Р. Моррисон, Р. Бойд - Органическая химия (1125875), страница 96
Текст из файла (страница 96)
Жидкое вещество, нерастворимое в воде или концентрированной Нэ5Оы но растворимое в дымящей серной кислоте, дает отрицательные пробы с разбавлеяным КМпОа и Вг,/СС!ю Анализ показал, что оно содержит 90,5% С и 9,5% Н. Обработка КМпО в жестких условиях приводит к твердому соединению, содержащему, согласно аналяэу, 68,8% С и 5,0% Н. Каково строение исходного соединения? 25.
Соединение А (СыНж) быстро обесцвечивает раствор Вг в СС!а и выделяет МпО, иэ холодного разбавленного нейтрального раствора КМпОэ. Легко поглощает только 1 моль водорода. При окислении в жестких условиях соединение А образует беязойную кяслоту в качестве единственного углеродсодержащего продукта. з) транс-1-фенилпропен, с) л-интродифенилметан и) цис-!-феннлпропен, (л-О НС,НэСН,СзНэ) [см. задачу 3(р)). 21. Опишите простые химические реакции, с помощью которых мовгно разлячиты а) бензол н циклогексан; б) бенэол и тексен-1; в) толуол и и-гептзн; г) циклогексвлбензол я 1-фенилцнклогексен; д) бенэнловый спирт (С НзСН,ОН) я я-пеитилбензол: е) коричяый спирт (С НэСН=СНСН ОН) и 3-фенялпропанол-1 (СэНэСНэСН ОН); ж) хлорбеиэол и этнлбеизол; з) иитробензол я м-днбромбеизол; и) гексафенялэтан и1трифенилмстзн.
22. Какими хнмическями методами (ие обязательно простымн реакциямя) можно различить следующие соединения (используйте данные табл. 18.1, стр. 552, и табл. 29.1, стр. 861): а) трн изомериых триметилбеизола; б) 1-фенилпропеи, 2-феннлпропен н 3-фенилпропея (аллилбензол); в) все алкилбензолы, имеющяе формулу СеНгэ; г) льхлор. толуол и хлористый беизил; д) и-дивинилбенэол [л-С Нэ(СН=СН )э[ и 1-феиилбутздиен-1,3; е) С,НьСНС!СНэ, п-СНэС,Н4СН,С! и п-С!Сэ~аС,ггю 23.
Предполагается, что неизвестное соединение является одйим нз перечисленных ниже. Как вы определите, каким именно? Где возможно, используйте простые химические реакции; где необходимо, примените более тонкие химические методы, например количественное гидрированне, расщепление н т. и. Где возможно, используйте данные табл. 18.1, стр.
552, н табл. 29.1, стр. 861. !)реям ~ 12 а) Что представляет собой соединение Ау б) Какая структурная особенность еще не аыяснеиау ш,гсс1, нз, па А ззгеи КОН (спарт ! '" Б (СыНгз) + В(СыНгз) (б) ! ие идентично А нь ю ч Нз, Ы ыь ьн Г(СН) Каковы структуры соедннеиий А, Б, В и Гу 20. Индел СзНз, обнаруженный в каменноугольной смоле, быстро обесцвечивает ВгМСС)з в разбавленный КМпОз.
Легко поглощает только ! моль водорода с образованием иядпна С,Нж. Гидрироаание в более жестких условиях приводит к соединению, имеющему формулу СзНзз. Окисление индеиа в жестких условиях приводит к фталевой кислоте. Какова структура инденау Индзна? (См. задачу 9.17, стр. 296.) 27. Раствор 0,01 моля трет-бутилперекиси в избытке этилбензола облучали ультрафиолетовым сингом в течение нескольких часов, Анализ продукта методом газовой хроматографии показал наличие примерно 0,02 моля треш-бутилового спирта. После испарения спирта и непрореагировавшего этилбензола остался твердый остаток, нз которого хроматографически выделилн дза вещества: Х (! г) и У (1 г).
Соединения Х и у имеют эмпирическу!о формулу С Н и молекулярный вес примерно 210; оба вещества инертиы по отношению к холодному разбавленному раствору КМпО, и Вг,/СС! . Если этилбензол заменить изопропилбеизолом, то получаются ге же результаты, за исключением того, что вместо Х и т' выделяют одно соединение У (2,2 г). Оно имеет эмпирическую формулу С Нн и молекулярный вес около 238 и не реагирует с холодным разбавленным раствором КМпОз и Вгз/СС!з.
