1 (1125754), страница 5
Текст из файла (страница 5)
1-5. Условные изобрвжеиия звторможениой и зеслонениой конфорывпнй втвив. ь ззобрз пеняя гзпз «кбззл» углгролныгг атом, гюкзззнныя слезе знкзу, зсегдз счзтзетгя нянрзвлепным знергл. В взобрз.кекяя, где яспользуютсл пук~ гярныз люгян в «клвнья», кляяьямя обазнзчзются гзязн„нзпрззлеяные от плоскостя бунягя к читателю; пбычяымй люгнянн — гзязв, леызщне з птоскостн бумзгя; пувктврныян лннняяя — еьязн, нз.
ггрззленкыг пт пкогкостн бумлгн нвззл, жения нх в двух измерениях, н далеко не всем в одинаковой степени удается выполнить или представить себе такие изображения в пространстве. Очевидно, что передача информации с помощью изображений, приведенных на рис. 1-4, практически невыполнима — она слишком трудна и занимает много времени; необходима поэтому какая-то форма сокращенной запнся. На рис. 1-5 приведены трн способа упрощенного изображения заслоненной н заторможенной конформаций этапа.
Из их числа предпочтение отдается «козлам для пилки дронь, поскольку зто единственный трехмерный способ изображения, достаточно простой, чтобы его можно было использовать в случае сложных природных соединений (хотя, возможно, его труднее всего представить себе наглядно и нарисовать); его применение иллюстрируется формулами в равд. 18-11 и ЗО-бй. При этом всегда предполагают, что молекула рассматривается несколько сверху и справа, точно так, как это показано на рис.
1-4. Улрожиямил г'-е. 1|оклжнте, кзкин образом три способа изобрвжения, приве. денные ив рис, 1-5, могут быть использованы для нзобрвжения розничных возмо;киых ззторможенных конформзпий слелуюпгнх соединений: н) хлористый зтил (СНэСНзС1) б) 1.фтор-1,2-лихлорзтзн (СНС!ГСНзС!) в) 1,2-дихлорэтвн (СН,С)СНзС1) г) и-бутвн (СНзСН,('НзСНз) стРуктуРА, идентиФикячитг и ВОменклАтуРА распространить каждый из способов изобрв.
Рлссмотрите вопрос о том, клк можно рз жения пл систему из четырех атомов углерода. 1-5, Пространственные модели Ша остержиевые модел и молекул очень полезны в том отноше. р лядным относительное положение атом в ов нии, что онн делают наглядным анстве, но онн перестают удовлетворять, как только х ят от зме атомов. Действительно, апвигые радиусы нано с авнению с длинами х имических связей что в г столько велики по р м случае, когда модель молекулы, подо ной ие атомы трудно увидеть Тети не менее связей, связи, соединяющие атомы, тр) з сеченных шаров биые модели такого типа, сделанные из усеч масшта иые ь ф р и др.) соединяемых между собой (Стюарт, р , грише — Хирш ельдер и д ., для установления возможной сте- К 1 "нопкамн, широко используются для ус молекуле и определения степени перекрыпени сближения групп в молеку .
1-8). анния атомов прн их различном расположении (рис. 1- ). Иденти(()акация и установление структуры Хо ошо известно, что д о данной молекулярной формуле может саотр устойчивое вещества. Примерами могут ветствовать более чем одно уст служить н-бутан и из утаи, обутан, каждый нз которых имеет молекуляр- %~1 йзг..-угдфф. фугугуу)гд,г;ф~уф(( кнт соедикьянн с помощью моделек Стговртв Рнс. 1.6. Иэобрвжсние оргвническнх соедике ГЛАНА 1 С,й.О. ную формулу С,Н„„или диметиловый эфир н этанол общей форм й формулы сн, СН,-СН,-СН,-СН» СН,-С СН„ и-бутан ( н СН« — Π— СНв С̈́— СН,— Π— Н Кныаэнловыр эФир ээааол с,нн, СНО Соединения, в состав которых входят одни и те же атомы КОНОМ КОЛИЧ атомы и в одина- и о честве, называются изомерамн. Известно только одно ед пение, соответствующее формуле СН«, ио можно получить 35 соизомеров соединения с формулой С»Н„.
