К.И. Грандберг - Органическая химия (1125789), страница 24
Текст из файла (страница 24)
46, б). Полный спектр со всеми константами ) (зти спектры называют протонно-связанными) удается получить только при увеличении числа прохождений почти в 10 раз (рис. 46, а). Наконец, спектр с неполной развязкой от протонов (рис. 46, г) состоит из трех дублетов, что доказывает принадлежность всех углеродов к =СН-типу. В большинстве случаев отнесение сигналов в спектре ЯМР 1зС можно провести с помощью таблиц или шкал характеристических диапазонов химических сдвигов 1зС.
Некоторые (самые простые) сведения о химических сдвигах 1зС приведены в таблице (на втором форзаце книги). Рассмотрим теперь пример расшифровки спектров ЯМР 1гС. На рис. 46 приведен спектр ЯМР 1зС органического соединения с брутто- формулой С4НгО . Из спектра с полной развязкой от протонов (рис. 46, а) видно, что все атомы углерода молекулы незквивалентны (обратите внимание на сильные искажения интенсивностей сигналов, ведь каждому сигналу отвечает одинаковое количество ядер 1зС).
Сигнал в самых слабых полях прн 169 м. д., судя по величине химического сдвига, относится к группе С=О, более точно — к группе СОО. Этот сигнал и остается синглетом в спектре с неполной развязкой от протонов. Сигналы при 143 и 99 м. д. могут быть отнесены к олефиновым углеродам, причем один из этих сигналов соответствует группе =СНг (триплет в спектре с неполной развязкой), а другой — группе =СН вЂ”.
Сигнал в самых сильных полях относится к метильной группе (квартет в спектре с неполной развязкой). Теперь нетрудно видеть, что найденные фрагменты и группы можно объ- а) 169 143 99 22 Ом.д. Рис. 46. Спектр ЯМР 1гС винилацетата: а — при полной развязке от протонов; б — при неполном подавлении спнн-спинавого взаимодействия с протонимн 130 Наиболее важной областью применения спектроскопии зглп ' ы яв)Гявгся исследование с ее помощью сложных природных соединений и иополимеров (использование спектроскопии ПМР в этих случаях чаще )мего оказывается мало информативным).
Так, например, для моносахаидов удается полностью отнести сигналы для а- и ))-форм. Для холестеина, содержащего 27 неэквивалентных атомов углерода, удалось получить полностью разрешенный спектр с отнесением всех сигналов. Спектроскопия ЯМР 1гС оказалась весьма перспективной для изучения мест внедрения биосинтетической метки. При использовании для этих целей радиоактивного изотопа 14С необходимо перед анализом про- одить химическую деструкцию, далеко не всегда однозначно идущую. В случае использования изотопа 1зС просто сравниваются спектры природного соединения и соединения, биогенетически обогащенного добавкой изотопсодержащего низкомолекулярного компонента (|зСО, гзСН СООН, СНг~зСООН и т. п.).
Место внедрения изотопа 'зС после этого ясно видно по возросшей интенсивности соответствующего сигнала в спектре. 3. Газожидкостная хроматография Для разделения смесей органических соединений применяются различные методы хроматографии. Среди иих особенно широкое применение получила газоваа хроматография'. Гааовая хроматография представляет собой процесс, в котором разделение смесей производится с помощью подвижной газовой фазы, проходящей вместе со смесью над сорбентом.
Метод подобен распределительной колоночной хроматографии, с тем отличием, что в нем подвижная жидкая фаза заменена подвижной газовой фазой. В газожидкостной хроматографии (ГЖХ) сорбентом является нелетучая жидкость, нанесенная на инертный твердый носитель. Подвижная фаза, или гаа-носитель, представляет собой инертный газ, который пропускают с постоянной скоростью через колонку. Газожидкостная хроматография довольно проста и не требует сложной аппаратуры. Разделение смесей осуществляется в колонках, представляющих собой трубки с внутренним диаметром 1 — 6 мы и длиной 1 — б м, заполненные инертным носителем с большой удельной поверхностью, например диатомитом, пропитанным нелетучей жидкостью (даже при относительно высоком насыщении жидкой фазой диатомит имеет вид сухого порошка), или стальные и стеклянные капилляры диамет- ' Детальное описание метода ГЖХ можно найти в кн.: Вяхирев Д.
А., ШуигуиоваА. Ф. Руководство по газовой хроматографии. М., Высшая школа, 1987. 131 скоростью, зависящей от их относительной летучести и взаимодействия с неподвижной жидкой фазой. Во время прохождения смеси по колонке компоненты задерживаются (отстают) в своем движении, растворяясь в жидкой фазе. Чем выше растворимость компонента, тем больше его отставание, благодаря этому становится возможным разделение компонентов. В ходе разделения устанавливается такой режим, при котором компоненты выходят из колонки в виде бинарных смесей с газом-носителем в определенной последовательности. А щз \ф,л бм й*~ ф( .и) блока регулировки подачи газа-носителя 1, инжектора 2 — устройства для ввода образцов с термостатом 3, хроматографической колонки 4, помещенной в термостат 5, детектора 8, вторичного регистрирующего прибора 7 и вспомогательных электронных устройств 8, регулирующих соответствующие температурные режимы термостатов, скорость потока газа-носителя и т.
д. Пробу 0,2 — 2 мкл анализируемого образца, как правило, в виде раствора вводят в инжектор, где он переводится в газовую фазу (испаряется) и смешивается с газом-носителем. Далее с потоком газа-носителя он попадает в хроматографнческую колонку, где и происходит его разделение на составляющие компоненты.
Из колонки газ-носнтель и его бинарные смеси с индивидуальными соединениями анализируемой смеси попадают в детектор, фиксирующий их концентрацию, которая затем воспроизводится графически или в цифровом виде вторичным прибором как функция по времени. Поскольку удерживание вещества сорбентом зависит от температуры, хроматографическую колонку помещают в термостат, температура Газноситель Рис. 47. Принципиальная схема газового хроматографа: ! — блок регулировки газа-носителя; 2 — инжектор; 3 — термостаты инжектора н детектора; 4 -- хроматографическаа колонка; Б термостат колонки; 6 — детектор; 7 — регистрирующее устройство; 8 электровный блок термостатировавпя и регуляции газового патока 132 На Рис.
43 пРиведена типичнаЯ матограмма многокомпонентной еси эфиров жирных кислот. Х мато а ичеекий етек- Он представляет собой прибор, реагирующий на изменение состава протекающего через него газа. Одним лж из основных качеств, которым должен обладать этот прибор, является универ- 'Ь'. сальность, т. е. он должен регистрировать наличие в газовом потоке любых компонентов анализиРУемой смеси не- Р„с 48 Хро ато а мети зависимо от их состава и строения.
Концентрация веществ, проходящих чеРез хРоматогРафическУю колоикУ и, типовой; 3 стеариновой. следовательно, через детектор, обычно 4 — оленновой; Б — лвнолевой; очень мала, поэтому детектор должен 6 — линолеиозой; 7 — арахинообладать очень высокой чувствитель- вой;8 — бегеновой постыл. Поскольку показания детектора используются для количественных расчетов, необходимо, чтобы между количеством проходящего через детектор вещества и его сигналом существовала линейная зависимость. Наконец, детектор должен обеспечивать возможность непрерывной автоматической регистрации показаний в процессе анализа. Одним из распространенных детекторов является каяшрояешр, принцип работы которого основывается на регистрации изменения электрического сопротивления проводника (или термнстера) от теплопроводности омывающего их газа-носителя.
Чувствительность этого детектора сравнительно низка и равняется примерно 10 з моль вещества на 1 моль газа-носителя. При работе с катарометрами в качестве газа-носителя используют Не или Нз, так как эти газы обладают высокой теплопроводностью, резко отличающейся от теплопроводности паров органических веществ. Другим широко распространенным типом детекторов являются ионизациоиные детекторы.
Газы при обычных условиях имеют очень низкую электрическую проводимость; под действием источников ионизации, водородного пламени или радиоактивного источника из паров разделяемых веществ образуются ионы, радикалы или свободные электроны и даже при очень небольшой концентрации этих частиц электрическая проводимость газа резко увеличивается. По этому принципу работают пламенно-ионизационные и термоионные детекторы, детекторы по захвату электронов и т. д.
Чувствительность их выше, чем у катарометров, и находится в пределах 10 з — 10 1з моль вещества в 1 моль газа-носителя. В особых случаях, когда требуется обнаружить в смесях очень малые количества каких-либо соединений, например остаточные количества 133 Таблица 17. Жидкие фазы и условия их применения в Гжх Рабочая температура, 'С Жидкая фаза Разделяемые вещества Апиезон 1. Углеводороды, эфиры жирных кислот Свободные кислоты, злкалои- ды, стероиды, производные сахаров, пестициды и т. д. Стероиды, пестициды, эфирные масла Полиатомные спирты, алкалоиды Альдегиды, спирты, эфир- ные масла, пестициды Производные аминокислот 50 — 250 50 — 300 Метилснликоновые полимеры (типа ЯЕ-30, ОУ-101) Нитрилсиликоны (ЯЕ-60) Фторсиликон (()Р-1) 50 — 220 50 — 250 50 — 200 Полиэтнленгликоль (Карбовакс-6М) Диэтиленгликольсук- цинат (ОЕОС) Полипропилен- гликольадипинат (Реоплекс-400) 50 — 190 Спирты, эфиры жирных кислот, эфирные масла, алкалоиды, пестициды 50 — 190 134 роля, водорода и кислорода, проявляют сродство к электрону в очень малой степени, то они практически не регистрируются детектором.
Это позволяет избирательно обнаруживать очень малые примеси галогенсодержэщих соединений, в частности пестицидов, в среде других органических соединений. Детектором с избирательной чувствительностью к серо- и фосфорсодерлиицим соединениям является пламенно.фотометрический детпектор, работа которого основана на измерении фотоэмиссии соединений этих элементов в водородно-зоздушном пламени.
Этот детектор практически не реагирует на соединения, содержащие только атомы С, Н, К, О. С1, и дает возможность определять, например, серо- и фосфорсодержащие пестициды соответственно до (1 — 10) 10 4 и (0,1 — 1) 10 з%. Жидцяя фаза. Выбор наилучшей жидкой фазы для разделения конкретной смеси имеет решающее значение. В общем случае жидкая фаза должна быть хорошим растворителем — нелетучим, термически стойким и инертным по отношению к разделяемым веществам, при температуре колонки.
Соединения, наиболее широко применяющиеся в качестве жидких фаз, приведены в табл. 17, где также указаны рекомендуемые температурные пределы и классы веществ, для разделения которых они рекомендуются. вв пускал ' г з2 а и т. п.), что дает возможность добиться хорошего разделения рактическн любых смесей. Быстрота анализа, высокая чувствительость, позволяющая определять микрограммовые количества веществ, ,: елают метод ГЖХ незаменимым в современной химической лаборато.. Рии. Газожндкостная хроматография позволяет сравнительно быстро и :.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
