Презентация на тему "Современные методы установления строения органических соединений"

Содержание

• 
  Слайд 1

  Органическая химия – предмет столь же логичный, сколь геометрияГриньяр

• 
  Слайд 2

  Современные методы установления строения органических соединений

• 
  Слайд 3

  Аналитические методы

  Качественный и количественный элементный анализ Определение молекулярной массы

• 
  Слайд 4
  

  Позволяют исследовать параметры химического строения органических соединений: последовательность и кратность химических связей, координационное число атомов, взаимное влияние атомов и групп атомов в молекуле, внутреннее вращение молекул и прочие перемещения с большими амплитудами, энергетические, электрические и другие молекулярные характеристики

• 
  Слайд 5
  

  наиболее важные по практическому значению для определения строения органических соединений методы анализа: масс-спектрометрия инфракрасная спектроскопия спектроскопия ЯМР электронная спектроскопия

• 
  Слайд 6

  Спектральные методы

  Спектроскопическими методами анализа называются методы, основанные на взаимодействии вещества с электромагнитным излучением

• 
  Слайд 7

  Области спектра

• 
  Слайд 8

  Электронная спектроскопия

  Можно судить о структуре электронных оболочек органических молекул

• 
  Слайд 9

  УФ-спектрометр

• 
  Слайд 10

  Электронная спектроскопия

  Поглощение веществом электромагнитных колебаний в ультрафиолетовой (180-400 нм) и видимой (400-700 нм) области обусловлено переходом электронов со связывающих орбиталей на разрыхляющие (возбуждение молекулы)

• 
  Слайд 11
  
• 
  Слайд 12
  

  Практическое значение имеют переходы * и n* Группировки, вызывающие избирательное поглощение электромагнитного колебания в видимой и ультрафиолетовой части спектра, называются хромофорами

• 
  Слайд 13
  
• 
  Слайд 14

  Спектр поглощения циклопентадиена

• 
  Слайд 15

  Электронная спектроскопия

  Для качественного анализа и идентификации Роль «паспортавещества»

• 
  Слайд 16
  

  Введение в молекулу различных заместителей или изменение внешних условий (растворителя) обычно вызывает перемещение полосы поглощения

• 
  Слайд 17
  
• 
  Слайд 18

  Определение изомеров

• 
  Слайд 19

  Электронная спектроскопия

  Возможность для количественного анализа веществ

• 
  Слайд 20
  

  Установление строения органических веществ? Мало пригоден

• 
  Слайд 21

  Инфракрасная спектроскопия

  Метод функционального анализа (определение функциональных групп)

• 
  Слайд 22
  

  Изучает переходы между колебательными энергетическими состояниями, которые связаны с колебаниями атомных ядер относительно равновесных положений и определяются строением молекулы

• 
  Слайд 23

  ИК спектрометр

• 
  Слайд 24

  Инфракрасная спектроскопия

  Основные типы колебаний: Валентные Деформационные

• 
  Слайд 25

  Валентные колебания

• 
  Слайд 26

  Деформационные колебания

  а – ножничное, b – веерное, c – крутильное, d - маятниковое

• 
  Слайд 27

  Инфракрасная спектроскопия

  При поглощении инфракрасного излучения возбуждаются только те колебания, которые связаны с изменением дипольного момента молекулы Все колебания, в процессе которых дипольный момент не изменяется, в ИК-спектрах не проявляются

• 
  Слайд 28
  
• 
  Слайд 29
  

  Число и частоты полос зависят: от числа образующих молекулу атомов масс атомных ядер строения и симметрии равновесной ядерной конфигурации от внутримолекулярных сил

• 
  Слайд 30
  

  Распределение интенсивности в спектре определяется: электрическим дипольным моментом () поляризуемостью () изменением  и  в процессе колебаний

• 
  Слайд 31
  

  Идентификация соединений Определение симметрии молекул Наличие функциональных групп Сведения о внутримолекулярных силах Межмолекулярные взаимодействия

• 
  Слайд 32

  Спектр поглощения ацетона

• 
  Слайд 33

  Инфракрасная спектроскопия

  Для расшифровки ИК спектра необходимо идентифицировать основные полосы поглощения Значения волновых чисел для различных групп находят в корреляционных диаграммах и таблицах характеристических частот

• 
  Слайд 34
  
• 
  Слайд 35

  4-нитрофталонитрил

• 
  Слайд 36

  Инфракрасная спектроскопия

  Определение функциональных групп в органических соединениях

• 
  Слайд 37

  Спектроскопия ЯМР

  Самый информативный метод в определении структуры органических соединений

• 
  Слайд 38

  ЯМР спектрометр фирмы Bruker

• 
  Слайд 39

  Спектроскопия ЯМР

  Молекулярную структуру Динамику молекул Межмолекулярные взаимодействия Механизмы химических реакций Количественный анализ веществ в различных агрегатных состояниях

• 
  Слайд 40
  

  Структуру промежуточных продуктов химической реакции: ионов, радикалов, ион-радикалов и др. Количественный анализ сложных смесей: продуктов реакции, стереоизомеров, таутомеров и др.

