Методы исследования структуры органических соединений

Глава 4. Методы исследования структуры органических соединений [c.101]

Соответствующее эталонное вещество дает спектр ЯМР с одной или несколькими четкими линиями. При исследовании структур органических соединений в качестве эталонов обычно используют воду, бензол, толуол, хлороформ, трет-бутиловый спирт, трет-бутиламин, тетраметилсилан и другие вещества. Применявшийся ранее метод калибрования состоял в замене исследуемого образца на эталонный образец до и после снятия спектра или в один из этих моментов, но это сопряжено с возможностью появления большой ошибки из-за дрейфа- поля в течение времен , требуемого для калибрования. Другой метод заключается в использовании расщепленной радиочастотной катушки, в которую одновременно помещаются исследуемый и эталонный образцы [3]. Внутренним эталоном служит вещество, оДну-две капли которого непосредственно вводят в раствор, содержащий исследуемый образец. Внешний эталон не смешивают с исследуемым образцом, а запаивают в небольшой капилляр, который помещают внутри трубки, содержащей жидкость или раствор, подлежащие исследованию. При работе с внешним эталоном спектр ЯМР удается наблюдать без наложения на него пиков эталона, если перед тем как поместить трубку с образцом в пробник, ее встряхивают так, что капилляр оказывается в верхней части ампулы. Для проведения точных измерений следует применять специальные устройства, в которых эталонная жидкость находится в кольцевом объеме, охватывающем концентрически ампулы с образцом [20, 49]. [c.265]

С помощью спектроскопии ЯМР можно решать те же основные задачи, что и с помощью ИК- и УФ-спектроскопии определять структуру органических соединений, проводить кинетические исследования, решать задачи количественного и качественного анализа. Появление спектроскопии ЯМР вызвало, по существу, переворот в стереохимии. Как правило, спектры ЯМР дают гораздо больше информации об органическом соединении, чем другие виды спектроскопии однако все методы спектрального исследования лучше применять комплексно, поскольку они взаимно дополняют друг друга. [c.114]

Несмотря на то, что за последние 15—20 лет в практику работы исследовательских лабораторий внедрены более совершенные методы исследования структуры органических соединений — инфракрасная спектроскопия, рентгенография и другие, определение молекулярных рефракций и теперь оказывает существенную помощь в установлении структуры органических соединений простыми средствами. [c.405]

Метод ЯМР широко применяется для исследования структуры органических соединений наряду с методами оптической спектроскопии. Поглощение энергии радиочастотного излучения, которое используется в этом методе, связано с магнитными свойствами ядер. [c.142]

В последние годы значительные успехи в области исследования строения углеводородов были получены при помощи ряда физических методов исследования. Особенно большую роль сыграли такие методы, как ядерно-магнитный резонанс, молекулярная и масс-спектрометрия, газовая хроматография и термическая диффузия. Однако, кроме физических методов исследования, не меньшее значение имеют и химические методы, прогресс которых в последнее время, может быть, был и не столь внешне блестящ, но все же весьма существен. Бесполезно, на наш взгляд, определять преимущества тех или иных методов исследования, так как только разумное их совместное использование может привести к успеху, особенно в анализе столь сложных, многокомпонентных смесей, какими являются насыщенные циклические углеводороды нефти. Характерно, что в одной из последних больших монографий, посвященных установлению структуры органических соединений, уделяется одинаковое внимание как физическим, так и химическим методам исследования [Ц. [c.312]

Книга представляет собой перевод третьего, переработанного и дополненного издания известного руководства и справочного пособия по четырем наиболее широко распространенным физическим методам идентификации и исследования структуры органических соединений. Главная цель книги—научить химика ис--пользовать информацию, получаемую из масс-, ИК-, УФ- и ЯМР-спектров, для полной идентификации органических соединений. [c.4]

Указанные особенности делают масс-спектрометрию универсальным методом, необходимым как для глубокого исследования структуры органических соединений, так и для определения числа компонентов сложных систем. [c.218]