Отсюда легко видеть, как велико разнообразие органических соединений. Это разисюбр з р д е роблемы различения одного соединения от другого, сра ие тановлеиия структур, а также задачу разработки системы номенклатуры, делающей возможным общение между исследователями, распе им ботающими в этой области. В последуюп:их разделах мы опишем р еитальиые методы, применяемые для определения «эк.
идентификации и я чистоты, ф ции и установления структуры органических соединений. Л. Физические свойства и хр«уматаграфил Структура органического соединения определяется наиболее легко в том случае, если можно показать, что его физические свой. ства (телзпература плавления, температура кипения, показатель преломления, плотность, растворимость, спектры поглощения электромагнитного излучения, масс-спектр, дифракция рентгеновских лучей и т.
д.) или его химические свойства идентичны свойствам ратсюда следует, нее полученного вещества с известной структурой. Отсю что при идентификации соединений путем сравнения их свойств со свойствами известных соединений чистота имеет первостепенное значение. О чистоте данного вещества часто судят по его температуре кипения или плавления и рнстворимостя — температура плавления обычно оказывается наиболее чувствительной к примесям и наиболее легко определяемой.
В целом, однако, малые количества примесей часто оказывается трудно определить этими способами. В настоящее время становится Обычным определение чистоты путем применения различныхметодов «сверхочистки» (или «сверхразделе. йия»); при этом выясняется„могут ли быть отделены какие-либо примеси и изменяются ли при этом свойства образца. Наиболее распространенные способы «сверхочистки» основаны на хроматографии — разделении компонентов смеси путем использования различий в их распределении между двумя фазамн. При хроматографии применяется сравнительно простая техника разде. леиия: в соответствии с приведенным выше определением сюда следует отнести даже такие способы, как разделение с помощью дели- стРуктуРА, идентиФикАция и нОменклАтуРА ворнтень н ндсороент, в котоРом нолослнсостветотвувэмлонентем прнсутство м в обре»не Рнс, Ь7.
Простояв«нн колонка длн хромвтотрнфнроввннн в снстене жндкостл — твердое ве. нтество. злк4нт тельной воронки (двухфазная система жидкость — жидкость) и фракционная перегонка (двухфазная система газ — жидкость). Однако эти методы требуют довольно больших количеств веществ, и степень разделения, достигаемая при этом, часто Оказывается ие достаточной. Невысокая степень разделении связана с тем, что процесс разделения здесь происходит в одну (или несколько) стадий.
Методы сверхразделеиия включают процессы, которые происходят в огромное число стадий с очень малыми количествами веществ (несколькими миллиграммами или еще меньше); при этом может быть достигнута необычайно высокая степень разделения. Наиболее часто используются комбинации фаз газ — жидкость и жидкость— твердое вещество. Хроматография в системе жидкость в твердоетело была вначале разработана для разделения окрашенных веществ, откуда и происходит название хроматография (от греческого «с)угош໠— цвет). В типичном эксперименте окрашенное соединение, в котором возможно присутствие окрашенных примесей, растворяетсн в. подходящем растворителе и раствор пропускается через колонку, иа.
полненную твердым адсорбеитом (например, окисью алюминия), как это показано на рис, (-7. «Хроматограмма» затем «проявляется» — через. колонку пропускается соответствующий растворителчь, который смывает адсорбат вниз и далее вымывает его из колонки, В том случае, если компоненты адсорбируются твердой фазой ие в одинаковой степени — и е этол« заключается вся суть данного метода разделения,— - образуются Отдельные полосы (или зоны) окраски, Полосы в верхней части колонки содержат Наиболее сильно адсорбнруюециеся компоненты, а полосы в нижней части — компоненты, которые удерживаются наиболее слабо. Зоны можно разделить механически или можно добавить растворитель для того, чтобы вымыть, или элюировать, окрашенные зоны по отдельности ГЛАВА ('гы нал )(гггс куара В Идентифггкация Рнс.
