Schnelle KI-Schätzung von NMR-, Massen- und UV-Vis-Spektren mit dem Spectroscopy-Plugin

Warum ein Spektrum vorhersagen, bevor man es misst?

Spektroskopie-Aufgaben beginnen mit einer Struktur und einer Frage: Wie sollte ihr Spektrum aussehen? Eine grobe Vorhersage zeigt dir, wo du suchen musst und was du erwarten kannst. Sie hilft auch zu erklären, warum ein Signal genau dort erscheint.

Jede Methode beantwortet eine andere Frage:

• NMR zeigt die chemische Umgebung der Kerne. In einem ¹H-Spektrum spiegelt die chemische Verschiebung (in ppm) die elektronische Umgebung jedes Wasserstoffatoms wider, das Integral die Anzahl der Wasserstoffatome, die das Signal erzeugen, und die Aufspaltung die benachbarten Wasserstoffatome. Ein ¹³C-Spektrum zeigt die unterschiedlichen Kohlenstoffumgebungen.
• Bei der EI-Massenspektrometrie wird das Molekül mit energiereichen Elektronen beschossen. Dabei wird ein Elektron entfernt und ein Radikalkation gebildet, das Molekülion. Sein m/z liefert die Molekülmasse, und die Fragmentpeaks zeigen, welche Bindungen brechen. Der höchste Peak ist der Basispeak und wird auf 100 gesetzt.
• UV-Vis misst das von Chromophoren wie konjugierten π-Systemen und Carbonylgruppen absorbierte Licht. Mehr Konjugation verschiebt das Absorptionsmaximum (λ_max) meist zu längeren Wellenlängen.

Das Spectroscopy-Plugin schickt deine Struktur an ein KI-Sprachmodell und zeigt dessen Antwort. Die Werte sind Schätzungen, keine Messdaten. Sie eignen sich gut zum Lernen und Diskutieren, aber nicht als Referenz.

Was das Plugin dir liefert

So installierst du das Spectroscopy-Plugin

1. Öffne den MolDraw-Editor und melde dich an. Ein kostenloses Konto genügt.
2. Klicke auf Settings (das Zahnrad) und dann auf Plugins.
3. Klicke neben Spectroscopy auf Install.
4. Öffne Settings › AI und füge einen Gemini-API-Schlüssel ein. MolDraw speichert den Schlüssel nur in deinem Browser.

Ohne Schlüssel zeigt das Plugin die Meldung „Spectroscopy requires AI. Add a Gemini API key in Settings → AI.“

So sagst du ein Spektrum vorher

Über das Chemistry-Menü

1. Zeichne das Molekül oder füge einen SMILES ein.
2. Öffne das Menü Chemistry in der Werkzeugleiste und wähle Spectroscopy.
3. Wähle Predict NMR (¹H), Predict MASS spectra (EI) oder Predict UV.
4. Das Ergebnisfenster öffnet sich mit Diagramm, Tabelle und Hinweisen.
5. Mit Download PNG oder Download CSV behältst du das Ergebnis.

Über den KI-Chat

1. Klicke auf die Schaltfläche AI, um den KI-Chat zu öffnen.
2. Gib eine Anfrage ein, zum Beispiel „Predict the 13C NMR spectrum of the molecule on the canvas“.
3. Stelle Rückfragen, etwa „Warum liegt der Basispeak bei m/z 43?“

Um dich auf einen Teil einer größeren Struktur zu konzentrieren, markiere zuerst diese Atome. MolDraw sendet trotzdem die ganze Struktur, bittet das Modell aber, die Auswahl als interessierendes Fragment zu behandeln.

Einsatz in Unterricht und Labor

• Übungsaufgaben: Sag ein Spektrum vorher, exportiere das Diagramm als PNG und lass Studierende jeden Peak zuordnen. Zeige dann ein echtes Spektrum und besprich, wo die Schätzung danebenlag.
• Praktikumsvorbereitung: Verschaffe dir vor der Aufnahme eines Spektrums einen groben Eindruck, wo die Hauptsignale liegen sollten.
• Nach der Messung: Öffne deine echten Daten neben der Vorhersage. NMR-Spektrum im Browser referenzieren und integrieren. Massenspektrum mit Summenformel und Isotopenmuster abgleichen. λmax und ε in einem UV-Vis-Spektrum bestimmen.
• Vor und nach einer Reaktion: Sag die Spektren für Ausgangsstoff und erwartetes Produkt vorher. Notiere, welche Signale erscheinen oder verschwinden sollten, und suche sie dann in deinen Daten.
• Fragmente erklären: Frag im Chat, warum ein Fragment entsteht. Prüfe das Molekülion mit dem Rechner für exakte Masse.

Tipps und ehrliche Grenzen

• Betrachte jeden Wert als Schätzung. Vergleiche ihn mit experimentellen Spektren in SDBS oder NIST oder mit einer zweiten Vorhersage aus dem Plugin NMR Analyser.
• Summenformel und Molekulargewicht im Ergebnisfenster stammen ebenfalls vom Modell. Vergleiche sie mit den Werten Formula und MW in der Statusleiste von MolDraw.
• Das Diagramm zeichnet einfache Striche, die x-Achse steigt von links nach rechts. Gedruckte NMR-Spektren verlaufen meist von hohen zu niedrigen ppm-Werten. Lies genaue Positionen aus der Tabelle ab.
• Ein Sprachmodell kann bei derselben Anfrage leicht abweichende Zahlen liefern.
• Das Modell sieht nur SMILES und Molfile deiner Zeichnung. Prüfe Stereochemie, Ladungen und Wasserstoffatome, bevor du fragst.

Weitere MolDraw-Plugins und Leitfäden