ЯМР-спектроскопия

СПЕКТРОСКОПИЯ

Я дерного

( П ротонного)

М агнитного

Р езонанса

Обл 2022

Задача 11-5.

Опытного химика попросили провести анализ неизвестного вещества, найденного на химическом складе. Химик согласился и получил неподписанную колбу с бесцветными кристаллами резко пахнущего вещества. Для начала химик решил очистить кристаллы от возможных примесей, накопившихся в процессе хранения. Для этого он провел перекристаллизацию этого вещества. Однако сделать это ему удалось только из этанола.

перекристаллизацию этого вещества. Однако сделать это ему удалось только из этанола. Химик набил немного очищенных кристаллов в капилляр и нагревал их. При температуре 69 °C содержимое капилляра резко стало прозрачным.

Затем химик взвесил 7,50 г кристаллов и поместил их в камеру для сжигания, в которую подал ток кислорода. Полученные при сжигании горячие газы он сразу пропускал через трубку с большим количеством твердого обезвоженного NaOH. После завершения эксперимента химик снял трубку, прокалил ее содержимое и взвесил. Масса трубки по сравнению с исходной увеличилась на 15,0 г. Получив эти данные, химик записал на листочке возможную простейшую формулу неизвестного вещества.

а) За счет чего содержимое капилляра при температуре 69 °C стало прозрачным?

б) Какую простейшую формулу записал химик в своем лабораторном журнале после эксперимента по сжиганию кристаллов? Свой ответ подтвердите расчетами.

Чтобы убедиться в правильности своего эксперимента, химик взял еще 10,0 г кристаллов и растворил их в 150 г ДМСО. Затем он измерил температуру замерзания этого раствора и температуру замерзания чистого ДМСО. Химик получил значения 15,07 °C и 18,54 °C соответственно. В справочнике химик нашел криоскопическую константу для ДМСО — она оказалась равна 4,06 °С кг/моль. Обработав эти результаты, химик довольно улыбнулся и записал молекулярную формулу кристаллов. Напоследок он решил записать ПМР спектр этого вещества, чтобы уточнить его структуру. В спектре он увидел лишь один пик при 1,78 ppm. Химик воскликнул: «Я так и думал, все атомы водорода эквивалентны!». После этого он довольно захлопнул свой лабораторный журнал и решил составить об этом задачу на олимпиаду.

в) Приведите молекулярную формулу кристаллов, которую определил химик по данным криоскопии. Свой ответ подтвердите расчетом.

г) Приведите структурную формулу и название неизвестного вещества, кратко опишите ход своих рассуждений.

ΔТ зам = i ∙ K ∙ m,

где ΔТ зам = Т зам (растворителя) − Т зам (раствора), °C; i - коэффициент, равный для сильных электролитов числу ионов, образующихся при диссоциации одной формульной единицы; К - криоскопическая постоянная растворителя, °С ∙ кг/моль (для воды криоскопическая постоянная равна 1,86 °С ∙ кг/моль); m - моляльность раствора, моль/кг.

= 18,54 – 15,07 = 3,47

= 1 (неэлектролит)

= 0,15 кг

4 пика –

4 вида Н

-аль? –он?

-енол?

С 4 Н 8 О

σ = 0

Приблизительная шкала химических сдвигов 1 Н :

• − альдегиды
• − ароматические соединения
• − олефины
• − алифатические соединения

С 4 Н 8 О

Напоследок он решил записать ПМР спектр этого вещества, чтобы уточнить его структуру. В спектре он увидел лишь один пик при 1,78 ppm. Химик воскликнул: «Я так и думал, все атомы водорода эквивалентны!». После этого он довольно захлопнул свой лабораторный журнал и решил составить об этом задачу на олимпиаду.

г) Приведите структурную формулу и название неизвестного вещества, кратко опишите ход своих рассуждений.

гексадиин или призман?

Респа 2022

Задача 9-3

«Погода - прелесть!

Пойду-ка я по грибы! Где мои лыжи?»

хокку неизвестного автора

Лентионин – органическое вещество, отвечающее за характерный запах гриба шиитаке. Этот гриб, известный также как японский лесной гриб, употребляется в пищу сырым и является целебным.

Японский химик взялся исследовать это вещество, и для начала из мешка грибов выделил лентионин массой 5,276 г. Первым делом он решил установить элементный состав вещества и сжёг половину его в кислороде, полностью поглотив продукты сгорания избытком раствора гидроксида бария.

Полученный осадок массой 20,74 г он тщательно промыл избытком щелочной жавелевой воды (так называют продукт поглощения хлора холодным водным раствором KOH), и масса осадка выросла до 21,86 г.

Промывание полученного осадка избытком разбавленной соляной кислоты привело к снижению его массы до 16,34 г.

а) Какие растворённые вещества присутствуют в щелочной жавелевой воде? Составьте уравнение реакции, протекающей при промывании ею первого осадка.

б) По данным анализа продуктов сгорания установите массовые доли элементов в лентионине. Вторую половину лентионина японский химик изучал в университете, где спектроскопические исследования в числе прочего показали, что все атомы водорода в молекуле лентионина эквивалентны, а молекулярная формула вещества совпадает с простейшей. Химик догадался, какова структура молекулы лентионина, и сумел с небольшим выходом синтезировать его из дихлорметана и смеси двух калиевых солей, которую можно получить, смешивая равные массы двух простых веществ.

в) Установите молекулярную формулу лентионина.

г) Составьте уравнения реакций, протекающих при упомянутом смешивании простых веществ. д) Отталкиваясь от накопленных данных, установите структурную формулу лентионина.