• 
  Слайд 41
  

  Магнитными свойствами всегда обладают ядра с массой, выражаемой нечетным числом: 1Н, 13С, 15N, 17О, 19F, 31Р и т. д.

• 
  Слайд 42
  

  Ядро 1Н имеет самый высокий магнитный момент среди всех других ядер (естественное содержание 1Н в природе составляет почти 100 %)

• 
  Слайд 43
  

  Метод ЯМР 13С (содержание изотопа 13С в природном углероде составляет 1,1% - для записи спектра необходимо проводить накопление сигнала, что требует дополнительного времени

• 
  Слайд 44
  
• 
  Слайд 45
  

  Помещают образец одновременно в два магнитных поля – одно постоянное, а другое – радиочастотное

• 
  Слайд 46
  
• 
  Слайд 47
  

  Сигналы ЯМР отражают влияние целого ряда слабых взаимодействий между ядрами и электронами внутри молекулы, между различными ядрами одной молекулы и между ядрами соседних молекул

• 
  Слайд 48
  

  Для каждого типа неэквивалентных атомов (с магнитными свойствами) имеется свой сигнал

• 
  Слайд 49

  ЯМР-спектр

  Зависимость поглощенной энергииот частоты и представляет собой ЯМР-спектр

• 
  Слайд 50

  Пример спектра этанола

• 
  Слайд 51

  Спектроскопия ЯМР

  Важнейшие характеристики : Химический сдвиг (определяемый по центру мультиплета) d = (Dn/no)·106 = (DН/Нo)·106, где Dn (или DН) – расстояние от резонансной линии до эталонной линии спектра (ТМС), измеренное в Гц

• 
  Слайд 52

  Химический сдвиг

  Химические сдвиги ЯМР обусловлены электронным экранированием ядер, а величина химического сдвига зависит от наличия тех или иных заместителей

• 
  Слайд 53

  Химический сдвиг(этилформиат)

• 
  Слайд 54

  Химический сдвиг

  Хлороформ (СНCl3) 7,27 м.д. Метиленхлорид (CH2Cl2) 5,3 м.д. Метилхлорид (CH3Cl) 3,1 м.д. Бензол (C6H6) 7,27 м.д.

• 
  Слайд 55
  

  Зависит от внешних факторов: растворителя, концентрации и температуры образца (для функциональных групп, содержащих гетероатомы NH, OH, SH и др.)

• 
  Слайд 56

  Спектроскопия ЯМР

  Важнейшие характеристики : Мультиплетность сигнала, связанная с числом взаимодействующих ядер и их спинами

• 
  Слайд 57

  Мультиплетность

  Йодистый этил СН3СН2I

• 
  Слайд 58
  
• 
  Слайд 59

  Мультиплетность

• 
  Слайд 60

  Спектроскопия ЯМР

  Важнейшие характеристики : Константы спин-спинового взаимодействия ядер

• 
  Слайд 61

  Константы спин-спинового взаимодействия ядер

• 
  Слайд 62

  Спектроскопия ЯМР

  Важнейшие характеристики : Интегральная интенсивность сигналов (мультиплетов), отношение интенсивностей компонент мультиплета

• 
  Слайд 63

  ПМР–спектр этанола

• 
  Слайд 64

  Спектроскопия ЯМР

  Самый информативный метод в определении структуры органических соединений

• 
  Слайд 65

  Новые методики ЯМР

  Двумерная спектроскопия ЯМР Информация может быть представлена как функция двух переменных Позволяет достигнуть достаточно хорошего разрешения в сложных спектрах

• 
  Слайд 66

  Пример двумерного спектра

• 
  Слайд 67
  
• 
  Слайд 68

  Метод масс-спектрометрии

  Деструктивный метод (при проведении анализа образец разлагается и исследуются его фрагменты)

• 
  Слайд 69

  Хромато-масс-спектрометр

• 
  Слайд 70

  Метод масс-спектрометрии

  Разрушение молекулы под действием электронного удара или химической ионизации Процесс регистрации отношения массы к заряду образующихся осколков

• 
  Слайд 71

  Схема формирования масс-спектра

• 
  Слайд 72

  Метод масс-спектрометрии

  Определение молекулярной массы Брутто-формулы соединения по картине спектра в области М+ Принадлежность к тем или иным классам органических веществ Выявление отдельных фрагментов структуры по сериям молекулярного и главных осколочных ионов

• 
  Слайд 73

  Графическая форма представления масс-спектра

• 
  Слайд 74

  Цифровая форма масс-спектра

  Отношение m/z (в скобках -интенсивности): 72(6), 71(2), 58(2), 57(54), 56(17), 55(5), 53(2), 44(3), 43(100), 42(86), 41(67), 40(4), 39(21), 29(46)

• 
  Слайд 75
  
• 
  Слайд 76

  Пример спектра

• 
  Слайд 77
  

  Совокупность физико-химических методов анализа дает исчерпывающее доказательство структуры органического вещества или указание ограниченного числа изомеров

• 
  Слайд 78