В спектроскопии ПМР три вида спектральной информации — химические сдвиги, константы спин-спинового взаимодействия и площади сигналов — одинаково важны при исследовании структур органических соединений. Эти же виды информации доступны и в спектроскопии ЯМР С, однако их относительная важность и применимость неравноценны. Параметром, наиболее часто используемым в спектроскопии ЯМР С, является химический сдвиг. Количественной информации о константах спин-спинового взаимодействия в повседневных исследованиях резонанса углерода обычно не получают. Использование интенсивностей сигналов может быть очень полезным, однако следует учитывать, что прямая пропорциональность между площадью сигнала и числом ядер, поглощающих энергию, часто утрачивается. В настоящей главе изложены некоторые общие сведения о спектральных параметрах резонанса углерода и методах их использования при определении структуры и при прочих исследованиях. [c.42]

Масс-спектрометрия предоставляет в распоряжение аналитика эффективный метод обнаружения, идентификации и исследования структуры органических соединений. Масс-спектр несет информацию о массе и относительном содержании молекулярных и осколочных ионов, возникающих при ионизации молекул в ионном источнике масс-спектрометра. Масса молекулярного иона соответствует молярной массе по осколочным ионам можно судить о структурно-специфических реакциях деструкции молекул в условиях измерений и, таким образом, делать далеко идущие выводы о строении исследуемого соединения. На основании природного содержания изотопов в элементах из анализа масс-спектра можно получить сведения о типе и [c.275]

Химику-органику следует иметь в виду, что поскольку ни одно из существуюш,их воззрений не позволяет количественно предсказать распределение интенсивностей в масс-спектре сложного органического соединения, то, наряду с созданием количественной теории о-бразования масс-спектров на базе изучения первичных и вторичных актов процесса ионизации сложных молекул, необходимы исследования по установлению корреляций между структурой органических соединений и их масс-спектрами. Изучение закономерностей в масс-спектрах органических соединений, связи между строением и распределением интенсивностей приближают нас к решению проблемы определения структуры по данным масс-спектрометрического анализа. С другой стороны, установление различного рода эмпирических правил создает базу для развития методов идентификации качественного и количественного анализов. [c.27]

Как указывалось выше, теория химического строения А. М. Бутлерова установила, что каждая органическая молекула имеет строго определенную структуру, и указала химические методы, с помош,ью которых можно установить строение молекул. Химические методы исследования структуры были разработаны также для определения строения комплексных соединений — одного из важных классов неорганических веществ (см. стр. 215—216). С помош,ью химических методов было определено строение огромного количества вещ,еств [c.123]

Рентгеноструктурными, электронографическими и другими новыми методами исследования структуры углерода установлено, что чистый углерод кристаллизуется с образованием кубической (алмазы) и гексагональной (графит) форм. В узлах кристаллической решетки алмаза каждый атом углерода направляет свои четыре о-связи к четырем соседним атомам. Расстояние между атомами в решетке алмаза такое же, как между атомами углерода в органических соединениях— 1,54 А. Энергия связи между атомами углерода весьма высока, что обусловливает высокую твердость алмаза, малую его летучесть и большую химическую стойкость. Теплота сгорания алмаза несколько выше, чем графита. В связи с этим при нагреве алмаза без доступа воздуха он переходит в термодинамически более устойчивое состояние — в графит. В кристалле графита (рис. 12) атомы углерода в базисных плоскостях расположены в углах шестиугольников, на расстоянии 1,42 А, т. е. на таком л<е расстоянии, как и в молекулах бензола. Прочность связей углерода в базисной плоскости кристалла графита примерно в шесть раз выше, чем в атомах углерода, расположенных на двух плоскостях, находяш,ихся на расстоянии 3,345 А. Относительно большое расстояние между базисными плоскостями обусловливает специфические физико-химические и механические свойства графита. Значительное расстояние между базисными плоскостями приводит к тому, что между ними могут внедряться атомы других элементов меньших размеров. [c.50]

I осударственного университета. В ней также отражен и многолетний опыт семинарских занятий, проводимых на факультете. Основ-мпя цель, которую мы преследовали, заключалась в том, чтобы студенты научились пользоваться спектральными данными (читать спектры), могли правильно выбрать метод исследования, знали границы применения методов и, наконец, умели критически оценивать научные статьи, в которых используется спектроскопия при определении структуры органических соединений. Этому подчинены к выбор материала, и его изложение. В руководстве не дается теоретическая интерпретация и не рассматриваются расчетные методы [c.3]

