Молекулалық ион

Пән: Биология
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 5 бет
Таңдаулыға:

Молекулалық ион. Масс-спектрлерді шешу үшін алдымен молекулалық ионның массалық саны үлкен болатын (одан ауыр болатындар изотоптық иондар мен ион-молекулалық реакциялардың өнімдері) аймақта жатқан шыңын белгілейді. Бірақ, спектрде өмір сүру уақытының аздығына байланысты молекулалық иондар болмайды, сондықтан байқалатын максималды массасы бар ион жарықшақты болуы мүмкін. Көптеген органикалық қосылыстардың молекулалық ионынан бірден төртке дейінгі сутегінің атомын жүлып алуға сәйкес келетін иондардың шындарының интенсивтігі өте жоғары болады. Мұндай күмәнді жағдайларда масс-спектрлерді ионданатын электрондардың төменгі энергияларында қайта жазу керек, бұл кезде молекулалық ионның шыңының салыстырмалы интенсивтілігі жоғары болады, ал жарықшақтық иондардың шындарының интенсивтілігі кенет төмендейді. Сонымен қатар химиялық және өрістік ионизациялар әдісін қолдануға болады. Электрон соқтығысуының қарапайым әдісінде анық емес нәтижелер алынатын болса, осы әдістер арқылы итенсивті молекулалық шыңдарды алуға болады. Егер иондауды "жұмсартқанда" ең ауыр иондардың шыңдарының интенсивтілігінің катынасы өзгермесе, онда оларды молекулалық ионның изотоптық түрі деп қарастыру қажет.

Егер қосылыс интенсивтілігі төмен молекулалық шың беретін болса, онда оның молекулалық массасын жанама түрде табады, мысалы қышқылдың масс-спектрінің орнына олардың үшметилсилилды туындысы, немесе - спирттер емес, эфирлер түсіріледі. Ең ауыр металдардың массалар айырымын да зерттеген пайдалы. Молекулалық иондардан салмағы 6-дан 13-

ке дейінгі және 21-ден 24 м. а. б - не дейінгі бөлшектерді бөліп алуға болмайды. Сондықтан масс-спектрде масса сандары әр түрлі болатын ауыр иондардың болуы не иондар арасында молекулалықтың болмауын, не талданатын үлгі заттар қоспасы екенін білдіреді. Кейде спектрдегі ауыр ионның молекулаға сәйкестігін білу үшін эффузия әдісін қолданады, яғни қоспадағы талданатын заттын стандартпен (молекулалық массасы белгілі) бірге молекулалық режимде иондаушы камераға ағуы. Осы кезде ағу жылдамдығы әрбір заттың молекулалық массаларының квадрат түбіріне кері пропорционал болғандықтан, қажетті молекулалық массаны табу мүмкін болады.

Молекулалық иондардың шыңы онымен байланысқан метастабильды ауысулар бойынша идентификацияланады. Мысалы, симметриялық үшоксан болып табылған заттың масс-спектрінде масасы 90 болатын иондардың интенсивтігі төмен шыңдары кеп тараған массасы 89 иондардың изотоптарының шыңы екені пайымдалды. Бірақ спектрде 90 ⁺ →89 ⁺ + Н ыдырауына сәйкес келетін массасы 88 метастабильды иондардың шыңдарынын болуы - талданатын заттың массасы 90 м. а. б. екенін дәлелдеді.

Егер талданатын қоспаның құрамында массасы жақын заттар болса, ал аспаптың шешу қабілеті төмен және дублет не триплет орнына бір ғана шыңды тіркейтін болса, онда бұл мәселені шешу қабілеті жоғары масс-спектрлерді қолдану арқылы шешеді. Мысалы, зерттеулерде көбіне т/е, сәйкесінше, 27, 9949; 28, 0062 және 28, 0313 м. а. б. болатын СО ⁺ , N ₂ ⁺ және С ₂ Н ₄ ⁺ иондарынан тұратын массалық мәні 28 триплет кездеседі. N ₂ ⁺ және С ₂ Н ₄ ⁺ дублетін белу үшін шешу қабілеті 1200 шамасында, ал N ₂ ⁺ және СО ⁺ дублетін бөлу үшін шешу 2500-ден жоғары болу керек. Егер шешу қабілетін жоғарылату мүмкіндігі болмаған жағдайда дублет пен триплеттің құрамын жарықшақты иондар қатынасы бойынша есептейді, сөйтіп оларды

беледі.

Қосылыстардың 90%-ін электронмен соққан кездегі молекулалық шыңдардың интенсивтілігі де кеп ақпарат бере алады. Зерттелетін қосылыстың түрі туралы молекулалық ион шыңының толық ион тоғына (W _М )

қатынасы бойынша айтуға болады. Эмпирикалық шарттардың бірі бойынша қос байланысы немесе циклдық байланысы бар қосылыстардың масс-спектрлерінде молекулалық иондардың шыңдары байқалады. Басқа шарты - бір гомологтық қатарда W _М молекулалық массаның өсуіне сәйкес төмендейді. Ароматтық қосылыстарда W _М қосарланған диендерге қарағанда үлкен; әрі қарай W _М келесі қатарда төмендейді: моноолефидер - алициклды көмірсутектер - парафинды көмірсутктер. Құрамында функционалдық

топтары бар қосылыстарда W _М шамасы келесі қатар бойынша төмендейді: карбонильды қосылыстар - қарапайым эфирлер - карбон қышқылдары - спирттер - аминдер. Кейбір қосылыстар класында W _М шамасын изомердің құрылымымен байланыстыратын сапалық заңдылықтар да байқалады: мысалы, нормаль алкандардың W _М шамасы тармақталған көміртекті тізбегі бар көмірсутектердің W _М шамасынан көп үлкен болады.