1-8. Схематическое изображение устройства длн газо-жидкостной хроматографии, . — подвод гвзэ-носителя 1зозможнс регулирование двзлзннп1; т выход паров; д — детектор; ч эзполиеннзя колонки; и — место нводэ гэпрыскивэяия) обрвзпэ; н — вэгрэтый тсрмостзт С помощью детектора измеряют, рэзлнчия в квкнк.либо свойстивз одного талым гэсюносюеля и газа-носителя плюс обрззеп гяэ вмзоде «э колонккг. Разапчня в теплопро. вояностн в особенности легко поддаются измерению и позволяют достичь вмсоной чувствя. тэльиостя прн дэтектвровзнии из колонки для дальнейшего анализа. Если все попытки разделить данный образец хроматографнческим путем не приводят к успеху, то этб свидетельствует, что имеют дело с индивидуальным чистым химическим веществом (хотя это н не всегда может быть так), Применение метода не ограничивается окрашенными веществами, хотя, разуме. ется, визуальное детектирование н разделение различных зон нельзя использовать в тех случаях, когда некоторью (илн нсе) компоненты смеси бесцветны.
Однако принципы разделения и в этом случае остаются прежними. В последние годы газа-жидкостная хроматография (называемая такгке парофазной хроматографией) открыла новыс возможности анализа летучих веществ. О важности газо-жидкостной хромато. графин (ГЖХ) можно судить на основании того факта, что с ее помощью легко проанализировать любые смеси соединений, структуры которых приведены на рнс. 1-! (большинство из них представляет собой низкокипящие жидкости). Обычный метод ГЖХ состоит в том, что несколько мнкролитров анализируемой жидкости внодится в нснаритель и уносится потоком газа (обычно гелия) в длкнную на. гретую колонку, которая заполнена каким.
лнбо пористым твердым веществом (например, измельченным огнеупорным кирпичом), пропитанным пелетучей жидкостью илн маслом. Происходит распределение вещества между газом и жидкостью, причем небольшие различия в таком уаспределении для компонентов смеси могут быть резко увеличены вследствие большого числа повторных распределений, происходящих в длинной колонке. Детектирование обычно производится путем измерения изменений теплопроводности газа на выходе. Схематическое изображение аппаратуры для ГЖХ и типичный пример разделении с его помощью представлены на рис. 1к8 стррктррй, ндентиюикйция и номенклдтхрл Время —- 1'яс.
1-9. Гаво-жидкостная хроматограыма снеси пзонерных бутпловых спиртов С,Н„ОН. и !-9. Несмотря на то что обнаружение одного пика при анализе с помощью ГЖХ является хоти и необходимым, но не достаточным етельством чистоты вещества, этот метод исключительно полезен виде птя обнаружения малых количеств примесен в тех случа, д ~ пн отделяются от основного пика. Метод ГЖХ может быть также с сп.
ехом применен для очистки веществ, для чего количество образин и размер аппаратуры должны быть значительно увеличень. 1 »1 чистого вещества конденсируются при выходе их из колонки. П е того как установлена чистота какого-либо соединения, осле т быть осноикает задача его идентификации. При этом могут ни и, пиния предполагать, что данное вещество является соедине е, ь торое уже было ранее описано. Если это так, то наилучшим спосо- б»гч у' "становления идентичности исследуемого образца и вещества, пппсанн ого ранее будет сравнение их инфракрасных спектров, .
вэ. Эти спект ы ~(зов ядерного магнитного резонанса и масс-спектров '. Эт р инляются как бы аотпечатками пальцев» соответствующих молекул и практически всегда достаточно индивидуальны для того, чтобы йзоткно было отличить неидентичные соединения друг отдруга. Спек- :1рзльные методы анализа н настоящее время имеют стрль важное эипчение в органической химин, что заслуживают специального рассмотрения (см. гл. 2), ' Более простым и более старипиыи способом пдентифнкаюпг является опре. Мгпьпяе температуры плавлении образца и смеси его с заведомым соединением, Ч1П и гс1ует минимального количества вспгсстпа — Г(рггм.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
