Оңтүстік Қазақстан Мемлекеттік Фармацевтикалық Академиясы Органикалық қосылыстардың құрылысын

Оңтүстік Қазақстан Мемлекеттік Фармацевтикалық Академиясы Органикалық қосылыстардың құрылысын анықтайтын қазіргі заманғы физика-химиялық әдістер ( УК-ИҚ-ЯМР Спектроскопиялары) Қабылдаған: Бұхарбаева А. Е Тобы: 201 «Б» ФК Орындаған: Адамбек Б

Жоспар І Кіріспе ІІ Негізгі бөлім ЯМР спектрометрі Молекула құрылым формулалары арқылы 1 Н-ЯМР спектрлерін анықтау 1 Н ЯМР спектроскопиясының қолданылуы ІІІ Қорытынды Пайдаланылған әдебиеттер

Кіріспе Органикалық қосылыстардың құрылымын зерттейтін маңызды физикалық әдістерге спектральдық жатады - Инфрақызыл спектроскопия (ИКС) , комбинациялы шашырату спектроскопия (КРС) , ультракүлгінді (УФ) спектроскопия және көрінетін аймақтағы спектр , ядролы магниттік резонанс (ЯМР) спкетроскопия , және т б әдістер.

Қазіргі таңда спектроскопия әдісі қатты және сұйық заттардың наноқұрылымын зерттеудің негізгі әдістерінің бірі болып саналады. Аталған әдісті мұнай өндіруші кен орында пайда болатын қатты мұнай қалдықтарының химиялық құрамын зерттеуге пайдалану, қоршаған ортаны қорғаумен қатар, асфальтшайыр-парафин шөгінділерін (АШПШ) іс-тәжірибеде қолдануда маңыздылығы жоғары.

ИҚ-спектроскопия әдісі зерттелетін затты сапалық және сандық талдауын анықтауда кеңінен қолданылады. Инфрақызыл (ИҚ) облысы бойынша жұтылу спектрі IR Prestige-21 ИК-фурье спектрометрінде (Shimadzu, Жапония) түсірілді. Анализ тез әрі сапалы жасалынады. Жазба жұмыстары жұтылу облысы 4004000 см-1 аралығында KBr призмасымен жүргізіледі. Мұнай өнімдерін анықтаудың дәлдігіне қолданылатын ыдыстардың және реактивтердің тазалығы үлкен әсер етеді.

Тербелмелі спектроскопия әдістері ИҚ және КШ-спектроскопия әдістерінің мүмкіндіктері, оларды химияда қолдану. Көп атомды молекулалардың тербелу спектрлерін квантты-механикалық бейнелеу әдісі. Энергия деңгейлері, олардың жіктелуі. Фундаменталдық, обертондық және құрама жиіліктер, «ыстық» жолақтар. Тербелу спектрлері жолақтарының интенсивтігі. Таңдап алу ережелері және ИҚ-жұту мен КШспектрлерінің интенсивтіктері.

ИҚ-спектроскопияның аппаратурасы мен техникасы. Қосымша құралдар, үлгілерді дайындау. НПВО әдісі. Алыс ИҚ-облысы техникасының ерекшеліктері. КШ-спектроскопияның аппаратурасы, лазерлік қоздырғыштардың артықшылықтары. ИҚ және КШ-спектроскопия әдістерін салыстыру, олардың құндылықтары мен кемшіліктері.

Электронды спектроскопия әдістері Энергия деңгейлері, олардың жіктелуі. Тербелу спектрлері жолақтарының интенсивтігі. Таңдап алу ережелері және ИҚ-жұту мен КШ-спектрлерінің интенсивтіктері. Көрінетін және УК-облыстарда қолданылатын абсорбциялық спектроскопияның техникасы мен әдістемесі. Электрондық спектроскопия әдісін қамтитын жиілік облысының бөліктері және оның аппаратурасы. Зерттелетін үлгілер. Әдістің сезімталдығы, оның құндылықтары мен кемшіліктері.

