ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Способы определения структуры органических соединений из "Органическая химия" В инфракрасной спектроскопии (русское сокращение ИК, международное —IR) исследуемый образец подвергается действию облучения в инфракрасной области (интервал длин волн от 0,8-10- до 50-10- м). Наличие в соединении некоторых функциональных групп (например, ОН, NHj, N, СО) или кратных связей между атомами углерода проявляется в поглощении излучения строго определенных длин волн. [c.25] Исследуемое вещество облучают инфракрасными лучами с постепенно изменяющейся длиной волны и измеряют поглощение в зависимости от длины волны (или волнового числа). Таким образом получается абсорбционный спектр в инфракрасной области. Световые кванты поглощенного инфракрасного излучения возбуждают молекулу в более высокие колебательные и вращательные состояния. Поэтому эти спектры называют также колебательными или вращательно-колебательными. Инфракрасная спектроскопия применяется так же как метод идентификации соединений. Два вещества идентичны, если их спектры одинаковы в диапазоне волновых чисел от 700 до 1400 см . Эту область называют областью отпечатков пальцев (англ. fingerprint), поскольку не существует двух разных соединений, которые имели бы в этой области одинаковые спектры. [c.25] Ультрафиолетовая спектроскопия (русское сокращение УФ, международное — UV) основана на аналогичных принципах, с той разницей, что используется излучение с длинами волн от 0,2-10-5 до 0,4-10-6 в этом диапазоне поглощают кратные связи, особенно сопряженные (разд. 3.4), и ароматические соединения. Световые кванты поглощенного излучения вызывают переходы я-электронов или несвязывающих электронов с низших уровней на высшие. Поэтому такие спектры называют также электронными. К ним относят и спектры, полученные при поглощении видимого света, т. е. электромагнитного излучения с длинами волн в диапазоне 0,4-10-6—0,75-10- м (впрочем, с точки зрения определения структуры соединения эта область спектра не имеет большого значения). [c.25] В возбужденные энергетические состояния поглощают электромагнитное излучение в радиочастотном диапазоне. Образец помещают между полюсами сильного магнита и регистрируют интенсивность прошедшего излучения, плавно меняя частоту падающего излучения. Так получают спектр ЯМР, содержащий отдельные сигналы поглощения. Положение этих сигналов определяется как разность частоты сигнала исследуемого вещества и стандартного соединения [чаще всего тетраметилсилана 51(СНз)4, деленная на рабочую частоту спектрометра (например, 100 МГц). Так как полученные величины очень малы (порядка Ю ), то по практическим соображениям их умножают на 10 . Таким образом приходят к величинам химических сдвигов б, выраженным в безразмерных единицах — миллионных долях (м.д.). Эти величины характеристичны для ядер отдельных изотопов, но зависят также от химического окружения ядер в молекуле. Структурно-эквивалентным ядрам соответствуют одинаковые значения б для протонов тетраметилсилана 6 полагается равным нулю. [c.26] Чаще всего ЯМР измеряется на протонах. Это очень важно для исследований структуры органических соединений, которые почти всегда содержат атомы водорода. В этом случае говорят о протонном магнитном резонансе (ПМР). С помощью ПМР можно не только доказать наличие протонов в молекуле органического соединения и определить их число, но можно также различить протоны, имеющие неодинаковое окружение. Так, например, в спектре ПМР этанола (СН3СН2ОН) имеются тр0 типа сигналов один — от протонов группы СНз, второй — от протонов группы СНз, а третий — от протона группы ОН. [c.26] В последнее десятилетие в органической химии стал широко использоваться метод ЯМР на ядрах С. Содержание изотопа 1 С в органических соединениях составляет около 1% от содержания основного изотопа С, который не обнаруживается методом ЯМР. С помощью ЯМР- С можно получить ценную информацию об углеродных цепях в органических соединениях. [c.26] Метод ЯМР используется не только при исследовании структуры, но и с аналитическими целями. Интересно, что в последнее время этот метод нашел применение в медицине для диагностики. [c.26] Уникальным методом определения структуры является рентгеноструктурный анализ, основанный на дифракции рентгеновского излучения при рассеянии на кристалле вещества. С помощью этого метода можно получить данные о точном пространственном расположении атомов в молекуле исследуемого вещества, о длинах связей между атомами и углах между связями. Единственный недостаток метода— сложность математической обработки результатов измерений, поэтому распространение рентгеноструктурного анализа было связано с быстрым развитием вычислительной техники в последние годы . [c.27] Теперь продемонстрируем способ определения структуры сравнительно простого соединения (с помощью прежде всего физических методов), масс-спектры, ИК-спектры и спектры ПМР которого приведены на рис. 3, 4 и 5. [c.28] Наконец, из спектров протонного магнитного резонанса при определенном опыте можно сделать вывод о наличии групп СеНз и О—СН2СН3. Сигналы поглощения протонов фенильной группы лежат примерно в области 6 = 7 8, протонов метиленовой группы — около 6 = 4,5 и протонов метильной группы около 6= 1,2. [c.29] Применение физических методов в огромной степени ускорило и облегчило определение структуры весьма сложных соединений, хотя во многих случаях эта научная задача остается очень трудной и требующей больших интеллектуальных усилий. [c.29] Вернуться к основной статье