ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ В ХИМИИ Модуль I «Основные методы исследования в органической химии» Елена Александровна Краснокутская, д.х.н., профессор кафедры Биотехнологии и Органической химии

Лекция 2 1. ИК-спектроскопия Валентные и деформационные колебания Важнейшие характеристические полосы поглощения в области основных частот колебаний органических молекул 2. Спектроскопия ядерного магнитного резонанса Явление ядерного магнитного резонанса Протонный магнитный резонанс (ПМР), или ЯМР 1 Н Основные характеристики спектров ЯМР 1 Н

Валентные и деформационные колебания Поглощением в инфракрасной области обладают молекулы, дипольные моменты которых изменяются при возбуждении колебательных движений ядер Колебательные движения ядер, приводящие к изменению длины связи, называются валентными колебаниями ( Колебательные движения ядер, приводящие к изменению углов между связями, называются деформационными колебаниями ( ) ИК-спектроскопия «видит» функциональные группы

E СС см -1 С=С см -1 Валентные и деформационные колебания см -1 Валентные колебания наблюдаются при больших длинах волн; Полосы поглощения наиболее интенсивные Валентные колебания наблюдаются при больших длинах волн; Полосы поглощения наиболее интенсивные Наиболее важные и надежно интерпретируемые характеристические полосы поглощения располагаются в коротковолновой области частот (4000 до 1500 см -1 )

ИК-спектр гексана ИК-спектроскопия (IR ), Инфракрасная спектроскопия с преобразованием Фурье ( Фурье-ИКС, FT-IR ) ИК-спектроскопия (IR ), Инфракрасная спектроскопия с преобразованием Фурье ( Фурье-ИКС, FT-IR ) Не путать! Рамановская спектроскопия с преобразованием Фурье (FT-IR Ramen) Коллоквиум 1. «Важнейшие характеристические полосы поглощения в области основных частот колебаний органических молекул»

Инфракрасные колебания аналитического значения ГруппаЧастота, см -1 О-Н (п.) N-Н (ср.) С-Н (с.-ср.) S-Н~2550 (ср.-сл.) СС~2200 (сл.) NСNС2200 (ср.-сл.) С=О (с.) С=С~1650 (ср.-сл.) С-NО 2 ~1550(с.) и ~1350 (с.); ~ (ср.) С-О (с.-ср.) С-F (с.) С-Сl (с.) С-Вr (с.) С-I (с.) S=O (IV) (с.) SO 2 (VI)~1150 (с.) и ~1330 (с.)

Спектроскопия ядерного магнитного резонанса Спектроскопия ЯМР регистрирует переходы между магнитными энергетическими уровнями атомных ядер, вызываемые радиочастотным излучением Сигналы в спектрах ЯМР могут давать только ядра атомов, обладающих нечетным спиновым числом Спиновое квантовое число ядра – число протонов и нейтронов в ядре Из ядер атомов, наиболее часто встречающихся в органических соединениях, магнитным моментом обладают изотопы 1 Н, 13 С, 19 F, 31 P, 15 N, 17 O Наибольшее распространение получила спектроскопия протонного магнитного резонанса (ПМР) и ЯМР 13 С Для анализа используются дейтерированные растворители: ацетон-d 6 ; ацетонитрил-d 3 ; ДМСО-d 6 ; четыреххлористый углерод; хлороформ-d (СDCl 3 ) Для анализа необходимо ~ мг образца

Явление ядерного магнитного резонанса Образование уровней энергии ядра при наложении внешнего магнитного поля Н 0 ΔЕ зависит от молекулярного окружения возбуждаемого ядра, потому имеется возможность связать величину ΔЕ со строением молекулы и в конечном итоге определить структуру всей молекулы Ядро со спином I может находиться в магнитном поле в 2I+1 состояниях ΔЕ = hν Резонансная частота ядра - значение частоты, которая вызывает переходы между энергетическими уровнями данного ядра

Химический сдвиг; Интегральная интенсивность сигнала; Константа спин-спинового взаимодействия Спектроскопия ЯМР 1 Н «видит» ядра атомов водорода Основные характеристики спектров ЯМР 1 Н: Химический сдвиг Разность между резонансными частотами определенного сигнала и сигнала стандарта Выражают в миллионных долях (м.д.), обозначают символом «δ» Внутренний стандарт – тетраметилсилан (ТМС) Si(CH 3 ) 4 Протоны с одинаковым химическим сдвигом эквивалентны по химическому сдвигу, или изохронны Протоны, химические сдвиги которых различны, неэквивалентны по химическому сдвигу, или анизохронны