Изучение структуры органических соединений методом спектроскопии адер-ного магнитного резонанса (ЯМР) требует определения многих спектральных параметров. Для решения этих задач в современной методологии ЯМР постоянно появляются новые многомерные методики. В книге рассмотрены методы, основанные исключительно на селективных радиочастотных импульсах и полевых градиентах. Предложена новая методика исследования медленных динамических процессов на основе мультиплетно-селективного возбуждения связанных спиновых систем. [c.2]

Существуют структуры органических соединений с бесконечными слоями и с бесконечными трехмерными каркасами, в которых атомы связаны ковалентными силами. Такие структуры в этом смысле аналогичны структурам силикатов, о которых говорилось в предыдущей главе. Не подлежит сомнению, что органических соединений немолекулярного строения очень много. Широкое исследование их, по-видимому, задерживалось из-за сложности объектов и необходимости применения иных методов, кроме тех, которые обычно пспользует препаративная органическая химия. [c.365]

В первом издании мы писали Методы теперь доступны и используются в научных исследованиях, но в университетах их преподают не систематически... . Идея первого издания состояла в том, что структура органических соединений может [c.8]

Для выделения, очистки, анализа и идентификации органических соедине-(й используются химические и физические методы. Конечным результатом дан-ох исследований является установление структуры органических соединений [c.495]

Спектроскопия ядерного магнитного резонанса (ЯМР) -важнейший спектроскопический метод выяснения молекулярной структуры и стереохимии органических соединений. Спектроскопия ЯМР широко применяется в органической, неорганической, металлоорганической, биологической и медицинской химии, где с ее помощью получают детальную ин юр-мацию не только о низкомолЬкулярных соедининиях, но и о синтетических и природных полимерах и макромолекулах. Кроме того, спектроскопия ЯМР находит широкое применение для исследования цутей биосинтеза, химической динамики, а также для непосредственного изучения все большего числа внутриклеточных процессов, целых органов и даже живых организмов. Эта глава, однако, посвящена главным образом определению структуры органических соединений с помощью спектроскопии ЯМР Н и С. [c.79]

Значение информации, полученной методом углеродного магнитного резонанса, трудно переоценить. Возможность идентифицировать почти все неэквивалентные атомы углерода в органических соединениях методом ЯМР- С делает его очень мощным орудием, используемым химиками-органиками для структурных исследований. До последнего времени спектроскопия ЯМР- С использовалась не очень широко. Теперь приборы ЯМР- С могут быть приобретены за 50 000—100 000 долл. Однако из-за меньшей стоимости приборов протонного магнитного резонанса (ПМР) до сих пор химиками-органиками чаше используется протонный магнитный резонанс . Тем не менее ясно, что для определения структуры органических соединений ЯМР- С будет использоваться так же широко, как протонный магнитный резонанс и ИК-спектро-метрия. [c.500]

Для увеличения скорости отнесения частот к отдельным колебаниям было разработано несколько способов. Возможно, наиболее простым из них является ручной подбор зашифрованных перфокарт. Сейчас созданы большие библиотеки стандартных спектров на магнитных пленках для использования их с помощью цифровых вычислительных машин. Используя эти библиотеки и современные методы поиска информации в таких библиотеках, вычислительная машина может легко идентифицировать неизвестные пробы или по крайней мере сократить возможный выбор соединений до небольшого числа, которые затем можно легко исследовать вручную. В сочетании с такими методами исследования структуры, как ядерная магнитная спектроскопия, этот метод является основным для многих промышленных лабораторий, которые занимаются идентификацией неизвестных органических и неорганических материалов. [c.751]

При обработке данных, полученных в процессе исследования смесей органических соединений, широкое применение находит факторный анализ (ФА). Факторный анализ — раздел многомерного статистического анализа, объединяющий методы оценки размерности множества наблюдаемых переменных посредством исследования структуры ковариационных и корреляционных матриц. Основное предположение ФА заключается в том, что [c.67]

В заключение следует подчеркнуть, что наиболее надежные данные о структуре органических соединений могут быть получены при комплексном использовании всех рассмотренных выше методов. При исследовании сложных смесей наиболее целесообразно применять хроматограф, непосредственно связанный с масс-спектрометром. [c.281]

Сборник содер <нт системятически подобранные вопросы и задачи по курсу органической химии. Во 2-м издании (1 е вышло в 1977 г.) существенно переработаны все главы в соответствии с действующей программой и последними достижениями теоретической органической химии. Более серьезное внимание уделено спектральным методам исследования структуры органических соединений. Увеличено число задач, способствующих развитию творческого мышления. [c.2]

