- •Физико-химические методы исследования структуры органических соединений
- •Оптические спектры
- •Законы поглощения света
- •Способы изображения спектров поглощения
- •1. Электронная спектроскопия связь электронных спектров поглощения со строением органических соединений
- •Связывающие орбитали: σ, π;
- •Несвязывающая орбиталь: n;
- •Разрыхляющие орбитали: π*, σ*
- •Энергия орбиталей повышается снизу вверх
- •Электронные спектры поглощения отдельных классов органических соединений
- •Растворители, применяемые при измерении электронных спектров поглощения
- •2. Инфракрасная спектроскопия
- •Спектры комбинационного рассеяния
- •3. Ядерный магнитный резонанс
- •Основы метода
- •Химический сдвиг
- •Соотношения между химическим сдвигом и молекулярной структурой
- •Интегрирование сигналов
- •Пример расшифровки спектра 1н ямр
- •4. Масс-спектрометрия
- •Методы ионизации
- •Лабораторные работы Лабораторная работа № 1: ИдентификациЯ аминокислот методом распределительной хроматографии
- •Лабораторная работа № 2: анализ двухкомпонентных смесей
- •Лабораторная работа № 3: гель - хроматография
- •Определение параметров колонки
- •Лабораторная работа № 4: углеводы
- •Моносахариды
- •Дисахариды
- •Полисахариды
- •Лабораторная работа № 5: определение неорганического фосфора в крови
- •Вопросы к коллоквиумам и примеры вариантов заданий Коллоквиум № 1. Аминокислоты, пептиды и белки
- •Коллоквиум № 2. Углеводы
- •Коллоквиум № 3. Карбоновые кислоты и их функциональные производные. Липиды.
- •Коллоквиум № 4. Гетероциклические соединения. Нуклеиновые кислоты
- •Список рекомендуемой литературы
- •Содержание
Электронные спектры поглощения отдельных классов органических соединений
Еще в 19 веке окраску веществ связывали с их строением, считая, что цвет соединения обусловлен наличием ненасыщенных группировок. В 1876 г. Витт ввел для таких группировок термин “хромофоры”. В настоящее время этот термин сохранился за теми ненасыщенными группами, которые поглощают в области 180 -800 нм.
Насыщенные соединения
В насыщенных углеводородах , содержащих простые связи, возможны только переходы σ→ σ*. Полосы, соответствующие этим переходам, лежат в области вакуумного ультрафиолета; например, метан имеет полосу поглощения при 125 нм, этан – при 135 нм.
В спектрах насыщенных молекул, содержащих гетероатомы с неподеленными электронными парами, длинноволновая полоса поглощения относится к переходу n→ σ*. Наряду с этим поглощением могут появиться полосы, возникающие в результате σ→ σ* переходов.
В табл.3 приведены полосы поглощения простых насыщенных соединений, содержащих гетероатомы.
Таблица 3.
Ненасыщенные соединения
Непредельные углеводороды с изолированными двойными связями имеют интенсивную полосу поглощения, обусловленную преходом π→ π*, в области 165 – 200 нм. Этилен поглощает при 165 нм. Алкильные заместители у этиленовых углеродных атомов приводят к смещению полосы перехода π→ π* в длинноволновую сторону, и соответствующее поглощение наблюдается при 175-200 нм.
Для ацетиленовых углеводородов с изолированной С≡С связью наблюдается полоса поглощения перехода π→ π*. Ацетилен в парах имеет полосу при 173 нм.
Таблица 4.
Сопряжение двойных связей вызывает смещение полос поглощения в длинновлновую сторону с одновременным увеличением интенсивности (табл.4). Спектры большинства полиенов и полиинов характеризуются колебательной структурой на основной полосе поглощения (рис. 4).
Рис. 4. Электронные спектры 1,8-диметилоктатетраена CH3(CH=CH)4CH3 (слева) и диметилгексаацетилена CH3(C≡C)6CH3 (справа)
По электронным спектрам легко отличают соединения, содержащие сопряженные и несопряженные связи.
Нарушения сопряжения, связанные со стерическими факторами, приводят к изменению спектров поглощения. Например, введение объемистых заместителей в орто-положение дифенила нарушает копланарность молекулы, вследствие чего спектры поглощения становятся похожими на спектры соответствующих замещенных бензола.
Электронная спектроскопия может быть использована для отличия цис- от транс-изомеров в том случае, если они содержат систему сопряженных кратных связей, причем, как правило, интенсивность длинноволновой полосы поглощения перехода π→ π* транс-изомера всегда выше, чем цис-изомера
На рис. 5 приведены спектры цис- и транс-изомеров стильбена и азобензола.
Рис. 5. Спектры поглощения в этаноле слева: (1) – цис-стильбена, (2) – транс-стильбена; справа: (1) – цис-азобензола, (2) – транс – азобензола.
Для соединений с длинными полиеновыми цепочками изменение конфигурации хотя бы для одной кратной связи отражается на спектре поглощения. Так, например, полностью транс-ликопин имеет полосы поглощения с λмакс = 504 нм (ε = 170 000) и 470 нм (ε = 186 000), в спектре неоликопина А наблюдаются полосы при λмакс = 500 нм (ε = 100 000) и 470 нм (ε = 122 000).