Краткий план методов и порядок их комбинирования для уверенной идентификации неизвестного органического соединения:
1) Оценка чистоты и выбор техники для разделения
- Быстрая проверка: ТОНК/колоночный хроматограф, если летучее — $GC$, если полярное/нелетучее — $LC$.
- Если смесь — выполнить фракционную хроматографию (препаративный HPLC или флэш‑колонка) для получения чистого компонента.
2) Мас‑спектрометрия (быстро даёт массу и подсказки)
- GC–MS (EI) для летучих/термостабильных: даёт молекулярный и фрагментные ионы; сравнение с библиотеками (NIST).
- LC–MS (ESI/APCI) для нелетучих/полярных: молекулярный ионы $[M+H{]}^{+},[M+Na{]}^{+}$ и MS/MS для последовательностей фрагментов.
- Высокоточная MS (HRMS) для точного определения суммарной формулы (элементный состав).
- Анализ изотопных пиков для галогенов/серосодержащих: например, для хлора $M+2\approx 0.33M$, для брома $M+2\approx M$.
3) Инфракрасная спектроскопия (IR)
- Быстрая идентификация ключевых функциональных групп: карбонил ${\nu }_{\mathrm{C}=\mathrm{O}}$, О–Н, N–H, нитро, С≡N, и т. д.
- Подтверждает наличие/отсутствие отдельных групп, указанных в MS/NMR.
4) ЯМР‑спектроскопия — основа для строения
- Одномерные: ${}^1$H, ${}^{13}$C, DEPT — число и тип углеродных атомов, интеграции протонов.
- Двумерные: COSY (связи H–H), HSQC/HMQC (прямые связи H–C), HMBC (дальние связи H–C), NOESY/ROESY (пространственная близость) — конструирование скелета и стереохимии.
- Используйте данные из MS (число C,H,N,O) чтобы проверить согласованность интеграций и числа сигналов.
5) Хроматографические показатели и сравнение со стандартами
- Ретенционные времена/индексы (RI на GC, t_R на HPLC) и сопоставление со стандартными образцами/литературой.
- При необходимости — хиральный HPLC или оптическая активность/КД для конфигурации.
6) Дополнительные методы при неопределённостях
- Элементный анализ (C,H,N) для подтверждения формулы.
- Дериватизация (например, силикализация) для повышения летучести/разрешения в GC.
- Кристаллография (X‑ray) для окончательного подтверждения строения и абсолютной конфигурации, если можно получить кристалл.
7) Комбинирование результатов — последовательность логики
- Шаг A: MS/HRMS → определить молекулярную массу и возможную суммарную формулу.
- Шаг B: IR → указать присутствующие функциональные группы.
- Шаг C: ${}^1$H/${}^{13}$C + 2D‑ЯМР → построить скелет и позиции функциональных групп; проверить соответствие числу атомов из HRMS.
- Шаг D: MS/MS и фрагментация → подтвердить отдельные фрагменты, согласовать с 2D‑NMRфрагментами.
- Шаг E: Хроматографические данные и сопоставление с библиотеками/стандартом → окончательное подтверждение/идентификация.
- При несоответствии — вернуться на этап разделения/дериватизации или применить X‑ray.
Краткое резюме: начать с оценки чистоты и массы (GC–MS/LC–MS + HRMS), затем использовать IR для функциональных групп и полный набор ЯМР (${}^1$H, ${}^{13}$C, 2D) для построения структуры; сверять фрагментацию MS и ретенционные показатели с базами данных и стандартами; при необходимости использовать дериватизацию, элементный анализ или рентгенографию для окончательного подтверждения.