Магниттірезонансты әдістер. ЭПР әдісі Электрондық парамагниттік (спиндік) резонанс және ядролық магниттік резонанс құбылыстарының физикалық негіздері. Ядролар мен электрондардың спиндері мен магниттік моменттері. g-фактор және оның мәні. g-фактордың анизотропиясы. Спин-орбиталь байланысы. Спиндік күйлерді тұрақты магниттік өрісте азғындықтан босату. ЭПР шарты. Энергия деңгейлерінің электрондармен толықтырылуы, қанығуы, релаксациялық процестер және сигналдың ені.

ЯМР әдісі ЯМР шарты. Релаксация процестері. ЯМР спектрлердегі химиялық ығысу және спиндық бөліну. Ядроны экрандау тұрақтысы. Салыстырмалы химиялық ығысу, оны анықтау және химияда пайдалану. Ядролардың спин-спиндық әрекеттесуі, оның табиғаты, мультитплет компоненттерінің саны, интенсивтіктерінің таралуы, қосындылар ережесі. Құрылымдық анализ. Комплекс түзілу процестерін зерттеу. ЯМР әдісін басқа әдістермен салыстыру, оның құндылықтары мен кемшіліктері.

Спектроскопиялық, дифракциялық, резонанстық және оптикалық әдістер. Әртүрлі әдістердің энергетикалық мінездемелері. Әдістің сезгіштігі және қабілеті. Әдістің сипаттамалық уақыты. Әдістердің интеграциясы. Өрістің өзара әсерлесу теориясына негізделген заттардың құрылысы мен молекулалардың физикалық қасиеттерін зерттеу, зерттеліп жатқан затпен бөлшектер ағыны немесе сәулеленулер, оның молекулалары мен заттың бойында әр түрлі басқа қасиеттері байқалатын, ғылымның ерекше бөлімін ұсынады.

Сутек атомына іргелес атом, топша табиғатына қарай әртүрлі жұтылуы спектрлерін береді. Мысалы, ОН және СН 3 топшаларының сутек атомы ядросы үшін спектрін аламыз. Спектр –тек сутек ядроларына ғана қатысты болғанымен, онымен іргелес тұрған атом топшаларына байланысты екі түрлі жерде максимум береді. Осы максимумдардың ара қашықтықтығы химиялық ығысу деп аталады.

Магнит өрісінде ОН және СН 3 құрамындағы сутек атомы ядроларының энергетикалық деңгейлері. Төмендегі сурет метил спиртінің ЯМР –спектрі

Демек, радиожиіліктігі толқындардың жұтылуы және ЯМР спектрінің пайда болуы, сутегі атомы ядросының қандай атом, топшалармен іргелес тұруына тікелей байланысты. Спектрде жұтылу максимумдарының қай аймақта екендігін анықтай отырып, зат құрылымынан нақты тұжырым жасауға болады.

Химиялық ығысу - б – таңбасымен белгіленіп, радиотолқын жиілігінің миллиондық үлесімен (м. ү. ) өлшеніледі. Жалпы спектр 0 -10 миллиондық үлес аймағы арасында байқалады. ЯМР спектрінің көрінісі және химиялық ығысу бөліктері 2 -сурет.

Зат молекуласының құрылым формуласын пайдалана отырып, Н-ЯМР спектрінің мүмкін болатын түрін алдын-ала жорамалдауды үйренудің тиігізер пайдасы мол. Н-ЯМР спектрі арқылы зат молекуласының құрылымын оңай анықтауға болады.

ЯМР спектрометрі құрылысы. ЯМР спектрометрі сынама құйылған ампуланы ұстауыштан тұрады. Магниттен бір немесе бірнеше радиожиіліктік сәулеленгіштен және радиожиіліктік сәулеленуді қабылдағыштан тұрады. Сынаманы үлкен емес шыны түтікте немесе ампулаға орналастырып, оны тұрақты магниттерінің оң және теріс полюстерінің арасына орналастырады. Өрістің бір текті болуын (таралуын) қамтамасыз ету үшін ампуланы тік өс бойымен айналасында айналдырады.