Каковы наиболее вероятные структурй Х, т и 2 и каков наиболее вероятный механизм их образовании) Спектроскоаия и строение органических соединений И.1. Установление строения: спектральные методы. В равд. 4.36 уже говорилось о том, что предпринимает химик-органик при получении неизвестного соединения, когда он должен ответить на вопрос: что это такое? Были рассмотрены некоторые возможные пути установления строения: определение молекулярного веса и молекулярной формулы; установление наличии или отсутствия определенных функциональных групп; расщепление на более простые соединения; превращение в производные; синтез при помощи другого метода, однозначность которого не вызывает сомнений.
На каждой стадии определения структуры — от выделения и очистки неизвестного вещества до его окончательного сравнения с известным образцом — введение в практику очень сложных приборов за период, прошщший после второй мировой войны, произвело революцию в органической химии. Приборы не только помогают химику-органику работать быстрее, а что гораздо важнее, они расширяют его возможности, позволяя анализировать сложные смеси очень близких соединений; опясывать структуру молекул так подробно, как нельзя было даже представить; наблюдать, идентифицировать и измерить концентрацию короткоживущих промежуточных соединений, существование которых не так давно лишь предполагалось. К настоящему моменту студент уже изучил некоторые разделы органической химии и не запутается среди уже известных органических соединений.
Теперь его можно познакомить с тем, как интерпретировать информацию, которую получают с помощью этих современных приборов. Наиболее важными приборами для хпмика-органика при определении молекулярной структуры являются спектромстры, с помощью которых измеряют спектры. Из различных типов спектров мы пока будем использовать только два: инфракрасные спектры (ИК-спектры) и спектры ядерного магнитного резонанса (ЯМР-спектры), поскольку в настоящее время именно они наиболее широко используются в лаборатории органической химии; из этих двух методов больше внимания будет уделено ЯМР-спектрам. Будет дано также представление и о других видах спектров: масс-спектрах, ультрафиолетоеых спектрах (Ъ'Ф-спектры) и спектрах электронного парамагнитного резонанса (ЭПР-спектры). При этом следует помнить, что основы методов даны в упрощенном виде.
Существует много исключений из приведенных обобщений. Кроме того, возможность применения спектральных методов для определения структуры органического соединения ограничена нашим знанием органической химии в целом, и здесь мы, конечно, пока только начинающие. Скектросконил и строение оресническил соединений 396 Сначала рассмотрим масс-спектры, а затем уже остальные.
Все они являются частями — участками с различными длинами волн — электромагнитного спектра излучения. И.2. Масс-спектры В масс-спектрометре молекулы бомбардируют пучком электронов сред- них энергий. При этом молекулы ионизуются и распадаются на ряд фрагмен- тов (осколков), некоторые из которых являются положительно заряженными ионами. Каждый тип ионов имеет определенное отношение массы к заряду, нли величину тите.
Для большинства ионов заряд равен 1, т. е тп)е является просто массой иона. Так, например, для неопентанл СНе СНе — С вЂ” СНе ) СН, 1- 2е + (СеНтк). нее =72 молекулнрный иои (СеНе)+ (С Не)+ (СеНе)+ (СеНе)+ и другие те 57 41 29 27 l Отиосительнен интенсивность 100 41,5 38,5 15,7 Основной онк При анализе получаемой смеси положительно заряженных ионов каждому иону в масс-спектре отвечает отдельный пик, который соответствует величине т1е иона и интенсивность которого характеризует относительное количество иона, дающего сигнал.
Наиболее интенсивный пик называется основным пиком; его интенсивность принимают за 100, а интенсивности остальных пиков выражают относительно него, Данные масс-спектрального анализа обычно приводятся в виде графика или таблицы, в которой указываются относительные интенсивности сигналов для различных величин лт(е; такая таблица называется леасс-спекптром, и он очень характерен для каждого конкретного соединения. Сравните, например, спектры двух изомерных алканов СеНт„приведенные на рис. 13.1. Масс-спектры можно использовать для доказательства идентичности двух соединений и для установления строения нового вещества.
Два соединения можно считать идентичными, если они имеют одинаковые физические свойства: температуры плавления и кипения, показатель преломления и т. п. Чем больше намерено физических свойств, тем убедительнее доказательство. Один масс-спектр равноценен измерению многих физических свойств, поскольку он указывает относительные количества большого числа различных фрагментов. Если измерен масс-спектр неизвестного соединения и если он идентичен спектру ранее описанного соединения с известной структурой, то можно сделать совершенно определенный вывод, что эти два соединения идентичны. Масс-спектр помогает установить строение нового соединения: из данных масс-спектра можно определить точный молекулярный вес; можно получить молекулярную формулу или, по крайней мере, ограничить выбор несколькими; можно установить наличие в молекуле определенных групп.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