В книге изложены Представления о струкхуре и типах химической связи в органических, металлоорганических и комплексных соединениях, о молекулярных орбиталях и взаимном влиянии атомов в этих молекулах, а также современные методы исследования структуры органических соединений. [c.2]

В первом разделе Теоретические основы изложены представления о структуре и типах химической связи в органических, металлоорганических и комплексных соединениях, о молекулярных орбиталях и взаимном влиянии атомов в этих молекулах. На уровне механизмов и типов переходных состояний обсуждается реакционная способность органических соединений. Рассмотрены особенности кинетики и термодинамики органических реакций, типы элёктро- и фотохимических реакций с участием органических молекул. Изложены современные методы исследования структуры органических соединений. [c.3]

Химический функциональный анализ далеко не всегда позволяет однозначно установить структуру органических соединений. Некоторые группы дают сходные реакции. Иногда вещества в условиях определения оказываются неустойчивыми. Функциональный анализ не нозволяет судить о составе смесей, числе тех или иных групп и о макроструктуре вещества (простраиствеином строении, структуре кристаллов или жидкости, межмолекулярных взаимодействиях и т, п.). Вследствие этого существенную роль в исследовании строения и свойств соединений играют физико-химические, или инструментальные, методы анализа спектральные, электрохимические, хроматографические, радиометрические и др. Для установления структуры вещества чаще всего используют методы, основанные на взаимодействии вещества или смеси веществ, их растворов с различного вида излучениями. К ним относятся ультрафиолетовая, видимая, инфракрасная спектроскопия, метод люми-иесценцин, оптический и рентгеновский спектральный анализ, рефрактометрия, поляриметрия, метод ядерного магнитного резонанса. На взаимодействии с магнитным полем основан метод электронного парамагнитного резонанса, а последовательно с электрическим и магнитным — масс-спектрометрия. Некоторые из этих методов рассмотрены в посебии. [c.82]

Применение ЯМР к изучению структуры органических соединений [3] по существу началось с 1953 г. Л]. За десять лет метод преврат1шся в один из самых мощных мет01Д0 В исследования структуры органических соединений. Современная аппаратура ЯМР-спектроскопии с разрешающей способностью 10 позволяет разделить две линии, различающиеся на 1 гц. Таким образом, спектральная разрешающая способность ЯМР более чем в миллиард раз выше, нежели разрешающая способность инфракрасной спбктроско1пии. [c.358]

Классический метод исследования неизвестного органического соединения включает следующие стадии а) очистку и определение чистоты неизвестного соединения б) систематическое исследование с целью определить, не совпадают ли физические и химические свойства данного вещества со св01 ствами одного из многочисленных органических соединений, описанных в химической литературе в) определение структуры и классификацию в случае нового вещества. [c.349]

За последние десятилетия неорганическая химия значительно изменилась качественно и количественно. Экспериментальные методы исследования структуры и квантовохимические расчеты позво- лили выяснить расположение атомов и природу химической связи в очень многих соединениях. Достижения химии координациоипых соедпнений, разработка новых методов неорганического синтеза (особенно реакций в неводных средах), исследование плазмы привели к открытию огромного числа новых веществ. Если раньше считали что неорганическая химия, в отличие от органической, бедна соединениями, то теперь положение коренным образом из менилось. [c.295]

ТДо 1951 года метод ЯМР применялся почти полностью в физических исследованиях он использовался для нахождения магнитных и других характеристик атомных ядер. С 1951 года, когда Дж. Арнольд, С. Дарматти и М. Паккард доказали, что с помощью ЯМР-аппаратуры достаточной разрешающей силы можно получить отдельные радиочастотные сигналы от химически неэквивалентных ядер водорода в молекуле этанола, стало очевидно, что ЯМР-спектроскопия высокого разрешения призвана сыграть доминирующую роль в определении химической структуры, особенно структуры органических соединений. [c.5]