Ережеге сәйкес зерттеліп отырған зат еріткіште өте аз тұтқырлықпен ерітеді. Кең таралған еріткіштерге СCl 4, CS 2 және дейтрленген ерітінділерге жататын дейтрохлороформ СDСl 3 дейтробензол С 6 D 6 жатады. 13 С ядросының спектрлік әдісінде дейтрохлороформ жиі қолданылады. Бұл кезде алынған дейтр ядросының резонанстық сигналы « өріс күшті жиілік » ара қатынасын тұрақтанырушы тіреу сигналы ( опорного сигнал ) ретінде қолданылады.

Орта қабілетті спектроскопиясында 60 -100 м. Гц аралығындағы, ал жоғары сапалы спектрометрінде 200600 м. Гц жиілік және сұйық гелимен салқындатылатын аса жоғары өткізгішті магниттер қолданылады.

ПМР-дің спектрлерін талдау үшін оларды топтастыру қажет. Бұл жағдайда берілген кәдімгі спектрмен қатар мәліметті қосымша топтастырылған интегралдық спектр (сатылы қисық) түрінде беріледі. Бұл жағдайда әрбір сатының биіктігі шыңның ауданына сәйкес. Шыңдардың ауданын өлшеу кезінде жіберілетін қателік ± 2% аспайды.

Сандық талдау әдісі › ЯМР әдісі арқылы ерітіндідегі заттың концентрациясын анықтау шыңының ауданымен және оған сәйкес келетін ядро санының арасындағы тура пропорционалдыққа негізделген. Бұлардың арасындағы тәуелділікті сипаттау үшін ішкі стандарттар қолданылады. Бұл кезде ішкі стандарттардың шыңдары басқа сигналдармен жабылып қалмауын ескеру керек.

Ішкі стандарттардың құрамын анықтау үшін мына формула қолданылады: Мұндағы : m – зат массасы N – сигнал өлшенген топтағы протондардың саны A – шың ауданы M – заттың молярлы массасы X – заттың индексі Сm – ішкі стандартты сипаттайды.

Диметил эфирінің 1 Н-ЯМР спектрі түріне алдын ала талдау жасау. Шешімі: Жоғарыда келтірілген ереже нұсқауды пайдалана отырып, тапсырманы орындау.

1. Диметил эфирінің құрылым формуласы

2. Сутек атомы бар метил топшасымен іргелес тұрған топшада сутек атомы жоқ. Демек, спектрде бір ғана үшкір – синглет – түрі байқалуы тиіс. 3. Көміртегімен іргелес тұрған атом - Х, яғни оттегі. Оттегінің көміртегіден электртерістілігі жоғары Н – C- Х үшін шамасы 2 -4 м. ү. арасында жатады.

4. Спектр түсірілетін бланкіні аламыз да шкалада 3 м. ү. тұсын сызықшамен белгілеп қоямыз.

5. Диметил эфирі үшін ЯМР спектрі 1 Н –

Протоннан ажырауы 13 С ЯМР спектроскопиясында 13 С және 1 Н ядроларының спин – спиндік өзара әсерлесуі негізгі шешуші рөл атқарады. Нәтижесінде спектірі күрт күрделеніледі. Спектрді жеңілдету және оны талдауда оңайлату үшін қос резонанс деп аталатын әдіс қолданылады. Бұған кең жолақты және резонанстан тыс ажырау әдістері жатады.

Кең жолақты ажырауы 13 С және 1 Н ядроларының спин – спиндік өзара әсерлесу әдісінде қозуға сәйкес келетін барлық протондардың молекулаларын бір мезгілде сынаманы кең жолақты радиожиілікті аймақтағы сәулелену жолымен тежейді. Бұл кезде протондардың спиндерінде қанағаттану жүргендіктен өзара әсер жойылады. 3. 109 суретінде метин, метилен және метил топтары үшін кең жолақты шешілудің әсері схемалық жолмен көрсетілген.

Резонанстан тыс ажырауы Бұл әдісте қосымша 1000 – 2000 Гц төменгі жиіліктегі сәулелену қолданылады. Мұнда спин – спиндік өзара әсердің тұрақтылары (констанцалары) азаяды да спектрде тек күшті өзара әсерлер байқалады. Бұл әдіс жоғары ретті күрделі спектрлерді зерттеуде қолданылады.

1 Н ЯМР спектроскопының қолданылуы 1 Н ЯМР ядросындағы ЯМРспектроскопия әдісін ең маңызды қолдану аймағы органикалық, биорганикалық және металоорганикалық қосылыстардың құрылымын анықтауға болады.

Органикалық химия синтезі Органикалық қосылыстардың құрылымын анықтауда, стереохимиялық, конформациялық талдаулар жасауда жиі қолданылады.

Табиғи қосылыстар химиясы Биополимерлер құрылымын анықтау және масс-спектрометриямен бірлесе отырып, табиғи қосылыстардың құрамы мен құрылымн анықтауда жақсы нәтижелер береді. Жоғары молекулалы қосылыстар химиясы Полимерлер, биополимерлердің тізбек бойындағы орналасу тәртібін, кеңістік бойындағы ретін анықтайтын бірден-бір әдіс. Қатты күйдегі заттарды анықтауда ЯМР әдісі кең тарай бастады

Кинетикалық зерттеулер Химиялық реакциялардың константасын анықтау, тепе-теңдік күйіндегі алмасу процесін талдау (кетоенольды таутомерия, Н-D -алмасу), молекула ішкі құрылымындағы бөліктердің ара қашықтығын анықтау, оптикалық активті заттардың тазалығын бағалауда жиі қолданылады. Адам организмінің күйін көру үшін томографияда ПМР әдісі қолданылады.

Соңғы жылдары органикалық байланыстарды зерттеуде ПМР әдісі кең қолданылады. Сонымен бірге, органикалық заттарды зерттеуде радиоспектроскопияның негізгі әдістерінің бірі (ЯМР) ядролық магниттік резонанстық әдісі қолданылады. ЯМР әдістері соңғы 13 жыл ішінде кең қолданылып жүр.

Сонғы үлгідегі 1 Н ЯМР томографиясы

ЯМР спектрометрі

Қорытынды Химиялық реакциялардың константасын анықтау, тепетеңдік күйіндегі алмасу процесін талдау (кето-енольды таутомерия, Н-D -алмасу), молекула ішкі құрылымындағы бөліктердің ара қашықтығын анықтау, оптикалық активті заттардың тазалығын бағалауда жиі қолданылады. Адам организмінің күйін көру үшін томографияда ПМР әдісі қолданылады Соңғы жылдары органикалық байланыстарды зерттеуде ЯМР әдісі кең қолданылады. Сонымен бірге, органикалық заттарды зерттеуде радиоспектроскопияның негізгі әдістерінің бірі (ЯМР) ядролық магниттік резонанстық әдісі қолданылады. ЯМР әдістері соңғы 13 жыл ішінде кең қолданылып жүр.

Пайдаланылған әдебиеттер. • • Ә. Қ. Патсаев, С. Ж. Жайлау «Органикалық химия негіздері» , Алматы, Білім, 1996 ж • Б. Д. Березин « Д. Б. Березин «Курс современной органической химии» , Москва, 1999 г • Ю. С. Шабаров «Органическая химия» 1996 г • Интернет «Google. kz» • С. М. Мұсабеков, Г, С. Қабылбекова. Органикалық химия негіздері, • 1990 ж • О. Я. Нейланд «Органическая химия» 1990 г

Назарларыңызға рахмет