Аналіз спектру сполуки, що містить домішки

Розглянемо приклад спектру, що окрім цільової сполуки, містить також і сигнали домішок. На жаль, такі спектри досить часто можна отримати, якщо сполука після синтезу не була додатково очищена. Хоча будова домішок може бути різною, але найчастіше домішками є або вихідні речовини, або розчинники, або продукти альтернативних реакцій. Аналіз спектру може дати хіміку цінні відомості про присутність у зразку речовин, що, хоч і не є цільовими, але відповідають протіканню при проведенні реакції конкуруючих процесів, що можуть бути навіть більш цікавими ніж основна реакція. Тому, коли Ви отримали спектр брудної речовини, проаналізуйте вигляд сигналів домішок. Якщо ж спектр містить сигнали розчинників, то не слід додатково очищувати сполуку, достатньо її добре висушити.

Нижче на рисунку наведено спектр сполуки, що є близьким аналогом попередньої. Як і раніше, перш за все встановимо відповідність сполуки наведеній формулі, для чого проаналізуємо, які спінові системи повинні міститися в спектрі, виходячи з будови сполуки.

А

Б

Рис.3.4. Спектр ¹Н сполуки, що має домішки

Сполука містить дві еквівалентні етильні групи (рядок 2 у табл.3.6). Тому в спектрі слід очікувати появи триплету та квартету з відносними інтенсивностями сигналів 4Н та 6Н відповідно. В слабкому полі повинен міститися синглет NH. Протони кільця А повинні дати в ароматичній області систему АМХ, що має вигляд двох дублетів та синглету з можливим подальшим розщепленням завдяки дальнім КССВ (рядок 20 у табл.3.6). Ароматичні протони кільця Б утворюють спінову систему АА’BB’, що у більшості випадків має вигляд двох дублетів з відносною інтенсивністю 2Н кожний (рядок 16 у табл. 3.6). Сигнали протонів 2-оксопіронового циклу дають систему АВХ з нееквівалентними КССВ між кожним з протонів (рядок 5 у табл.3.6). Таким чином, ці сигнали повинні мати вигляд трьох дублетів дублетів.

Аналіз спектру дозволяє виявити в ньому всі спінові системи, що відповідають формулі сполуки. Так, сигнал а відповідає протону NH. Сигнали b, c, d, що мають вигляд двох дублетів та синглету з відносною інтенсивністю 1Н кожний є сигналами ароматичних протонів циклу А. Два дублети e та f інтенсивністю по 2Н пов’язані з ароматичними протонами циклу Б. В найбільш сильному полі, при 1,38 м.ч. видно триплет, а при 3,28 м.ч. – квартет етильної групи. Є в спектрі і сигнали спінової системи АВХ 2-оксопіранового циклу. Але в даному випадку один з сигналів співпадає з сигналом метиленових протонів етилу. Це видно з його завищеної інтенсивності. Сигнал при 3,28 м.ч. має відносну інтенсивність не 4Н, а 5Н. Інші два сигнали спінової системи АВХ спостерігаються окремо (сигнали g та h). Таким чином, спектр сполуки відповідає наведеній формулі. Але окрім сигналів, інтенсивність яких відповідає одному чи кільком протонам, в спектрі міститься ряд сигналів порівняно низької інтенсивності. Їх добре видно при збільшенні масштабу ароматичної області спектру. Є сторонній сигнал також і в аліфатичній області (сигнал при 1,24 м.ч.). Таким чином, спектр містить сигнали домішок. Для того, щоб оцінити їхню кількість вважають, що молекулярна маса домішки відповідає молекулярній масі основної сполуки. У цьому випадку співвідношення інтенсивностей сигналів основної сполуки та домішок приблизно відповідатиме мольній долі домішки. Так, якщо вважати, що сигнал домішки при 6,65 м.ч. відповідає двом протонам, аналогічним двом протонам основної речовини, що поглинають при 6,54 м.ч., то вміст домішки дорівнює 0,17/(2 + 0,17) = 8%. Слід ще раз зауважити, що розрахований таким чином вміст домішок є дуже приблизним, оскільки насправді невідома не лише молекулярна маса домішки, а навіть кількість домішкових компонентів. Але серед хіміків усталеним є підхід: якщо сигнали кожного з протонів домішок не перевищують за інтенсивністю 0,1Н, то сполука вважається достатньо чистою для подальшої роботи та біологічних досліджень. У такому разі за найгірших умов вміст домішки не перевищує 10%, а насправді, коли домішкою є один з вихідних компонентів, він становить близько 5%.