Явление ядерного магнитного резонанса (ЯМР) впервые было описано в 1946 г. Парселем, Торри и Паундом [46], а также Блохом, Хансеном и Паккардом [47]. В 1953 г. Мейер, Сейка и Гутовский [3] опубликовали первые систематические исследования строения органических соединений методом ЯМР. С тех пор в течение нескольких лет ЯМР-спектроскопия как метод исследования развивалась настолько стремительно, что это можно сравнить только с темпами внедрения инфракрасной спектроскопии в практику органической химии за последние 15 лет. ЯМР-Спектроскопия сразу овладела умами химиков, и те из нас, кто уже привык считать инфракрасную спектроскопию универсальным методом, вынуждены были признать новый метод, занявший достойное место рядом с инфракрасной спектроскопией. Бессмысленно рассматривать ЯМР-спектроскопию с точки зрения замены ею инфракрасной спектроскопии или других спектроскопических методов. Эти методы взаимно дополняют друг друга, являясь источниками различных сведений. Следует, однако, подчеркнуть, что ЯМР-спектроскопия, как это неоднократно было показано, служит источником таких данных о структуре соединений, которые обычными физическими или химическими методами удается получить лишь с огромным трудом или вообще нельзя получить. Именно этим объясняется колоссальный рост популярности ЯМР-спектроскопии даже в начальный период ее развития. [c.255]

Явление электронного парамагнитного резонанса, открытое в 1944 г. советским физиком Е. К. Завойским, стало новым методом для изучения структуры вещества. Парамагнетизмом обладают системы, на электронных оболочках которых имеются неспаренные электроны. К числу таких систем относятся, например, парамагнитные ионы, внедренные в кристаллическую решетку или в молекулу комплексных соединений, свободные радикалы и т. д. Исследования в области ЭПР различных органических соединений (красители, полимеры, угли, нефти и т. д.) показали, что они также обладают парамагнетизмом. Вопрос о природе носителей парамагнетизма органических соединений пока остается открытым. Д. Инграм [30] считает, что в процессе карбонизации проис.ходит изменение в структуре органического соединения (возможны удаление периферийных групп и разрыв связей) и неспаренные электроны стабилизуются на ароматических системах. Другие исследователи [Блюменфельд Л. А. и др., 1962 г. Га-рифьянов Н. С. и др., 1956 г.] предполагают, что парамагнетизм нефти и ее продуктов обусловлен нечетным числом углеродных атомов в ароматических структурах и что парамагнитные области в органических соединениях представляют собой ароматические свободные радикалы или ионы. Очевидно, правы те исследователи, которые объясняют парамагнетизм органических соединений не одной, а несколькими причинами [75 76, 91]. [c.357]

Относительно высокая летучесть сложных эфиров позволяет получать масс-спектры даже для соединений с молекулярным весом вьшие 300. Примером использования этих спектров для получения данных по структуре органических соединений может служить сравнение спектров метиловых эфиров изомерных декстропимаровой, изодекстропимаровой и криптопимаровой кислот (С19Н2ЭСООН) [288]. Этот метод определения заместителей уже упоминался в связи с исследованием углеводородов, однако применение его в случае сложных эфиров затруднено, так как величина гомологического ряда пиков 73, 87, [c.390]

Поглощение электромагнитной энергии органическими соединениями интересно для химика по ряду причин. Цвет, который связан с поглощением видимого света, послужил причиной развития первой крупномасштабной промышленности органической химии — промышленности красителей, а качественные сведения о цвете с давних пор были частью общепринятой характеристики новых соединений. В настоящее время поглощение видимого света представляет собой лишь небольшую часть исследуемых спектров поглощения органических соединений. За последние полстолетия были развиты методы определения и интерпретации поглощения энергии в других областях электромагнитного спектра, которые оказались неоценимыми при исследовании тонких структур органических соединений. Интерпретация спектров оказалась также наилучшей экспериментальной основой для математических методов теоретической химии. [c.616]

К а С т е р и н а Т. H., Калинина Л. С., Химические методы исследования синтетических смол и пластических масс, М., 1963, Аналитическая химия полимеров, под ред. Г. Клайна, пер. с англ., т. 1—3, М., 1963—66 Методы исследования полимеров, под ред. Р. Аллена, пер. с англ., М., 1Р61 Вайбель С., Идентификация органических соединений, пер. с англ., М., 1957 Установление структуры органических соединений ияическими и химическими методами, под ред. Я, М. Варшавского и И. Ф. Луценко, пер. с англ., кн. 1—2, М., 1967 Новейшие методы исследования полимеров, под ред. [c.69]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология