Образец выполнения КР |
|
Пример выполнения и оформления контрольной работы Задание 1. Рассчитайте положение λmax для диена
Решение: Выбираем в табл. 2-1 (стр. 14) соответствующий хромофор – 1,3-бутадиен. Для него λmax 217 нм. Согласно правилу Физера-Вудварда введение метильной группы в положения 2 или 3 сопряженной системы приводит к батохромному смещению λmax на 4 нм. Следовательно, для 2,3-диметил-1,3-бутадиена λmax = 217 + 4 + 4 = 225 нм. Задание 2. Определите строение соединения C7H5N по ИК спектру, приведенному на рисунке:
Решение: По известной брутто-формуле определяет степень ненасыщенности соединения C7H5N по формуле (для СxHyNzOn…): R = x – ½ y + ½ z + 1 = 7 – ½ 5 + ½ 1 + 1 = 7 – 2,5 + 0,5 + 1 = 6. Это означает, что в молекуле имеется 6 кратных связей, или 5 кратных связей и 1 цикл, или 4 кратных связи и 2 цикла и т.д. Вероятно, в молекуле имеется бензольное кольцо (3 кратных связи + цикл) и еще две двойных или одна тройная связь. Приведенный спектр показывает наличие в молекуле нитрильной группировки, которой соответствует полоса поглощения валентных колебаний νCN 2225 см-1. Кроме того, в спектре имеются характеристические полосы поглощения валентных колебаний νС-Н 3000 – 3080 см-1) связей ароматического кольца и валентных колебаний νС-С ароматического цикла (1600, 1500 и 1480 см-1). Отсутствуют полосы поглощения валентных колебаний С-Н связей метильных, метиленовых и метиновых группы с sp3-гибридным атомом углерода. Следовательно, данное соединение является бензнитрилом
его степень ненасыщенности равна 6, что также удовлетворяет выше найденному значению. Задание 3. Углеводород С8Н10 имеет следующий спектр ЯМР 1Н (или ПМР – протонный магнитный резонанс) - химический сдвиг в шкале δ, м.д.: 1,15 (триплет); 2,8 (квадруплет); 7,15 м.д. (уширенный синглет). Соотношение интегральных интенсивностей сигналов 3 : 2 : 5. Установите строение вещества. Решение: По известной брутто-формуле определяем степень ненасыщенности соединения: R = x – ½ y + ½ z + 1 = 8 – ½ 10 + ½ 0 + 1 = 4. Это означает, что в молекуле имеются 4 двойных связи или три двойных связи и цикл (бензольное кольцо?). Сигнал в спектре 7,15 м.д. (5Н) обусловлен резонансом пяти протонов монозамещенного бензольного кольца. Сигнал в области 2,8 м.д. (квартет интегральной интенсивностью 2Н) соответствует резонансу протонов метиленового звена, которое с одной стороны связано с бензольным кольцом, с другой – с группировкой, содержащей три атома водорода у одного атома углерода, т.е с метильной группой. Сигнал 1,15 м.д. (триплет с интегральной интенсивностью 3Н) принадлежит протонам метильной группы алифатической цепи, рядом с которой расположено метиленовое звено. Следовательно, боковая шруппа в бензольном кольце является этильной. Соединение С8Н10 представляет собой этилбензол.  Задание 4. Определите структуру соединения состава С2Н4О2 по данным масс-спектра [m/z (I %)]: 60 (82); 45 (100); 43 (95); 28 (95); 15 (20). Решение. По известной брутто-формуле определяем степень ненасыщенности соединения: R = x – ½ y + ½ z + 1 = 2 – ½ 4 + ½ 0 + 1 = 1 То есть, в молекуле есть одна двойная связь (или один цикл). Пик с самым большим значением m/z соответствует молекулярному иону (катион-радикалу) и отражает массу молекулы в целом. Остальные пики соответствуют массам фрагментов (катионов и катион-радикалов). Причем, ионы с четной величиной m/z соответствуют катион-радикалам, в нечетной – катионам (азотное правило). Ион (катион) с m/z 45 образуется при потере молекулярным ионом массы 15 дальтон, а ион (катион) с m/z 43 – при потере массы 17 дальтон. Учитывая, что от молекулярного иона могут отщепляться только реальные частицы (радикалы или молекулы с меньшей массой), первом случае имеем – отщепление метильного радикала СН3 (его масса как раз 15 дальтон), во втором – отщепление гидроксильного радикала ОН (его масса 17 дальтон). Следовательно, молекула массой 60 дальтон имеет в своём составе метильную и гидроксильную группы. Общая масса этих фрагментов 15 + 17 = 32 дальтон. Вычитая 32 из молекулярной массы, получаем массу неизвестного фрагмента – 28 дальтон. Пик с таким значением m/z присутствует в спектре (четная масса – это катион-радикал). Подбираем, используя таблицу Д.И. Менделеева, возможные варианты частиц с массой 28 дальтон – N2, CH2N, C2H4, CO. Зная брутто-формулу получаем единственный вариант – С=О. Соединяем три фрагмента в единое целое и получаем молекулу СН3-СО-ОН – уксусная кислота. Фрагментация молекулярного иона записывается следующей схемой:  |
,
