0 MHatau frekuensi 60,0 MHzz pada medan yangpada medan yang
berkekuatan 14.100 gauss.berkekuatan 14.100 gauss.

22. Pergeseran Kimia dan PerlindunganPergeseran Kimia dan Perlindungan
 Proton-proton dilindungi oleh elektron yangProton-proton dilindungi oleh elektron yang
mengelilinginnyamengelilinginnya
 Di dalam medan magnet perputaran elektron valensiDi dalam medan magnet perputaran elektron valensi
menghasilkan medan magnet yang melawan medanmenghasilkan medan magnet yang melawan medan
magnet yang digunakan, sehingga proton dalam molekulmagnet yang digunakan, sehingga proton dalam molekul
dilindungi dari medan magnet yang digunakandilindungi dari medan magnet yang digunakan
 Besarnya perlindungan berbanding lurus pada kerapatanBesarnya perlindungan berbanding lurus pada kerapatan
elektron yang mengelilinginya, sehingga adanyaelektron yang mengelilinginya, sehingga adanya
perputaran elektron valensi menyebabkan inti akanperputaran elektron valensi menyebabkan inti akan
mengalami perputaran dengan frekuensi resonansi yangmengalami perputaran dengan frekuensi resonansi yang
lebih rendahlebih rendah
 Setiap proton dalam molekul mempunyai lingkunganSetiap proton dalam molekul mempunyai lingkungan
elektron yang berbeda sehingga akan mengalami frekuensielektron yang berbeda sehingga akan mengalami frekuensi
resonansi yang berbeda.resonansi yang berbeda.

23. Pergeseran Kimia dan PerlindunganPergeseran Kimia dan Perlindungan

24. Proton in MoleculProton in Molecul
=>
 Depending on their chemicalDepending on their chemical
environment, protons in a molecule areenvironment, protons in a molecule are
shielded by different amounts.shielded by different amounts.

25. TetrametilsilanTetrametilsilan
 Perbedaan frekuensi resonansi setiap protonPerbedaan frekuensi resonansi setiap proton
sangat kecilsangat kecil
 Jika medan magnet yang digunakan mempunyaiJika medan magnet yang digunakan mempunyai
kekuatan 14.100 Gauss perbedaan frekuensikekuatan 14.100 Gauss perbedaan frekuensi
resonansi proton dalam klorometan denganresonansi proton dalam klorometan dengan
proton dalam fluorometan hanya 72 Hproton dalam fluorometan hanya 72 Hzz
 Karena medan magnet yang digunakan dariKarena medan magnet yang digunakan dari
frekuensi sekitar 60 MHfrekuensi sekitar 60 MHzz frekuensi resonansifrekuensi resonansi
setiap proton sangat sukar diukursetiap proton sangat sukar diukur
 Adanya penambahan senyawa standar sepertiAdanya penambahan senyawa standar seperti
tetrametilsilan, (CHtetrametilsilan, (CH33))44Si yang juga disebut TMSSi yang juga disebut TMS
akan memudahkan pengukuranakan memudahkan pengukuran

26. TetramethylsilaneTetramethylsilane
 TMS is added to the sample.TMS is added to the sample.
 Since silicon is less electronegative than carbon, TMSSince silicon is less electronegative than carbon, TMS
protons are highly shielded. Signal defined as zeroprotons are highly shielded. Signal defined as zero..
 Organic protons absorb downfield (to the left) of theOrganic protons absorb downfield (to the left) of the
TMS signal.TMS signal.
=>=>
Si
CH3
CH3
CH3
H3C

27. Pergeseran KimiaPergeseran Kimia
dalam Hzdalam Hz
 Jika TMS dipilih sebagai senyawa standar, makaJika TMS dipilih sebagai senyawa standar, maka
resonansi proton senyawa lain diukur seberapa jauhresonansi proton senyawa lain diukur seberapa jauh
dalam Hdalam Hzz digeser dari proton-proton TMSdigeser dari proton-proton TMS
 Bilangan pergeseran dalam HBilangan pergeseran dalam Hzz dari TMS suatu protondari TMS suatu proton
tergantung pada kekuatan medan magnet yangtergantung pada kekuatan medan magnet yang
digunakandigunakan
 Perbandingan frekuensi resonansi = perbandingan duaPerbandingan frekuensi resonansi = perbandingan dua
kekuatan medan magnet yang digunakankekuatan medan magnet yang digunakan
100 MH100 MHzz 23.500 Gauss 523.500 Gauss 5
 Misalnya : = =Misalnya : = =
60 MH60 MHzz 14.100 Gauss 314.100 Gauss 3

28. Pergeseran KimiaPergeseran Kimia
((δδ ) dalam ppm) dalam ppm
 Mengukuran dengan kekuatan medan magnet yangMengukuran dengan kekuatan medan magnet yang
berbeda menghasilkan pergeseran Hberbeda menghasilkan pergeseran Hzz dari TMS yangdari TMS yang
berbeda akan menimbulkan masalahberbeda akan menimbulkan masalah
 Pengunaan parameter baru yang tidak tergantung padaPengunaan parameter baru yang tidak tergantung pada
kekuatan medan magnet yang digunakan yang disebutkekuatan medan magnet yang digunakan yang disebut ““
pergeseran kimia” (pergeseran kimia” (δδ)) dapat mengatasi masalahdapat mengatasi masalah
Pergeseran dalam HPergeseran dalam Hzz
δδ ==
Frekuensi spektrofotometer dalam MHFrekuensi spektrofotometer dalam MHzz
 Pergeseran kimia dalam satuanPergeseran kimia dalam satuan δδ menyatakan bilanganmenyatakan bilangan
di mana resonansi proton digeserkan dari TMS dalamdi mana resonansi proton digeserkan dari TMS dalam
“part per million” (ppm).“part per million” (ppm).

29.  HargaHarga δδ tidak tergantung pada apakah diukur pada 60tidak tergantung pada apakah diukur pada 60
MHMHzz atau pada 100 MHatau pada 100 MHzz
 Contoh :Contoh :
Pada 60 MHPada 60 MHzz pergeseran proton dalam CHpergeseran proton dalam CH33Br adalah 162Br adalah 162
HHzz dari TMS, tetapi pergeseran pada 100 MHdari TMS, tetapi pergeseran pada 100 MHzz adalah 270adalah 270
HHzz, namun demikan keduanya mempunyai harga, namun demikan keduanya mempunyai harga δδ yangyang
sama yaitu (sama yaitu (δδ = 2,70)= 2,70)
162 H162 Hzz 270 H270 Hzz
δδ = = == = = 2,70 ppm2,70 ppm
60 MH60 MHzz 100 MH100 MHzz

30. Delta ScaleDelta Scale

31. Location of SignalsLocation of Signals
 More electronegativeMore electronegative
atoms deshield moreatoms deshield more
and give larger shiftand give larger shift
values.values.
 Effect decreasesEffect decreases
with distance.with distance.
 AdditionalAdditional
electronegativeelectronegative
atoms causeatoms cause
increase inincrease in
chemical shift.chemical shift.
=>=>

32. Typical ValuesTypical Values

33. Equivalent hydrogensEquivalent hydrogens
H3 C
C C
CH3
H3 C CH3
CH3 CCH3 ClCH2 CH2 Cl
Propanone
(Acetone)
1,2-Dichloro-
ethane
Cyclopentane 2,3-Dimethyl-
2-butene
O
Hydrogens that have the same chemical environment.Hydrogens that have the same chemical environment.
A molecule with 1 set of equivalent hydrogens givesA molecule with 1 set of equivalent hydrogens gives 11
NMR signal.NMR signal.

34. Some NonequivalentSome Nonequivalent
hydrogenshydrogens
C C
H
H
H
a
b
c
OH
H
H
H
a
b
c
d
CH3
H Cl
H H
Cl
a b =>

35. The NMR GraphThe NMR Graph

36. Number of SignalsNumber of Signals
Equivalent hydrogens haveEquivalent hydrogens have
the same chemical shift.the same chemical shift.

37. Intensity of SignalsIntensity of Signals
=>
 The area under each peak is proportional toThe area under each peak is proportional to
the number of protons.the number of protons.

38. How Many HydrogensHow Many Hydrogens
=>
 When the molecular formula is known, eachWhen the molecular formula is known, each
integral rise can be assigned to a particularintegral rise can be assigned to a particular
number of hydrogens.number of hydrogens.

39. NMR SignalsNMR Signals
 TheThe numbernumber of signals shows how manyof signals shows how many
different kinds of protons are present.different kinds of protons are present.
 TheThe locationlocation of the signals shows howof the signals shows how
shielded or deshielded the proton is.shielded or deshielded the proton is.
 TheThe intensityintensity of the signal shows theof the signal shows the
number of protons of that type.number of protons of that type.
 SignalSignal splittingsplitting shows the number ofshows the number of
protons on adjacent atoms.protons on adjacent atoms.

40. Medan AnisotropiMedan Anisotropi

41. Medan AnisotropiMedan Anisotropi

42. Medan AnisotropiMedan Anisotropi

43. Medan AnisotropiMedan Anisotropi

44. Pemecahan PuncakPemecahan Puncak
SpektraSpektra

45. Pemecahan PuncakPemecahan Puncak

46. Pemecahan PuncakPemecahan Puncak

47. Spektrum EtilbensenaSpektrum Etilbensena

48. Range of MagneticRange of Magnetic
CouplingCoupling
 Equivalent protons do not split each other.Equivalent protons do not split each other.
 Protons bonded to the same carbon will splitProtons bonded to the same carbon will split
each othereach other onlyonly if they are not equivalent.if they are not equivalent.
 Protons on adjacent carbons normally willProtons on adjacent carbons normally will
couple.couple.
 Protons separated by four or more bonds willProtons separated by four or more bonds will
not couple.not couple.

49. PROBLEMPROBLEM
 Describe the appearance of theDescribe the appearance of the 11
H NMR spectrum of each of theH NMR spectrum of each of the
following compounds. How many signals would you expect to find, andfollowing compounds. How many signals would you expect to find, and
into how many peaks will each signal be split?into how many peaks will each signal be split?
(a) 1,2-Dichloroethane (d) 1,2,2-Trichloropropane(a) 1,2-Dichloroethane (d) 1,2,2-Trichloropropane
(b) 1,1,1-Trichloroethane (e) 1,1,1,2-Tetrachloropropane(b) 1,1,1-Trichloroethane (e) 1,1,1,2-Tetrachloropropane
(c) 1,1,2-Trichloroethane(c) 1,1,2-Trichloroethane
 SAMPLE SOLUTIONSAMPLE SOLUTION
(a) All the protons of 1,2-dichloroethane (ClCH(a) All the protons of 1,2-dichloroethane (ClCH22CHCH22Cl) areCl) are
chemically equivalent and have the same chemical shift. Protonschemically equivalent and have the same chemical shift. Protons
that have the same chemical shift do not split each other’s signal,that have the same chemical shift do not split each other’s signal,
and so the NMR spectrum ofand so the NMR spectrum of
1,2-dichloroethane consists of a single sharp peak.1,2-dichloroethane consists of a single sharp peak.

50. Soal LatihanSoal Latihan
Gambarkan struktur senyawa dengan rumus molekul serta dataGambarkan struktur senyawa dengan rumus molekul serta data
spektrumspektrum 11
HNMR sebagai berikut :HNMR sebagai berikut :
a. Ca. C1010HH1414 ::
- singlet (- singlet (δδ 1,30), 9 H1,30), 9 H
- singlet (- singlet (δδ 7,28), 5 H7,28), 5 H
b. Cb. C1010HH1414 ::
- doublet (- doublet (δδ 0,88), 6 H0,88), 6 H
- multiplet (- multiplet (δδ 1,86), 1 H1,86), 1 H
- doublet (- doublet (δδ 2,45), 2 H2,45), 2 H
- singlet (- singlet (δδ 7,12), 5 H7,12), 5 H
 Derajad Ketidak Jenuhan :Derajad Ketidak Jenuhan :
Karbon + 1 – Hidrogen/2 – Halogen/2 + Nitrogen/2Karbon + 1 – Hidrogen/2 – Halogen/2 + Nitrogen/2

51. TwoTwo 1313
C NMRC NMR
SpectraSpectra
=>

53. HO
In CDCl3 solvent
In CDCl3 solvent