"Азотты ережені" де есте ұстаған дұрыс: тақ молекулалық массасы бар органикалық қосылыстарда азот атомдарыньвд саны да тақ болады; молекулалық массасы жүп болатын қосылыстардың құрамында не азот мүлдем болмайды, не азот атомдары жұп болады (валенттілігі тақ болатын органогенді элементтердің ішінде жұп массасы 14 болатын азотқа ғана тән) . Егер иондардың интенсивті шыңдары молекулалық мәнінен екі бірлікке жоғары болса, онда молекулада хлор не бромның бар екенін көрсетеді, ал интенсивтілігі төмен болса, онда күкірт бар деген сөз.

Массасын дәл елшеу арқылы элементтік құрамын анықтау . Масс-спектр көмегімен тек қарапайым эмпирикалық формуласын ғана емес, қосылыстың молекулалық формуласын да анықтауға болады, ол қоспаларды талдағанда ете маңызды. Әдіс зерттелетін жүйедегі изотоптардың ядроларының массасындағы белгілі дефектілермен сәйкес болатын ион массаларының айырымын дәл елшеуге негізделген. Шешу қабілеті жоғары масс-спектрометр көмегімен номиналды массасы бірдей мультиплеттегі массалар айырымын елшеп, иондардың массасын миллион бөлігіне дейінгі дәлдікпен табуға болады. Ион массасының анықтау дәлдігі +10 миллион бөлігіне бір ғана мүмкін элементтік құрам сәйкес келеді. Молекулалық ионның элементтік құрамы заттың дәл молекулалық формуласын береді. Осы әдісті барлық жарықшақтық иондарға қолдануға болады, олардың элементтік құрамы молекулалық иондардың фрагментациялану жолын анықтауға мүмкіндік береді.

Молекулалық формуланы (брутта-формуланы) тауып, формальды қанықпағандық терминін қолдану арқылы қосылыстағы қос байланыстың эквивалент санын табуға болады. Формуласы С _u Н _v көмірсутектер үшін R формальды қанықпағандық (қос байланыстың эквивалент саны) молекуладағы көміртегінің атомы өзгермейтіндей қаныққан көмірсутегі пайда болу үшін формулаға қосылатын сутегі атом санының жартысына тең болады:

(140)

Бұл кезде молекуланың құрылымындағы цикл бір қос байланысқа, бір үштік байланыс - екі қос байланысқа эквивалентті. Формуласы қосылыс үшін қос байланыстың эквивалент саны келесі теңдеумен анықталады, мұндағы Г - кез-келген галоген:

(141)

Мысалы, С ₆ Н ₅ Вг қосылысында R=4 болады, ол құрамында бір цикл және үш қос байланысы бар бромбензолдың молекуласына сәйкес келеді. R мәнін, жарықшақтық иондардың құрамын ескере отырып, сонымен қатар ИҚ-, УК-және ЯМР-спектроскопия мәндерін ескеріп, болжамдалған құрылымдық формуланы алуға болады.

Изотопты шыңдардын интенсивтіліктерін пайдаланатын әдіспен элементтік құрамды анықтау. Шешу қабілеті орташа масс-спектрлерді қолданған кезде зерттелетін қоспаның элементтік құрамы М ⁺ , (М+1) ⁺ , (М+2) ⁺ және т. б. молекулалық иондар тобының сызықтарының интенсивтіліктерін талдау арқылы жасалады, себебі изотопты шыңдардың интенсивтіліктері молекулалардың элементтік құрамы бойынша анықталады. Көптеген органикалық элементтердің құрамында байқалатын, үлкен мөлшерлі тұрақты изотоптар бар, бірақ олардың таралуының табиғи тербелісінің изотоптық шыңдары бойынша құрамында 10-12 көміртегі атомы бар қосылыстардың молекулалық формуласын белгілі дәлдікпен табуға болады.

Молекулалық иондар көп тараған жеңіл изотоптар атомынан тұрады деп қарастырайық. Молекулалық ионның массасын М деп белгілейік және оның изотоптық шыңдарының интенсивтілігін С ₆ Н ₆ бензол молекуласы мысалында қарастырайық. Оның құрамына табиғи таралуы ¹³ С: ¹² С≈1, 1х10 ^-2 және ² Н: ¹ Н ≈ 1, 6х10 ^-4 қатынасында болатын ¹³ С мен ² Н ауыр изотоптары кіруі мүмкін. Ықтималдық және комбинаторика теорияларының қарапайым формуласына сәйкес С ₆ Н ₆ молекуласының құрамына бір ¹³ С немесе бір ² Н атомының кіру ықтималдығы, сәйкестігіне байланысты, келесі мәндерге тең: 6 • 0, 011 = 0, 066 және 6 • 0, 00016 = 0, 00096 . (М+1) ⁺ шыңының интенсивтігі 100% деп алынатын М ⁺ интенсивтігіне қарағанда екі изотопты да катыстыратын изотоп шыңдарының суммасынан тұрады, яғни: