Краткая пошаговая стратегия и типичные ловушки.
1) Подготовка и ориентиры
- При наличии формулы/МС вычислите степень ненасыщенности (DU): $\mathrm{DU}=C-\frac{H}{2}-\frac{X}{2}+\frac{N}{2}+1$. Это ограничит число колец/пи‑связей.
- Проверьте чистоту (одно/несколько компонент) — шум, дополнительные пики часто от примесей.
2) ИК (IR) — функциональные группы
- Ищите сильные полосы:
- OH (спирт/карб.кислота): широкая полоса около \(\(3200\!-\!3600\)\ \mathrm{cm^{-1}}\) (кислоты — ещё шире, смещение)
- N–H: \(\(3300\!-\!3500\)\ \mathrm{cm^{-1}}\) (острые)
- C=O: около \(\(1700\)\ \mathrm{cm^{-1}}\), конъюгация понижает до \(\(\sim1680\)\), а усиленная электронно‑снимающими группами — повышает
- C≡N: \(\(2210\!-\!2260\)\ \mathrm{cm^{-1}}\), C≡C: \(\(2100\!-\!2260\)\ \mathrm{cm^{-1}}\) (терминальный ≡C–H даёт ещё $\sim 3300$\ \mathrm{cm^{-1}})
- Ловушки: H‑связывание смещает/расширяет полосы; слабые группы могут быть перекрыты «fingerprint» областью; образец (KBr, плёнка, раствор) и влага влияют.
3) УФ‑вид (UV‑Vis) — конъюгация и хромофоры
- Оценивайте ${\lambda }_{\text{max}}$ и $\epsilon$. $\pi \to {\pi }^{\ast }$ дают сильные полосы, $n\to {\pi }^{\ast }$ — слабее и сдвинуты в красную область при конъюгации. Закон Бэра: \(\(A=\varepsilon l c\)\).
- Сдвиги: баутохромия (удлинение конъюгации) → увеличение ${\lambda }_{\text{max}}$; ауксохромы и сольватация также влияют.
- Ловушки: сильный поглотитель примеси/растворителя, флуоресценция, рассеяние (коллоиды), ограниченная информативность для малоконъюгированных веществ.
4) ЯМР — основная «разведка» структуры
- 1H‑ЯМР: хим. сдвиги, интегралы, мультиплетность, J‑константы. Полезные ориентиры:
- алканы: \(\(0\!-\!2\)\) ppm, аллильные $\sim$\(\(1.6\!-\!2.2\)\), алкины $\sim$\(\(2\!-\!3\)\), вinylic $\sim$\(\(4.5\!-\!6.5\)\), ароматические $\sim$\(\(6\!-\!8.5\)\), альдегиды $\sim$\(\(9\!-\!10\)\), карб.кислоты $\sim$\(\(10\!-\!12\)\).
- 13C‑ЯМР: карбонилы $\sim$\(\(160\!-\!220\)\) ppm, аромат/алкен $\sim$\(\(110\!-\!160\)\), sp3 $\sim$\(\(0\!-\!60\)\) ppm. DEPT/INADEPT помогает отличить CH/CH2/CH3/квази‑C.
- 2D‑ЯМР: COSY для связей H–H, HSQC/HMQC для прямых C–H, HMBC для 2–3J C–H — ключ к «сшиванию» фрагментов; NOESY/ROESY — пространственная близость (конфигурация).
- Ловушки: обменяющиеся протоны (OH, NH) могут исчезать при D2O; растворитель/влага дают пики; перекрытие сигналов; вторичный порядок (когда $\Delta \nu$ сравнимо с $J$) даёт сложные мульлеты; параметрические примеси и концентрация/температура сдвигают пики.
5) Сборка и проверка гипотез
- Соберите фрагменты из ЯМР, пометьте функциональные группы из IR/UV, проверьте соответствие DU. Сгенерируйте кандидатов и сверяйте предсказания (число сигналов 13C, интеграции, ключевые пики IR и ${\lambda }_{\text{max}}$).
- Финальная верификация: МС (масса/изотопные шаблоны), элементный анализ, сравнение с литературными спектрами.
Краткий список подводных камней
- Перекрытие сигналов и примеси; обменяющиеся протоны; сольватные/конформационные сдвиги; неверная интерпретация слабых IR‑полос; УФ‑пики от примесей/растворителя; вторичный порядок в ЯМР; paramagnetic/радикальные примеси; несоответствие DU и предполагаемой структуры.
Используйте последовательность: DU → IR (группы) → 1H/13C (фрагменты) → 2D (сшивка) → UV/МС/аналитика для подтверждения.